Содержание Введение 1. Оптимизация АУ очистительными и сортировальными машинами 2. Характеристика объекта автоматизации 3. Выбор и расчёт потребителей 3.1 Выбор и расчёт электродвигателей 3.2 Выбор ламп и расчёт освещения 4. Выбор и расчёт пускозащитной аппаратуры 4.1 Выбор и расчёт автоматических выключателей 4.2 Выбор магнитных пускателей 4.3 Выбор кабелей 4.4 Выбор кнопочных станций 5. Автоматизация технологического процесса 5.1 Выбор электродвигателя 5.2 Выбор средств автоматизации и способ установки датчиков 5.3 Составление принципиальной электрической схемы управления 5.4 Выбор привода и расчёт скорости открытия заслонки 5.5 Разработка схемы установки электродвигателя и редуктора Список использованных источников автоматизация технологический зерноочистительный капитальный Введение Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации. Автоматизация сельскохозяйственного производства повышает надежность и продлевает срок службы оборудования, облегчает и оздоровляет условия труда, повышает безопасность труда и делает его более приспособленным, сокращается использование рабочей силы и экономические затраты, увеличивается количество и качество продукции, уменьшается процесс стирания различии между трудом. Автоматизированы должны быть все технологические процессы сельского хозяйства. Рассмотрим послеуборочную обработку зерна. Производство зерна в сельском хозяйстве завершается послеуборочной обработкой, заключающейся в его очистке и сушке. Послеуборочная обработка – один из наиболее трудоёмких процессов производства зерна. Поэтому перед работниками сельского хозяйства поставлена задача так организовать поточную обработку зерновой части урожая, чтобы резко повысить производительность труда при выполнении этих работ. В колхозах, совхозах и фермерских хозяйствах всё большее распространение получает поточный метод послеуборочной обработки зерна, осуществляемый на механизированных зерноочистительных и зерноочистительно-сушильных пунктах, агрегатах и комплексах. Пункты для послеуборочной обработки зерна представляют собой индустриальные предприятия нового типа в сельском хозяйстве. В состав их входит зерноочистительное, сушильное, погрузочно-разгрузочное, транспортное и другое оборудование для выполнения всех операций, связанных с очисткой, сортированием, сушкой и хранением зерна. Кроме пунктов, в сельском хозяйстве используются зерноочистительные агрегаты и зерноочистительно-сушильные комплексы с оборудованием производительностью 5,10,20 и 40 т/ч. Поточный метод послеуборочной обработки зерна определяет основное направление в конструировании зерноочистительных машин. 1. Оптимизация АУ очистительными и сортировальными машинами Установлено, что существующая система автоматического контроля и дистанционного управления машинами не полностью удовлетворяет требованиям послеуборочной обработки зерна на агрегатах и комплексах и имеет существенные резервы. Оптимизация САУ всеми технологическими процессами позволит повысить производительность машин на 20…25%, снизить простой машин в 4...5 раз, уменьшить затраты труда в 2...3 раза и обеспечить заданное качество обработанного зерна. Этого можно достичь лишь при применении совокупности автоматических устройств, объединенных в оптимальную систему автоматизированного управления ТП всего послеуборочного комплекса. Цель оптимизации автоматического управления зерноочистительной машиной состоит в получении максимальной производительности qK при заданном значении чистоты ψК обработанного зерна. На рисунке 3, а представлена зерноочистительная воздушно-решетная машина как объект автоматического управления. Рисунок 1 - Модель (а) зерноочистительной воздушно-решетной машины и его структурная схема (б) как объекта автоматического управления Качество работы машины определяют по следующим контролируемым и управляемым параметрам: производительности машин по чистому зерну qK, чистоте выходного зерна ψК, содержанию зерна в отходах аспирации За и содержанию зерна в крупных примесях ЗП. Управляющими входными воздействиями являются: подача зерна в машину qн, скорость воздушного потока в каналах аспирации v и частота колебания решет ω. Чистота ψН, влажность w и натурный вес j поступающего зерна представляют собой возмущающие воздействия. Поскольку чистота ψК зерна после воздушно-решетной машины в основном зависит от его подачи qн и чистоты поступающего в машину зерна ψН, а производительность qK – от подачи qH, то структурную схему зерноочистительной машины как объекта оптимального управления можно представить тремя апериодическими звеньями первого порядка с запаздыванием (рисунок 3, б). Постоянные времени Т1, Т2, Т3 и времени чистого запаздывания τ1, τ2 и τ3 близки между собой. Для воздушно-решетных машин вторичной очистки комплекса типа КЗС τ1 ≈ τ2 ≈ τ3 = 40…60 с, Т1 ≈ Т2 ≈ Т3 = 30…50 с. Коэффициенты усиления k1 и k2 зависят от настройки машины и внешних возмущающих воздействий. Для получения хорошей чистоты очистки следует регулировать загрузку машины qн с погрешностью не более ±5 % заданного значения. Для высокопроизводительных зерноочистительных машин с целью получения высококачественной очистки экономически целесообразно использовать следующие автоматические СУ оптимальным процессом очистки зерна: СУ чистотой ψК для блока подсевных решет; СУ содержанием зерна За в отходах каждого канала аспирации и СУ содержанием зерна ЗП для блока решет, отделяющего крупные примеси. Пока наиболее сложной и практически нерешенной в техническом отношении задачей является разработка датчиков чистоты сортировки и датчиков содержания зерна в каналах аспирации и в крупных примесях. 2. Характеристики объекта автоматизации Комплекс ЗАВ-20 предназначен для послеуборочной обработки зерновых, зернобобовых и крупяных культур. Комплекс состоит из зерноочистительного отделения, которое включает в себя завальную яму 10, автомобилеподъемник 11, загрузочную двухпоточную норию 5, воздушнорешетные машины 4, триерный блок 1, централизованную аспирационную систему 3, передаточные транспортеры 2, транспортер отходов 6, комплект зернопроводов и блок бункеров: очищенного зерна 8, отходов 9 и фуража 7. Все машины и пульты управления смонтированы на блоке бункеров, которые одновременно служат несущей конструкцией и емкостями для промежуточного хранения обрабатываемого зерна. Зерно из кузова автомобиля с помощью автомобилеподъемника выгружают в завальную яму, откуда загрузочной норией оно транспортируется на воздушно - решетные машины для дальнейшей очистки и транспортерами на триерные блоки для сортирования. Очищенные семена и отходы поступают в соответствующие секции блока бункеров. В воздушных каналах от зерна отделяются легкие примеси и по системе воздуховодов выносятся в осадочную камеру централизованной аспирационной системы, где примеси выводятся в секцию отходов, а очищенный воздух вентилятором выбрасывается наружу. В воздушно-решетных машинах зерновая смесь делится на три фракции: очищенные семена, фуражное зерно и отходы. Очищенные семена передаточными транспортерами подаются на триерные блоки, где они дополнительно очищаются от длинных и коротких примесей, не отделившихся в воздушно-решетных машинах. В зависимости от назначения и степени засоренности зерна триерные блоки настраивают на параллельную или последовательную работу цилиндров. Чистые семена и фракции очистки системой зернопроводов направляются в соответствующие бункера. Технологическая схемы действия ЗАВ-20 показана на рисунке 2. Рисунок 2 - Технологическая схема ЗАВ-20 В зависимости от количества и засоренности зерновой массы устанавливают соответствующее положение переключателей SA1 и SA2, которыми задается режим работы оборудования по семи различным вариантам: при переводе переключателя SA1в положение 3 возможна работа всех машин предварительной, воздушно-решетной и триерной очистки, а также отдельная работа первой или второй линии машин в зависимости от включения переключателя SA2 (положение 1 или 2), Если переключатель SA1 находится в положении 1, то возможна работа машин в вышеуказанных трех вариантах, но без триерных блоков. Когда переключатель SA1 в положении 2, работает также машина предварительной очистки. Для предотвращения завала зерна при пуске и останове машин последовательность пуска электроприводов машин противоположна движению зерна, а последовательность остановки совпадает с потоком зерна. Рассмотрим в качестве примера порядок включения машин зерноочистительного пункта по технологической схеме № 4 (работают все машины) (рис3). Операции пуска оператор выполняет в такой последовательности. Универсальный переключатель УП (рис. 3) ставит в положение, соответствующее номеру технологической схемы, и кнопкой КнС включает сирену, оповещающую обслуживающий персонал о предстоящем запуске агрегата. После этого кнопкой КнП1 включает магнитный пускатель К1 двигателя вентилятора, при этом замыкаются блокконтакты К1 в цепи магнитных пускателей К2 и К3 двигателей триерных блоков. Кнопками КнП2 и КнН3 оператор включает двигатели триеров, одновременно замыкаются блок-контакты К2 и КЗ в цепи магнитных пускателей К4, К5 и Кб, К7. После включения этих пускателей начинают работать зерноочистительные машины и транспортеры, передающие зерно в триерные блоки, и замыкаются блок-контакты магнитных пускателей К4 и К6 в цепи магнитного пускателя К8 загрузочной нории. После этого кнопкой КнП8 оператор включает норию в работу. На этом процесс пуска заканчивается. После пуска технологической линии открывают задвижку завального бункера, и начинается обработка зерна. При аварии, например, на зерноочистительной машине и ее отключении пускателем К4 (Кб) размыкаются блок-контакты К4 (К6) в цепи управления загрузочной нории, и она отключается. Триерные блоки и вентилятор продолжают работать до отключения их оператором. При наладке и ремонте переключателем УП замыкают цепь обмотки промежуточного реле Р4, которое, сработав, деблокирует своими замыкающими контактами блокировочные цепи магнитных пускателей K2...К8. Напряжение к зерноочистительным машинам подводится шланговыми кабелями различных марок, защищенными от механических повреждений. Рисунок 3 - Принципиальная электрическая схема зерноочистительного пункта ЗАВ – 20 3. Выбор и расчёт потребителей 3.1 Выбор электродвигателей Электродвигатели для привода производственных механизмов выбирают по каталогам при соблюдении следующих условий. Механические характеристики двигателя и механизма должны соответствовать. Мощность двигателя в процессе работы должна максимально использоваться. Электродвигатель должен соответствовать параметрам питающей сети. 1) Электродвигатель 4А112М4У3 двухпоточной загрузочной нории: - номинальной мощностью 5.5 кВт; - ток при номинальной нагрузке 12 А / 380 В; - частота вращения приводного вала 1500 об / мин. 2) Электродвигатель 4А80В4У3 транспортёра отходов: - номинальной мощностью 1,5 кВт; - ток при номинальной нагрузке 2.5 А / 380 В; - частота вращения приводного вала 150 об / мин. 3) электродвигатели 4А80А4У3 воздушно – решетных машин: - номинальной мощностью 1,1 кВт; - ток при номинальной нагрузке 2 А / 380 В; частота вращения приводного вала 1500 об. 4) Электродвигатели 4А80В4У3 передаточных транспортёров: - номинальной мощностью 1,5 кВт; - ток при номинальной нагрузке 2.5 А / 380 В; - частота вращения приводного вала 1500 об / мин. 5) Электродвигатели 4А90L4У3 блоков триеров: - номинальной мощностью 2.2 кВт; - ток при номинальной нагрузке 5 А / 380 В; - частота вращения приводного вала 1500 об / мин. 6) Электродвигатель 4А160S4У3 централизованной аспирационной системы: - номинальной мощностью 15 кВт; - ток при номинальной нагрузке 29 А / 380 В; - частота вращения приводного вала 1500 об / мин. 7) Электродвигатель 4А80В4У3 насоса подъёмника машин: - номинальной мощностью 1,5 кВт; - ток при номинальной нагрузке 2.5 А / 380 В; - частота вращения приводного вала 1500 об / мин. 3.2 Выбор ламп и расчёт освещения Искусственное освещение, согласно СНиП 11-476 «Естественное и искусственное освещение» может быть следующих видов: рабочее, аварийное (для продолжения работы), освещение безопасности (для эвакуации людей) и охранное (для территорий). Рабочее освещение – основной вид освещения, оно предназначено обеспечить необходимую освещённость рабочих поверхностей. Из рабочего освещения может быть выделено 10% ламп для дежурного освещения. Для освещения помещения ЗАВ-20 используем лампы накаливая. Площадь помещения s = 80м2 . Мощность лампы накаливания определяем по формуле: 𝑤𝑠 𝑁 Примем w = 5.5, выберем лампу БК220-60 мощностью 60Вт: 𝑃= 𝑁 = 𝑠𝑤/𝑃 5.5 ∗ 80 =7 60 5.5 ∗ 80 𝑃= = 62Вт 7 Примем лампу БК220-60 мощностью 60Вт в колличестве 7 шт. 𝑁= Установим светильники «Универсал» без рассеивателя с коэффициентом минимальной освещённости 1.5. Способ прокладки кабель − канат, 𝑃𝑇𝑃 = 420Вт, 𝐼 = 2А За норму освещенности бункеров примем 30лк. Из таблицы удельной мощности общего равномерного освещения подберём мощность по площади, которая составляет 15 м2 и высоте установки светильников h = 4м. Р = 23.2Вт/м2 . От сюда можно рассчитать общую мощность всей площади бункера по формуле: 𝑃 = 𝑤𝑠 𝑃 = 23.2 ∗ 15 = 345 Вт Примем для освещения бункеров лампы Б220-150 и Б220-200 мощностью 150 и 200 Вт. За норму освещенности завальной ямы примем 30лк. Из таблицы удельной мощности общего равномерного освещения подберём мощность по площади, которая составляет 20 м2 и высоте установки светильников h = 4м. Р = 23.2Вт/м2 . Так же рассчитываем общую мощность, требуемую для освещения всей площади по формуле: 𝑃 = 𝑤𝑠 𝑃 = 23.2 ∗ 20 = 464 Вт Примем для освещения завальной ямы лампы Г220-300 и Б220-150 мощностью 300 и 150 Вт. За норму освещенности подъёмной лестницы и площадки примем 10лк. Из таблицы удельной мощности общего равномерного освещения подберём мощность по площади, которая составляет 5 м2 и высоте установки светильников h = 4м. Р = 5.8Вт/м2 . Так же рассчитываем общую мощность, требуемую для освещения всей площади по формуле: 𝑃 = 𝑤𝑠 𝑃 = 5.8 ∗ 5 = 29 Вт Примем для освещения лестницы лампу Б220-40 мощностью 40 Вт. Все лампы уличного освещения установим с отражателем «Универсал». 4. Выбор и расчёт пускозащитной аппаратуры 4.1 Выбор и расчёт автоматических выключателей Автоматические выключатели в основном предназначены для защиты для защиты электроустановок напряжением до 1000В от коротких замыканий и перегрузок. Так как электрическая цепь дистанционного управления электрооборудованием ЗАВ-20 разделена на силовую и световую цепь, а силовая в свою очередь делится на несколько частей, устанавливается ряд автоматических выключателей. Силовая цепь. Электрооборудование управления электродвигателями как правило находится в шкафах управления. Так же там устанавливаются автоматические выключатели, защищающие потребители от перегрузок и коротких замыканий. В зерноочистителе ЗАВ-20 установлены 4 шкафа управления силовой цепью и цепью управления: - управление очистительными машинами; - управление триерными блоками и передаточными транспортёрами; - управление централизованной аспирационной транспортёром отходов и фуража и двухпоточной норией; - управление подъёмником машин завальной ямы. Для группы токоприемников: I дл. S расч. 3 U н , 2 2 S расч. Qрасч . Pрасч. , n Ррасч. Ррасч.i i 1 Рн н kз , системой, 1 cos í2 Ðí 2 2 , Qðàñ÷. ò 1 k ç k ç í cos í n Q расч. Q i 1 , расч.i где S расч. – полная расчетная мощность линии, ВА; Uн – номинальное напряжение линии, В; kз – коэффициент загрузки электроприемника; cosцн – номинальный коэффициент мощности; m – коэффициент, зависящий от значения cosцн. – номинальному току теплового расцепителя Iн.р.≥ kн.т Iдл где Iн.р – номинальный ток теплового расцепителя автомата, А; kн.m – коэффициент надежности, учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя, принимается в пределах от 1,1 до 1,3. – току отсечки электромагнитного расцепителя Iн.э-м.≥kн.э Iкр где Iн.э-м. – ток отсечки электромагнитного расцепителя, А; kн.э – коэффициент надежности, учитывающий разброс по току электромагнитного расцепителя и пускового тока электродвигателя (для автоматов АП-50, АЕ-2000 и А3700 kн.э=1,25, для А3100 kн.э=1,5), Iкр. – максимальный ток короткого замыкания в месте установки автомата, А. Для группы электроприемников: 2 I кр. I наиб . Iн , 2 где I наиб . – пусковой ток электродвигателя или группы одновременно запускаемых электродвигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшего значения, А; I – сумма номинальных токов электродвигателей без учета тока н пускаемого электродвигателя, А. – предельному отключаемому току: Iпред.откл≥Iкр где Iпред.откл – предельный отключаемый автоматом ток, А. Выбираем автоматический выключатель QF1. Автоматический выключатель защищает группу электродвигателей. 1. Автоматический выключатель шкафа управления очистительными машинами: 𝐼дп = 2129 √3 ∗ 380 = 3.2А 𝑆расч = √4062 + 20902 = 2129 𝑛 Ррасч = ∑ 𝑃расч 𝑖 = 𝑖=1 1100 1100 ∗ 0.77 + ∗ 0.77 = 2090 Вт 0.81 0.81 1100 √1 − 0.872 𝑄расч = [0.27 ∗ ] = (1358 ∗ 0.15) = 203 Вт 0.81 0.87 𝑛 𝑄расч = ∑ 𝑄расч = 203 + 203 = 406Вт 𝑖−1 4А ≥ 3.2А 𝐼н.расц ≥ 1.1 ∗ 3.2 = 3.6А 𝐼ср.расц ≥ 1.25 ∗ 3.2 = 4А Выбираем автоматический выключатель АП-50-3МТ 4А 2. Автоматический выключатель шкафа управления триерными блоками и передаточными транспортёрами. 6022 𝐼дп = √3 ∗ 380 = 9.1А 𝑆расч = √54722 + 25152 = 6022Вт 𝑛 Ррасч = ∑ 𝑃расч 𝑖 = 𝑖=1 𝑄расч = 2200 2200 1500 ∗ 0.77 + ∗ 0.77 + ∗ 0.77 = 5472Вт 0.83 0.83 0.83 2200 0.59 1500 0.64 [0.27 ∗ 0.59 ∗ ]+ [0.27 ∗ 0.59 ∗ ] 0.83 0.8 0.83 0.77 = (2650 ∗ 0.59 ∗ 0.73) + (1801 + 0.59 ∗ 0.22) = 1141 + 233 = 1374 Вт 𝑛 𝑄расч = ∑ 𝑄расч = 1141 + 1141 + 233 = 2515Вт 𝑖−1 12А ≥ 9.1А 𝐼н.расц ≥ 1.1 ∗ 9.1 = 10А 𝐼ср.расц ≥ 1.25 ∗ 9.1 = 11А Выбираем автоматический выключатель АЕ-2046 12А 3. Автоматический выключатель шкафа управления централизованной аспирационной системой, транспортёром отходов и фуража и двухпоточной норией. 𝐼дп = 23945 √3 ∗ 380 = 36А 𝑆расч = √155992 + 181682 = 23945Вт 𝑛 Ррасч = ∑ 𝑃расч 𝑖 = 𝑖=1 14000 5000 1500 ∗ 0.77 + ∗ 0.77 + ∗ 0.77 0.88 0.85 0.83 = 12249 + 4529 + 1391 = 18168 Вт 14000 √1 − 0.882 5000 √1 − 0.852 𝑄расч = [0.27 + 0.77 ∗ ]+ [0.27 + 0.77 ∗ ] 0.88 0.88 0.85 0.85 1500 √1 − 0.832 + [0.27 + 0.77 ∗ ] = 10022 + 4039 + 1538 0.77 0.83 = 15599Вт 𝑛 𝑄расч = ∑ 𝑄расч = 15599Вт 𝑖−1 40А ≥ 36А 𝐼н.расц ≥ 1.1 ∗ 36 = 39.6А 𝐼ср.расц ≥ 1.25 ∗ 36 = 45А Выбираем автоматический выключатель АЕ-2046 50А 4. Автоматический выключатель шкафа управление подъёмником машин завальной ямы: 𝐼дп = 2073 √3 ∗ 380 = 3.1А 𝑆расч = √15382 + 13912 = 2073Вт 𝑛 Ррасч = ∑ 𝑃расч 𝑖 = 𝑖=1 𝑄расч = 1500 ∗ 0.77 = 1391 Вт 0.83 1500 √1 − 0.832 [0.27 + 0.77 ∗ ] = 1538 0.77 0.83 4А ≥ 3.1А 𝐼н.расц ≥ 1.1 ∗ 3.1 = 3.4А 𝐼ср.расц ≥ 1.25 ∗ 3.1 = 3.8А Выбираем автоматический выключатель АП-50-3МТ 4А Общий автоматический выключатель: 𝐼кр = √452 +(11 + 3.2 + 2.4 )2 = 48А Выбираем автоматический выключатель АП-50-3МТ 50А Осветительная сеть. Осветительная сеть состоит из двух частей, но автоматический выключатель устанавливается одни. Ток выключение автоматического выключателя рассчитываем аналогично силовой сети. В сумме нагрузки ламп составляют 1258Вт. От сюда: 𝐼раб = 1258 = 5.7А 220 10А ≥ 5.7А 𝐼н.расц ≥ 1.1 ∗ 5.7 = 6.27А 𝐼ср.расц ≥ 1.25 ∗ 5.7 = 7А Выбираем автоматический выключатель АЕ2000 10А 4.2 Выбор магнитных пускателей Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления (включения, отключения, реверсирования) трёхфазных асинхронных электродвигателей. Магнитные пускатели серии ПМЕ и ПАЕ различают по габаритам (I, II, III, IV, V и VI) по роду защиты от воздействия окружающей среды (открытые, защищенные и пылеводозащищенные), по возможности реверсирования, по наличию тепловой защиты и т.п. Для электродвигателей выбираем магнитные пускатели по каталогу и номинальным токам электродвигателей. 1) Для электродвигателя 4А112М4У3 двухпоточной загрузочной нории выбираем магнитный пускатель ПМЕ111 номинальный ток плавкой вставки 10А с тепловым реле ТРН-10. 2) Для электродвигателя 4А80В4У3 транспортёра отходов выбираем магнитный пускатель ПМЕ011 номинальный ток плавкой вставки 10А с тепловым реле ТРН-10А. 3) Для электродвигателей 4А80А4У3 воздушно – решетных машин выбираем два магнитных пускателя ПМЕ011 номинальный ток плавкой вставки 10А с тепловым реле ТРН-10А. 4) Для электродвигателей 4А80В4У3 передаточных транспортёров выбираем два магнитных пускателя ПМЕ011 номинальный ток плавкой вставки 10А с тепловым реле ТРН-10А. 5) Для электродвигателей 4А90L4У3 блоков триеров выбираем два магнитных пускателя ПМЕ111 номинальный ток плавкой вставки 10А с тепловым реле ТРН-10. 6) Для электродвигателей 4А160S4У3 централизованной аспирационной системы выбираем пускатель ПАЕ311 номинальный ток плавкой вставки 36А с тепловое реле ТРН-40. 7) Для электродвигателя 4А80В4У3 насоса подъёмника машин выбираем магнитный пускатель ПМЕ011 номинальный ток плавкой вставки 10А Тепловое реле ТРН-10А. 4.3 Выбор кабелей - Очистительные машины.8 метров 1.1кВт Выбираем трехжильный провод ВВГ 4х1.5 сечением 1.5мм𝟐 цена 27руб/м - Централизованная аспирационная система 8 метров 14 кВт Выбираем трехжильный провод ВВГ 4х4 сечением 4мм𝟐 цена 40руб/м Транспортёр отходов и фуража 3 метра 1.5кВт Выбираем трехжильный провод ВВГ 4х1.5 сечением 1.5мм𝟐 цена 27руб/м Двухпоточная нория 5.5 метров кВт Выбираем трехжильный провод ВВГ 4х1.5 сечением 1.5мм𝟐 цена 27руб/м - Триерные блоки 11 метров 1.5 кВт Выбираем трехжильный провод ВВГ 4х1.5 сечением 1.5мм𝟐 цена 27руб/м Передаточные транспортёры 12 метров 2.2 кВт Выбираем трехжильный провод ВВГ 4х1.5 сечением 1.5мм𝟐 цена 27руб/м - Машиноподъёмник 5 метров 1.5 кВт Выбираем трехжильный провод ВВГ 4х1.5 сечением 1.5мм𝟐 цена 27руб/м - Осветительная сеть 50 метров 1.2кВт Выбираем трехжильный провод ВВГ 4х1.5 сечением 1.5мм𝟐 цена 27руб/м 4.4 Выбор кнопочных станций Выключатели кнопочные предназначены для коммутации электрических цепей управления. Выбор производим по напряжению, значению коммутируемого тока, количеству контактов, наличию устройств сигнализации. Для силовой цепи, для включения машин, норий, подъёмника и транспортёров устанавливаем кнопочные станции типа ПКЕ. Таблица 4 – Пускозащитная аппаратура силовой цепи № Электродвигатели группы Автоматический Магнитные Плавкая выключатель пускатели вставка эл. пускателя двиг. 4А80А4У3 1.1кВт 1 АП-50-3МТ 4А ПМЕ011 ТРН-10А ПМЕ011 ТРН-10А ПМЕ111 ТРН-10 4А80В4У3 1.5кВт ПМЕ111 ТРН-10 4А90L4У3 2.2кВт ПМЕ011 ТРН-10А 4А90L4У3 2.2кВт ПМЕ011 ТРН-10А ПАЕ311 ТРН-40 4А80В4У3 1.5кВт ПМЕ011 ТРН-10А 4А112М4У3 5.5кВт ПМЕ111 ТРН-10 ПМЕ011 ТРН-10А 4А80А4У3 1.1кВт 4А80В4У3 1.5кВт 2 4А160S4У3 15кВт 3 4А80В4У3 1.5кВт 4 АЕ-2046 12А АЕ-2046 50А АП-50-3МТ 4А Таблица 5 – Пускозащитная аппаратура осветительной сети Наименование лампы Светильник Количество Выключатель БК220-60 Универсал 7 шт. ОУ 6А Б220-150 Универсал 1 шт. ОУ 6А Б220-200 Универсал 1 шт. Г220-300 Универсал 1 шт. Б220-150 Универсал 1 шт. Б220-40 Универсал 1 шт. Автоматический выключатель АЕ2000 10А Автоматизация процесса 5. Автоматизация технологических процессов в сельском хозяйстве в наше время способствует экономии затрачиваемых средств для выполнения этих процессов, экономии рабочей силы и рабочего времени. Так же автоматизация способствует точной регулировки различных параметров. В зерноочистительном комплексе ЗАВ-20 процесс управление воздушным потоком осуществляется заслонкой, приводимой ручным методом. При этом рабочему постоянно приходится открывать/закрывать и при этом закреплять заслонку. Дипломным проектом предлагается автоматизировать этот процесс, используя электрический привод для регулирования воздушным потоком. Централизованная аспирационная система создаёт воздушный поток, но не регулирует его мощность. Дроссельная заслонка позволяет регулировать параметры воздушной массы. Для точной регулировки нужно установить электродвигатель малой мощности, через редуктор соединить его с дроссельной заслонкой. Так же нам нужно установить конечные выключатели для того, что бы регулировку можно было проводить по нескольким, а если точнее 4 положениям, в каждую сторону направления движения заслонки. 5.1 Выбор электродвигателя Примем электродвигатель с более подходящими характеристиками по каталогу. Так как для осуществления движения заслонки нужен электродвигатель не большой мощности примем двигатель АИМ-М63А4. Электродвигатель АИМ-М63А4 - трёхфазная, асинхронная машина, скорость вращения ротора – 1500 об/мин. Таблица 6 – Характеристика электродвигателя, устанавливаемого для управления дроссельной заслонкой МощТипоразмер ность, кВт АИМ-М63А4 0,25 Электродвигатель Номин. ток при Un=380 In/ Iн Mn/ Мн Ммах/Мн КПД, % Cosj Масса, кг 0,75 14,5 В, А 0,7 4,1 с такими 2,2 2,3 70,0 характеристиками подходит для регулировки данного технологического процесса. 5.2 Выбор средств автоматизации и способ установки датчиков Так как нам нужно регулировать заслонку в 4 положениях, мы выбираем 4 магнитоконтактных датчиков (герконов) (рис) ИО-102-11М (СМК-3М) Рисунок 4 - Магнитоконтактный датчик ИО-102-11М (СМК-3М) 1 – датчик; 2 - магнит Датчики будут установлены для открытия и закрытия заслонки. Установим датчики вне воздухопровода, на валу заслонки. Минимальное расстояние между датчиком и магнитом, при котором датчики будут замыкаться – 45мм. Максимальное открытие заслонки - поворот вала заслонки на угол 90˚. Принимаем угол между датчиками: 90 = 22.5˚ 4 Принимаем угол между герконами - 22.5˚. Для управления так же используем магнитный пускатель ПМЕ-123 с тепловым реле ТРН-10 диапазоном номинальных токов от 0.5 до 10А. Для предотвращения прокручивания заслонки на угол больше 90˚, установим на крайних положениях заслонки 2 конечных выключателя ВПК 2111. На вал заслонки устанавливаем магнит 3, который будет замыкать контакты датчиков. Устанавливаем методом, указанным на рисунке 4, по нему же устанавливаем и сами датчики 2 с конечными выключателями 1. Рисунок 5 - Метод установки магнитодатчиков. Кнопочную станцию выбираем с 3 кнопками типа ПКЕ. Автоматический выключатель для электродвигателя выбираем по формуле: 𝐼раб = 250 = 0.65А 380 1А ≥ 0.65А 𝐼н.расц ≥ 1.1 ∗ 0.65 = 0.71А 𝐼ср.расц ≥ 1.25 ∗ 0.65 = 0.81А Таким образом выбираем автоматический выключатель АЕ-2036Р 1А 5.3 Составление принципиальной электрической схемы управления Предлагаю внедрить следующую схему управления дроссельной заслонкой. При закрытой заслонке оператор нажимает на кнопку КнП «Открыть». Нужно выдержать кнопку секунду для того, что бы геркон не сработал, так как при этом держатель с магнитом находится на уровне датчика, и контакты автоматически отключают реле КМ1 магнитного пускателя. Это способствует игнорировать отключение. Это следует делать при каждом из включений не зависимо от того, открываем заслонку или закрываем. При этом замыкаются контакты КМ1 реверсивного магнитного пускателя и электродвигатель М начинает открывать заслонку. Как только держатель с магнитом на конце дойдёт до первого положения, то есть до датчика геркона G1, контакты геркона замыкаются и отключают катушку магнитного пускателя КМ1, что приводит к отключению электродвигателя и остановке открытия заслонки. Что бы открыть заслонку в положение 2, оператор так же нажимает кнопку «Открыть». При этом процесс открытия повторяется как в положении 1, держатель магнита доходит до датчика G2 и размыкает цепь. Тоже самое происходит и при открытии в положение 3 и 4, но только при открытия в положение 4 в конце замыкаются держателем контакты конечного выключателя KV2, который защищает от открытия заслонки более чем на 90˚. Для закрытия заслонки оператор нажимает на кнопку «Закрыть» КнЛ и включается магнитный пускатель двигателя М и заслонка начинает закрываться. Держатель с магнитом доходит до G4 и размыкает контакты катушки КМ2, двигатель отключается. Процесс закрытия проходит аналогично процессу открывания, только в обратном порядке. При полном закрытии замыкаются контакты конечного выключателя KV1. Если создаётся аварийная ситуация оператор может в любой момент обесточить всю цепь кнопкой КнС. Рисунок 6 - Принципиальная электрическая схема управления воздушной заслонки 5.4 Выбор привода и расчёт скорости открытия воздушной заслонки Так как по характеристике скорость вращения ротора электродвигателя, приводящего заслонку 1500бо/мин, следует установить редуктор, который будет понижать обороты со 1500 до 10об/мин. Выбор редуктора проводим по передаточному числу, которое отпределяется по формуле: 𝑈 = 𝑛вх/𝑛вых Где nвх – выходная скорость вращения электродвигателя ( в нашем случае 1500об/мин); nвых – скорость вращения которая нам нужна на выходе из редуктора (10об/мин). 𝑈= 1500 = 150 10 Выбираем редуктор с передаточным числом 150: MRTxRT 280x280 150 ALL - Редуктор червячный MRTxRT - Габариты 280х280мм - Передаточное число 150 - Вид исполнения ALL 5.5 Разработка схемы установки электродвигателя и редуктора Устанавливаем двигатель с редуктором непосредственно на внешней стороне воздуховода, используя крепление, которое показано на рисунке 6. Рисунок 7 - Технологическая схема установки мотора-редуктора: 1 – втулка затяжная; 2 – корпус подшипника; 3 – вал дроссельной заслонки; 4 – втулка; 5 – мотор-редуктор; 6 – платформа; 7 – кронштейн; 101…103 – стандартные изделия (винт, гайка) Крепим электродвигатель и редуктор на платформу, которая в вою очередь крепится на стенку воздуховода гаечным соединением так, что бы выходная ось редуктора совпадала с осью заслонки. 6. Определение капитальных и текущих затрат на внедрение средств автоматизации и годового экономического эффекта по внедрению проекта Автоматизация сельскохозяйственного производства – одно из главных направлений в области электрификации сельского хозяйства. Эффективность автоматизации определяется рядом показателей. Данные стоимости электрооборудования зерноочистительного комплекса ЗАВ-20 Таблица 7 – стоимости электродвигателей Наименование электродвигателя Место установки Количество Цена шт. руб. 4А112М4У3 двухпоточная загрузочная нория 1 7928 4А80В4У3 транспортёр отходов 1 4089 4А80А4У3 воздушно – решетные машины 2 2390 4А80В4У3 передаточные транспортёры 2 4089 4А90L4У3 блоков триеров 2 3640 4А160S4У3 централизованная аспирационная система 1 10899 4А80В4У3 насос подъёмника машин 1 4089 Итого 47243 Таблица 8 – стоимости магнитных пускателей Электродвигатель Тип магнитного пускателя Количество Цена шт. руб. ТРН-10 1 150 4А80В4У3 ТРН-10А 1 176 4А80А4У3 ТРН-10А 2 176 4А80В4У3 ТРН-10А 2 176 4А90L4У3 ТРН-10 2 150 4А160S4У3 ТРН-40 1 1200 4А80В4У3 ТРН-10А 1 176 4А112М4У3 Итого 2204 Таблица - 9 стоимости осветительной аппаратуры Тип лампы Тип светильника выключатель Количество Цена руб. БК220-60 Для всех ABB BJB Basic 55 2-х кнопочный 7 шт. 10 Б220-150 Универсал Цена 270руб. 1 шт. 16 Б220-200 Цена 968руб. 1 шт. 16 Г220-300 1 шт. 30 Б220-150 1 шт. 16 Б220-40 1 шт. 10 Итого 12044 Таблица 10 - стоимости автоматических выключателей Группа потребителей Наименование автоматического Цена выключателя руб. АП-50-3МТ 4А 450 АЕ-2046 12А 520 нория АЕ-2046 50А 610 Подъёмник машин завальной ямы АП-50-3МТ 4А 450 Общий автомат силовой сети АП-50-3МТ 50А 610 Осветительная сеть АЕ2000 10А 395 Очистительные машины Триерные блоки и передаточные транспортёры Централизованная аспирационная система, транспортёры отходов и фуража и двухпоточная Итого 3035 Таблица 11 – стоимости шкафов управления Группа Наименование шкафа Габариты потребителей Очистительные Цена руб. ZPAS WZ-0750-S1-01-011 871x600х300 1200 ZPAS WZ-0750-S1-01-011 871x600х300 1200 ZPAS WZ-0750-S1-01-011 871x600х300 1200 машины Триерные блоки и передаточные транспортёры Централизованная аспирационная система, транспортёры отходов и фуража и двухпоточная нория Подъёмник машин ZPAS WZ-0750-S1-01-011 871x600х300 1200 Щиток модульный под 1-2 42х124х57 10 завальной ямы Осветительная сеть автомата для о/п IP 30 Итого 4810 Таблица 12 – стоимости кабелей Группа потребителей Марка кабеля Длинна линии Цена м. руб/м ВВГ4х1.5 8 27 ВВГ4х1.5 11 27 передаточные транспортёры ВВГ4х1.5 12 27 Централизованная ВВГ4х4 8 40 и ВВГ4х1.5 3 27 фуража и двухпоточная нория ВВГ4х1.5 5.5 27 Подъёмник машин завальной ВВГ4х1.5 5 27 ВВГ4х1.5 50 27 Очистительные машины Триерные блоки аспирационная транспортёры и система, отходов ямы Осветительная сеть Итого 2874 Таблица 13 – стоимости средств внедряемой автоматизации Потребитель Количество Стоимость Руб. АИМ-М63А4 1 2250 датчик ИО-102-11М (СМК-3М) 4 40 Кабель ВВГ 4х1.5 8 метров 27руб/м MRTxRT 280x280 150 ALL 1 1470 Итого 4960 Капитальные затраты – одна из основных исходных величин при расчётах экономической эффективности автоматизации; их определяют по формуле: 𝐾 = 𝐾𝑐 + 𝐾𝑀 + КЗ + КО + КР , где 𝐾𝑐 – стоимость средств автоматизации с учётом их доставки, монтажа и наладки; 𝐾𝑀 – затраты на модернизацию действующей техники и технологии, вызванную автоматизацией; затраты на внедрение КЗ – стоимость строительства и реконструкции зданий в связи с внедрением автоматизации; КО – остаточная стоимость основных средств, подлежащих ликвидации при внедрении устройств автоматизации; КР – стоимость, полученная от реализации ликвидируемых основных средств. К = 72270 руб. Годовые эксплуатационные издержки производства И складываются из амортизационных отчислений ИО , отчислений ИТ на текущий ремонт, затрат на зарплату обслуживающего персонала ИЗ , стоимость электроэнергии ИЭ , стоимость материалов ИГ : И = ИО + ИТ + ИЗ + ИЭ + ИГ , Таблица 14 - стоимости амортизационных отчислений электрооборудования ЗАВ-20 без внедрения автоматизации Оборудование Процент амортизационных Амортизационные отчисления отчислений % руб. Электродвигатели 12.6 5952 Магнитные 12.6 277 выключатели 10 303 Кабели 5.5 158 пускатели Автоматические Таблица 15 - стоимости амортизационных отчислений электрооборудования ЗАВ-20 с внедрением автоматизации Оборудование Процент амортизационных отчислений Амортизационные отчисления руб. % Электродвигатели 12.6 6090 Магнитные пускатели 12.6 292 10 359 5.5 173 Автоматические выключатели Кабели И = 6690 + 10117 + 31850 = 48657 руб Экономия годовых эксплуатационных издержек равна: ЭИ = ИН − ИА ± Д, где ИН – годовые издержки при неавтоматизированном производстве; ИА – то же, при автоматизированном производстве; Д – дополнительный доход (при знаке плюс) за счёт увеличения качества продукции, снижения потерь и т.п. или убыток (знак минус) за счёт перерасхода материалов и т.п. Примем за годовые издержки при неавтоматизированном производстве: ИН = И = 48657руб. Тогда: ИА = 6914 + 10117 + 31850 = 48881 руб. Отсюда: ЭИ = 48657 − 48881 = −224руб. Срок окупаемости капитальных затрат определяется как: ТО = где Ка и КН – Ка + КН , И Н + ИА капитальные затраты соответственно на автоматизированное и неавтоматизированное производство, Ка > КН ИН и ИА –эксплуатационные годовые издержки неавтоматизированного и автоматизированное производства, ИН > ИА Чем меньше срок окупаемости, тем эффективнее автоматизация. Примем капиталовложения при внесении автоматизации воздушной заслонки: КА = 72277 + 4096 = 76373 Отсюда: ТО = 76373+72277 48657+48881 = 148650 97538 = 1.5 года Список использованных источников 1. Методическое руководство к курсовому и дипломному проектированию для специальности С.03.02.02. «Автоматизация технологических процессов и установок». – Минск: ротапринт БФТУ, 2018. 2. Якубовская Е. С. Проектирование и САПР систем автоматизации: практикум / Е. С. Якубовская – Минск: БГАТУ, 2019. – 204с. 3. Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 2020. – 349с. 4. Автоматизация производственных процессов на животноводческих фермах и комплексах/ Кудрявцев И. Ф., Карасев О. Б., Матюшина Л. Н. – М.: Агропромиздат, 2019. – 223с. 5. Мартыненко И. И., Тищенко Л. П. Курсовое и дипломное проектирование по комплексной электрификации и автоматизации. –М.: Колос,2021. – 223с. 6. http://kolchkck.ru/modules.php?name=Price&order=name&p=293. Фурсенко, С.Н. Автоматизация технологических процессов : учеб. пособие / С.Н. Фурсенко, Е.С. Якубовская, Е.С. Волкова. Минск: БГАТУ, 2007. 592 с. 7. Якубовская, Е.С. Автоматизация технологических процессов сельскохозяйственного производства: практикум/ Е.С. Якубовская, Е.С. Волкова. – Минск: БГАТУ, 2008. 319 с. 8. Иванов Г.Я. Электропривод и электрооборудование: учебное пособие / Г.Я. Иванов, А.Ю. Кузнецов, В.В. Дмитриев; НГАУИИ. Новосибирск, 2011. 54 с. 9. Шичков Л.П., Электрический привод. М.: КолосС, 2006. 279 с. 10. Будзко И.А., Гессен В.Ю., Левин М.С. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. М.: КолосС, 1975. 287 с. 11. Попов Н.М., Олин Д.М. Электроснабжение. Справочник электрика по электрооборудованию сельского хозяйства. М.: Академия, 2007. 536 с. 12. http://evroprivod.ru/calculation/russian-method/. Размещено на Allbest.ru
