Автоматизація системи насичення води двоокисом вуглецю

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОЗДІЛ 2. ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБ'ЄКТА

2.1 Коротка характеристика підприємства

ТзОВ «Еколайн» зареєстроване згідно Розпорядження голови Рівненської районної державної адміністрації № 813 22 вересня 1998 року

Товариство розпочало свою діяльність на території відомого в Україні пивоварного заводу, заснованого в 1873 році знаменитим чеським пивоваром Земаном I.I.

Після проведення реконструкції та ремонтно-відновлюваних робіт, придбання та встановлення відповідного технологічного обладнання з 2000 року було розпочато розлив безалкогольних напоїв серії "Кап-кап" та питної води "Джерельна Квасилівська".

Впроваджуючи нові технології, підприємство постійно збільшує обсяги виробництва та розробляє нові види напоїв. Асортиментний перелік на 2008 рік налічує понад 30 видів напоїв. Разом з тим, керівництво заводу дбає про покращення якості продукції, віддаючи перевагу постачальникам якісної сировини, таким як «Вільд-Україна», «ЮТС-Квест». «Дьолер», «Драгоко», «Поділля-ОБСТі», «Етол».

У 2002 році провідними технологами України разом із вченими фітотерапевтами були розроблені оригінальні рецептури для функціональних оздоровчих напоїв "Ecoline", до складу яких входять екстракти лікарських трав. безалкогольний напій сатураторний кондуктометричний

Продукція торгової марки "Ecoline'" мас оригінальну смакову гаму, причому кожен напій, завдяки поєднанню різних трав, суттєво відрізняється один від одного.

Продукт розробляється як напій, який можна вживати без обмежень не лише влітку, але й в холодні пори року, так як трави, які входять до складу напоїв сприяють зміцненню імунної системи організму.

Завод виготовляє 7 видів продукції високої якості та неперевершеного смакового колориту: «Альпійські трави». «Звіробій & К», «Петрушка & К», «Шавлія & К». «Ехінацея & яблучний сік». «Чай & ехінацея», «Чай &шипшина». Напої корисні для організму і мають профілактичну та оздоровчу властивість. Безалкогольні напої торгової марки "Ecoline" затверджені МОЗ України і запропоновані для оздоровчого харчування дітей та дорослих. Напої неодноразово отримували призові медалі на Республіканському конкурсі "AI.CO+-SOFT", "100 кращих товарів України". "Барвиста Україна".

В 2007 році фахівцями підприємства спільно з фітотерапевтами розроблено новинку - напій безалкогольний низькокалорійний на пряно-ароматичній сировині "Чорниця + трави".

2.2 Опис технологічної схеми, алгоритм її функціонування

2.2.1 Загальна технологія виготовлення безалкогольних напоїв

У даному розділі я опишу основний принцип виробнитва безалкогольних напоїв. Технологічна схема виробництва безалкогольних напоїв наведена на рисунку 2.1.

Опис технологічної схеми:

Цукор-пісок з бункера 4 самоплив поступає на автоматичні ваги 15, а потім в сироповарочний казан 16. У цей казан подається вода; лимонна кислота і відбракована продукція із збірки для браку, що знаходиться в розливному відділенні. Зварений цукровий сироп з котла надходить у Монжа 17 і з нього за допомогою стисненого повітря переміщується через фільтр 18 в теплообмінник 19 і далі до збірки 20 для сиропу, встановлений на передкупажному майданчику.

Варка колера здійснюється в колероварочному котлі 21, в який цукор завантажується вручну. Зварений колер після охолодження розбавляється водою, розливається в бочки і в них зберігається до використання у виробництві.

Рис. 2.1. Технологічна схема виробництва безалкогольних напоїв: 1 - електрокар; 2-ваги; 3 - підйомник; 4 - бункер для виробничого запасу цукру; 5 - насос; 6 - танки для спиртованих соків, морсів, настоїв та вин; 7 - фільтр для соків і ароматних настоїв; 8 - збірник для фільтрованих соків - 9 - збірник для фільтрованих настоїв; 10 - збірник для вин; 11 - збірник для ароматних есенцій; 12 - вантажопідйомника; 13 - збірник для розчину органічних кислот; 14 - збірник для розчину барвників; 15 - автоматичні ваги; 16 - сироповарочний котел; 17 - монжа; 18 - сітчастий фільтр для цукрового сиропу; 19 - теплообмінник; 20 - видатковий збірник для цукрового сиропу; 21 - колероварочний котел; 22 - іонообмінний фільтр; 23 - збірник для зм'якшеної поди - 24 - солерозчинювач; 25 - вакуум - сатуратор; 26 - ресивер; 27 - колектор; 28 - купажери; 29 - фільтр для купажного сиропу; 30 - збірники купажного сиропу, 31 - напірні збірники купажного сиропу; 32 - рольганг ; 33 - штабеле вкладка 34 - стрічковий транспортер, 35 - автомат для виїмки пляшок з ящиків; 36 - пластинчастий транспортер; 37 - ескалатор тля порожніх пляшок - 38 - мийна машина; 39 - автомат для укладання пляшок з напоєм в ящики; 40 - дозувальний автомат; 41- світловий ліхтар; 42- розливний автомат, 43 - укупорочний автомат; 44 - змішувальна машина; 45 - бракоражний автомат; 46 - етикетковий автомат; 47 - збірка відбракованої продукції; 48 - пересувний транспортер.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вода з міського водопроводу при жорсткості, що перевищує 1,4 мг-екв/л, піддається пом'якшення у фільтрі 22 і збирається в збірнику 23 для пом'якшення води. Регенераційних розчинів для іонообмінного фільтру готується в солерозчинювачі 24. Пом'якшена вода зі збірки насосом подається в теплообмінник для охолодження і потім направляється в деаераційну колонку вакуум-сатуратора 25. Звідси деаераційна вода направляється в сатураційного колонку сатуратора, в яку подається вуглекислий газ з ресивера 26. У ресивер вуглекислий газ надходить з колектора 27, до якого приєднуються балони з зрідженим вуглекислим газом для редукування тиску.

Приготування купажного сиропу. З витратних збірок. 8, 9, 10, 11, 13, 14 і 20, що знаходяться на передкупажному майданчику, компоненти сиропу надходять в купажери 28 для купажування. Купажний сироп насосом подається у фільтр 29 і далі до збірок купажного сиропу 30. Звідси сироп прямує через теплообмінники в напірні мірники 31, встановлені поблизу сироподозувального автомата.

Розлив напоїв. Порожні пляшки в ящиках, підвезені з торговельної мережі автомашинами, надходять по рольганги 32 в склад зворотному посуду; тут штабелеукладчика 33 вони встановлюються в штабелі або підвозяться до стрічкового транспортеру 34, переміщати їх до автомата 35 для виїмки пляшок з ящиків. Звідси потік пляшок пластинчастим транспортером 36 переміщається до ескалатора 37, піднімає їх до мийної машині 38. Порожні ящики від автомата 35 по стрічкового транспортеру направляються в експедицію до автомата 39 для укладання пляшок з продукцією.

Вимиті пляшки пластинчастим транспортером переміщаються до сироподозувальної машини 41. На шляху руху вони проглядаються через світловий ліхтар 40 для перевірки якості миття.

Пляшки з певною дозою купажного сиропу переміщуються конвеєром до розливної автомату 42, далі до закупорювальне автомату 43, змішувальної машині 44, бракеражному автомату 45 і до етикетувального автомату 46. Наповнені, закупореній і оформлені пляшки з напоями потрапляють в ескалатор, опускають їх в експедицію до автомата 39 для укладання їх у ящики.

Відбраковані в бракеражному автоматі продукція збирається в збірнику 47, з якого насосом вона перекачується в сироповарочний котел.

В експедиції ящики з напоями штабелюються або передаються на пересувній транспортер 48 для відпустки споживачеві.

2.2.2 Технологічний процес насичення води двоокисом вуглецю

Насичення води вуглекислим газом відбувається у сатураторній установці. Сатураторна установка призначена для насичення двоокисом вуглецю питної та мінеральних вод з наступним додаванням заданої дози сиропу і інтенсивним перемішуванням напою, відстоюванням і подачею на машину розливу, входить до складу лінії виробництва та розливу безалкогольних напоїв і мінеральних вод.

Технічна схема сатураторної установки наведена на листі №1 графічної частини дипломного проекту.

Принцип роботи

Після системи водопідготовки вода подається на насос через кран. Тиск на напорі насоса контролюється манометром. Вода проходить через зворотний клапан. Рівень бака № 1 підтримується автоматичним реле управління, за допомогою датчиків рівня, встановлених на баку. Реле включає насос по досягненню рівня насиченою води нижнього датчика і відключає по досягненню верхнього. Вуглекислий газ подається в бак № 1 через патрубок і кран. Якщо тиск в баку № 1 перевищує 0,6 МПа, то потрібно відкрити кран зверху установки і скинути надлишок тиску. Тиск в баку № 1 контролюється манометром. З СО₂ через зрівняльну лінію і кран надходить в бак № 2, заповнюючи весь його обсяг. Тиск в баку № 2 контролюється манометром зверху баку. У разі перевищення тиску в баку № 2 (0,4 МПа) потрібно відкрити відповідний кран і скинути надлишок тиску. Пройшовши через аератор вода, насичена повітрям надходить на вхід міксера. У міксері, в потік води, закручений за допомогою спеціального шнекового пристрою подається сироп від насоса-дозатора. Інтенсивно перемішаний напій після міксера тангенціально подається в бак № 1, де відбувається додаткове перемішування.

По досягненню датчика верхнього рівня бака № 1 напій потрапляє на пристрій піногасіння, що припиняє обертання напою і гасить можливу піну на поверхні розділу фаз.

З бака № 1 через зрівняльну лінію і кран напій надходить в бак № 2 призначений для остаточного відстою напою, з метою виключити спінювання при розливі. Бак № 2 також має пристрій піногасіння.

За допомогою крана 21 на зрівняльної лінії по газу між баками № 1 і № 2 можна виставити необхідний рівень напою в баку № 2 в діапазоні від 0,5 до 0,8 від висоти бака.

З бака № 2 через кран готовий напій подається на блок розливу. Сироп подається на всос насоса-дозатора через кран. З напору насоса дозатора сироп подається в міксер через пристрій гасіння пульсацій тиску, встановлене на міксері.

У верхній частині пристрою гасіння пульсацій є кран скидання в атмосферу, який служить для промивання лінії сиропу і для установки рівня сиропу в циліндрі в діапазоні 1/3-1/2 від висоти циліндра по рівнемірів. Скидні крани знизу баків служать для видалення напою з баків і трубопроводів та промивки системи.



2.3 Основні дані про обладнання та комунікації

2.3.1 Сатураторна установка

Технічні характеристики

Продуктивність, л / год 6500

Робочі тиск С02, МПа 0,35 ± 0,10

Тиск води на вході в сатуратор, МПа 0,01 ± 0.1

Температура води на вході в сатуратор, ° С 2 ... 20

Масова частка двоокису вуглецю в продукті на виході з сатуратора 0,40

Габаритні розміри (мм) не більше:

2000*1100*2300 мм.Рис. 2.2. Сатуратор

Масса, кг не більше - 700

Встановлена потужність , кВт - 7,0

Комплектність

1. Сінхромікс ЗАТЗ-6500.

2. Паспорт, технічний опис та інструкція з експлуатації.

3. Експлуатаційна документація насосів.

Автоматика

Автоматика, керуюча роботою сатуратора розміщена всередині брискозахищеного корпусу виконаного з нержавіючої сталі Х18Н9Т.

Для запуску сатуратора в автоматичному режимі необхідно натиснути кнопку «ПУСК», для зупинки «СТОП», або знеструмити щит. Ключ «Ручного управління насосом» дозволяє включати насос в ручному режимі поворотом в бік «ПУСК». Однак насос не вимкнеться, поки не буде повернений ключ вліво, у бік «СТОП». В автоматичному режимі роботи сатуратора ключі робочого насоса та насоса-дозатора повернені у бік «АВТ». Обидва насоса управляються датчиками рівнів бака № 1 і працюють одночасно. У випадку, якщо необхідно відключити насос-дозатор, потрібно повернути ключ в нейтральне положення, і установка працюватиме в режимі звичайного сатуратора - насичувати вуглекислотою чисту воду. Лампочки верхнього та нижнього рівня загоряються по досягненні відповідного рівня, і згасають при її відсутності. Тому при порожніх баках всі лампочки рівнів не горять.

Підготовка сатуратора до роботи

1. Встановити сатуратор на фундаменті, забезпечивши горизонтальність установки.

2.Підключити трубопроводи підведення води і відведення насиченою С02 води на лінію розливу. Підключити лінію сиропу на всос насоса-дозатора.

2.3.2 Манометр показуючийМП4-У

Призначення: вимірювання надлишкового та вакууметричного тиску неагресивних до мідних сплавів, рідин, парів та газів стійких до кристалізації.

Діаметр корпусу: 150 мм

Діапазон показів, вимірювального середовища : від 0 до 1 МПа(рідини, пару, газу, у тому числі кисню)Рис. 2.3. МП4-У

Одиниці виміру: МПа

Клас точності: 1,5

Діапазон вимірів: надлишкового тиску - від 0 до 75% діапазону показань

Температура навколишнього повітря: від -50 ° до +60 ° С

Стійкість до кліматичних впливів: виконання У2 по ГОСТ 15150-69

Ступінь захисту: IP40, IP54

Вібро-захищений: група L3 за ГОСТ 12997-84

Матеріал корпусу: сталь

Механізм: бронза, латунь, нержавіюча сталь

Штуцер, трубчаста пружина: латунь, бронза

Скло: технічне

Різьблення штуцера: М20х1, 5

Маса: 0,8 кг

2.3.3 Кондуктометричний рівнемір ДС

Технічні характеристики

Тип датчика: ДС.К

Матеріал ізолятора: кераміка

Матеріал електроду: 12Х18Н10Г

Робоче положення: вертикальне і горизонтальнеРис. 2.4. Датчик рівня

Робочий тиск: 2,5 МПа, не більше

Температура: не більше 350⁰C

За способом захисту людини від ураження електричним струмом датчики відносяться до класу 0 по ГОСТ 12.2.007.0 (75.

Опір ізоляції в нормальних кліматичних умовах не менше 20 МОм.

Ступінь захисту від води і пилу по ГОСТ 14254 - IP54,

Датчики мають групу кліматичного виконання УХЛ, згідно з ГОСТ 15150.

Середній термін служби датчиків 12 років.

Принцип дії датчиків заснований на зміні електропровідності міжзагальним і сигнальними електродами залежно від рівня вимірювальної речовини.

Технічне обслуговування датчиків виконується обслуговуючим персоналом не рідше одного разу на 3 місяці та включає в себе виконання таких операцій:

- Огляд і очищення корпусу датчика і електродів, а також підвідних проводів;

- Перевірку якості кріплення датчика до резервуару;

- Перевірку якості підключення висновків датчика до пристроїв контролю рівня.



2.3.4 Прилад для управління насосом ОВЕН САУ-М2

Прилад САУ-М2 застосовується в системах автоматичної підтримки рівня рідини в резервуарах, накопичувальних ємностях, відстійниках, а також в системах автоматичного осушення.

САУ-М2 має регулятор чутливості, що дозволяє змінювати рівень опорних сигналів компараторів обертанням ручки регулятора на лицьовій панелі прилад легко налаштовується для Рис. 2.5. САУ-М2роботи з різними за електропровідністю рідинами.

Номінальна напруга живлення приладу 220 В частотою 50 Гц

Допустимі відхилення напруги живлення від номінального значення -15 ... +10%

Тип датчиків кондуктометричний

Кількість вбудованих вихідних реле 1

Макс. допустимий струм, комутований

контактами вбудованого реле (cos ц? 0,4) 8 А при 220 В 50 Гц

Напруга на електродах датчика рівня не більше 12 В пост. струму

Опір рідини, що викликає спрацьовування датчикане більше 500 кОм

Тип корпусу настінний.

Габаритні розміри корпусу 130х105х65 мм

Ступінь захисту корпусу IP44

2.3.5 Електромеханічне Реле RMF

Рис 2.6 Реле



Електромеханічне Реле RMF з одним перемикаючим контактом SPDT-CO (1x6A) і запобіжником управляються постійною напругою +5 В, +12 В, +24 В, +48 В DC.

Передбачений індикатор стану запобіжника - червоний світо-діод. Індикатор запобіжника дозволяє візуально визначити працездатність запобіжника для комутованих напруг 115 ... 230В АС в реле RMFA і 12 ... 36В DC / AC в реле RMFD. Коли запобіжник працездатний, індикатор запобіжника вимкнений.

Реле призначені для комутації проміжних ланцюгів управління і зв'язку дискретних виходів датчиків, модулів дискретного вводу / виводу, промислових контролерів з виконавчими пристроями малої і середньої потужності. Реле забезпечують гальванічну розв'язку до 4кВ

Запобіжник в контактній ланцюга реле RMF дозволяє захистити електричні ланцюги і контакти реле від перевантаження по струму і відмовитися від застосування дорогих клем з тримачем запобіжника. Реле встановлюються на монтажну DIN-рейку 35мм, ширина реле 17,5 мм.

Основні характеристики:

Напруга управління: +5 В, +12 В, +24 В, +48 В напруги постійного струму DC

Рис 2.7 Креслення Реле

Споживана потужність не більше 300 мВт

Індикатор наявності керуючого напруги: зелений світлодіод

Одна контактна група, що перемикає контакт SPDT-CO

Максимальна напруга / струм переключаючих контактів: 250В AC / 8A, 30В DC / 5A

Механічний ресурс контактів реле не менше 107 циклів, електричний ресурс при максимальному навантаженні контактів не менше 105 циклів

Тримач запобіжника 5х20мм включений в перемикаючий ланцюг «11»

Індикатор стану запобіжника в модулях RMFA працює з напруженнями 115 ... 230В АС, в модулях RMFD з напруженнями 12 ... 36В DC / AC

Напруга гальванічної розв'язки між вхідними та вихідними клемами не менше 4 кВ

Клеми з пружинним затискачем дроти для однодротових (жорстких) і багатодротяних (гнучких) проводів перетином до 2,5 мм2

Габаритні розміриШхДхВ: 17,5 х108х33, 8 мм

Робоча температура навколишнього повітря -40 ... +70 ° С

2.3.6 Горизонтальний насос MHI 805-1/E/3-220-50-2

Рис 2.8 Насос

Продуктивність 50 Гц

Подача max 8мі/год

Номінальна число оборотів (1/хв) 2950

Температура середовища (° C) від -15 до +110

Навколишня температура (° C) max +40

Вид захисту IP 54

Клас ізоляції F

Електроживлення насоса 1 ~ 230 V / 50 Hz

Допустимі перепади напруги ± 10%.

Опис:

Багатоступінчастий, безшумний, самовсмоктувальний, горизонтальний відцентровий насос високого тиску блокової конструкції з горизонтальним всмоктувальним і вертикальним напірними патрубками. Всмоктуючий тракт нової конструкції (запатентований). Єдиний вал двигуна і насоса і незалежне від напрямку обертання ковзаючимторц. ущільнення. Пряме фланцеве приєднання мотора однофазного або трифазного струму. Для моторів трифазного струму при монтажі необхідна установка захисту мотора. Мотори однофазного струму з вбудованою термічним захистом і конденсатором. Всі деталі, які контактують з перекачується середовищем, стійкі до впливу корозії.

Матеріали:

· Робочі колеса, секції і корпус насоса з нержавіючої сталі 1.4301/1.4404

· Вал нержавіюча сталь 1.4404

· Ущільнення EPDM (EP 851) / Viton

· Ковзаюче торцеве ущільнення з графіту / карбіду вольфраму

· Підшипники з карбіду вольфраму

· Основа насоса з алюмінію

Особливості:

Всі частини насоса, що контактують з перекачується середовищем, виконані з нержавіючої сталі 1.4301 (AISI 304) або 1.4404 (AISI 316L)



Компактна конструкція

Всі основні частини насоса мають допуски KTW і WRAS

2.3.7 Плунжерний насос-дозатор PCM P3

ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Максимальна продуктивність: 2 м3/год

Регулювання подачі від 10% до 100% в «ручну» або за допомогою виносного частотного перетворювача

Максимальний тиск: 350 бар

Максимальна робоча температура: 150 ° С

Точність дозування: + / -0.5%

Привід: електричний 3-х фазний (T), вибухозахищений (A)

Матеріал проточної частини: нержавіюча сталь (S)

Плунжерний насос РЗ призначений для роботи з синусоїдальним механізмом ходу і плунжерної головкою насоса. Дане технологічне рішення було обрано з метою використання насоса для дозування рідин. Електричний двигун приводить в дію ексцентрик, обладнаний редукційній передачею, черв'яком і приєднаний до шатуна, який пов'язаний з повзуном і плунжером. Просте обертання ексцентрика забезпечує переміщення плунжера і тим самим продуктивність насоса. Зміна продуктивності і, отже, регулювання потоку забезпечуються за допомогою механічного пристрою. Цей пристрій включає в себе переміщається хитний важіль, розташований зверху; довжина ходу може регулюватися за рахунок зміни переміщення повзуна. При цьому ексцентрик вільно обертається разом з шатуном.

Рис 2.9 Технічне креслення насоса-дозатора

2.4 Характеристики об'єкта автоматизації

У цьому підрозділі будуть розглянуті всі характеристики об'єкта автоматизації, номінальні значення технологічних параметрів, вхідні і вихідні сигнали, а також всі збурюючи впливи, що діють на об'єкт автоматизації.

Об'єктом автоматизації виступає система насичення води двоокисом вуглецю.

До вхідних параметрів відносяться витрати води, купажного сиропу, вуглекислого газу. Необхідно співвідношувати між собою витрати води і купажного сиропу задля досягнення необхідних смакових властивостей готової продукції. Номінальним є співвідношення коли витрата купажного сиропу рівна двом десятим від витрати води, або ж, навпаки, витрата води рівна п'яти витратам купажного сиропу. Якщо говорити іншими словами номінальним співвідношенням витрат води і купажного сиропу є співвідношення 5 до 1 відповідно. На виробництві таке відношення досягається завдяки синхронній роботі насоса і насоса-дозатора; перший виконує подачу води, другий - дозує сироп відповідно до вказаного значення. Витрата води буде сталою, проте періодичною. Це досягається за рахунок того, що насос працює із сталою наперед заданою потужністю, що дозволяє перекачувати 5000 л/год, відповідно дозатор налаштований на 1000 л/год.

Що стосується витрати вуглекислого газу, то воно також має відносно усталене значення, адже номінальною концентрацією вуглекислого газу, що забезпечувала б оптимальні смакові властивості напою є 0,04 % від маси напою, виконавши обрахунки можна порахувати, що відповідним значенням є 126 л/год (9кг/год).

Також до технологічних параметрів які необхідно контролювати у об'єкті автоматизації відносяться тиск у першій і другій колонах, а також рівень рідини у цих же баках.

Вуглекислий газ має підтримувати тиск у першому сатураційному бак не більше 0,6 МПа для нормального насичення, а також не більше 0,4 МПа у другому баку. Такі значення тиску є оптимальними для насичення напою вуглекислим газом, тому їхня підтримка на сталому рівні є дуже важливим завданням, адже від цього напряму залежить якість продукції. В установці також передбачена зрівняльна лінія по тиску між баками. Також на кожному баку присутні клапани для скиду тиску в атмосферу. Цей параметр майже повністю регулюється вручну.

Що ж до рівня то його значення спільне для двох баків і становить від 0,5 до 0,8 їхньої висоти. Рівень регулюється за допомогою зміни витрати рідни. Також в установці передбачена зрівняльна лінія по рідині між баками один і два.

Вихідним параметром є власне концентрація вуглекислого газу у напої. Номінальне значення концентрації двоокису вуглецю у безалкогольних напоях становить 0,04%. Такий показник досягається за рахунок утримування всіх інших технологічних параметрів в рамках які відповідають їхнім оптимальним значенням, сюди входять тиск і рівень в колонах, співвідношення витрат води і сиропу, а також витрата вуглекислого газу.

Також об'єкт автоматизації піддається впливу внутрішнього збурення, яке шкідливо позначається на роботі об'єкта автоматизації. Цим збуренням є піно утворення. Його шкідливість полягає у тому, що піно-утворення перешкоджає нормальному насиченню води вуглекислим газом, а також спричиняє підвищення тиску, що призводить до нецільової витрати двоокису вуглецю у вигляді викидунадлишку тиску в навколишнє середовище. Також піно-утворення заважає на стадії закупорки. Задля зменшення впливу піно-утворення в об'єкті автоматизації передбачені піно-гасителі, які гасять піну, що утворюється. Для того щоб вони діяли необхідно підтримувати рівень рідини в діапазоні їхньої дії.

Схематичне зображення вхідних і вихідних технологічних параметрів показане на рис. 2.10.

Рис. 2.10.

Всі технологічні параметри і їхні номінальні значення наведені у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1. Технологічна карта параметрів об'єкта автоматизації

№ п/п	Назва параметру	Одиниці вимірювання	Номінальне значення	Показ	Регулювання	Блокування	Сигналізація	Вимірювання	Передача
1.	Тиск у баку №1	МПа	<0.6	+	+	-	-	+	-
2.	Тиск у баку №2	МПа	<0.4	+	+	-	-	+	-
3.	Рівень у баку №1	% (від висоти бака)	50-80	+	+	-	-	+	+
4.	Рівень у баку №2	% (від висоти бака)	50-80	+	+	-	-	+	+
5.	Витрати води	л/год	5000	-	-	-	-	-	-
6.	Витрата купажного сиропу	л/год	1000	-	+	-	-	-	-
7.	Витрата вуглекислого газу	л/год	126	+	+	-	-	+	+



РОЗДІЛ 3. СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦІЇ

3.1 Аналіз існуючої системи автоматизації та оцінка рівня автоматизації

Функціональна схема виробництва безалкогольних напоїв наведена в листі №3графічної частини проекту. Функціональна схема автоматичної системи керування насиченням води двоокисом вуглецю(АСК), що існує на даний момент на виробництві наведена на листі №2 графічної частини проекту.

На цій функціональній схемі автоматизації зображенні 10 контурів регулювання і контролю:

Контур 1 - контроль, вимірювання і показ тиску води на вході насоса, призначеного для постачання води на аерацію і відповідно на сатураторну установку, вимірювання і показ здійснюється манометром показуючим МП з діапазоном вимірювання 0-1 МПа, змонтованим на щиті.

Контур 2 - регулювання і вимірювання рівня рідини у баку №1 у заданих межах. Кондуктометричний рівнемір ДС здійснює контроль рівня рідини у баку №1 між максимальною і мінімальною межею рівня від 50% до 80% від висоти баку, і відправляє відповідний електричний сигнал на Прилад для управління насосом ОВЕН САУ-М2, який у відповідності до сигналу буде вмикати або вимикати горизонтальний насос MHI 805-1/E/3-220-50-2, який в свою чергу виконує постачання води у бак №1 через аератор і шнековий міксер, а також плунжерний насос-дозатор.

Контур 3 - контроль, вимірювання і показ тиску у верхній частині баку №1. Вимірювання і показ, здійснюється манометром МП з діапазоном вимірювання 0-1 МПа встановленим на щиті.

Контур 4 - ручне регулювання тиску у баку №1 шляхом скидування надлишку тиску в атмосферу відкриванням клапану.

Контур 5 - ручне регулювання вмісту СО2 в напої шляхом відкривання\закривання крану подачі СО2 в установку.

Контур 6 - регулювання рівня рідини у баку №2 у заданих межах, здійснюється зміною витрати рідини на виході з баку №1. Кондуктометричний рівнемір ДС здійснює контроль рівня рідини у баку №1 між максимальною і мінімальною межею рівня від 50% до 80% від висоти баку, і відправляє відповідний електричний сигнал на Прилад для управління насосом ОВЕН САУ-М2, який у відповідності до сигналу буде вмикати або вимикати електромагнітний клапан на зрівняльній лінії між баками №1 і №2.

Контур 7 - ручне регулювання тиску у баку №2 шляхом скидування надлишку тиску в атмосферу відкриванням клапану.

Контур 8 - контроль, вимірювання і показ тиску у верхній частині баку №2. Вимірювання і показ, здійснюється манометром МП з діапазоном вимірювання 0-1 МПа встановленим на щиті.

Контур 9 - ручний скиднапою з баків і трубопроводів та подальшої промивки баку №1.

Контур 10 - ручний скиднапою з баків і трубопроводів та подальшої промивки баку №2.

Система виробництва безалкогольних напоїв цілком справна і функціональна, незважаючи на дуже рідкі періодичні простої через збої в роботі обладнання. На підприємстві наявна високоякісна, сучасна система водо підготовки, що забезпечує високу якість сировини.

Проте, на підприємстві ще є багато старих приладів, що знаходяться на межі правильної роботи і їхні поломки негативно позначаються на роботі підприємства.

З огляду на всі контури автоматизації, на підприємстві значна частина робіт виконується вручну, або ж потребує постійного людського втручання або нагляду, зокрема це лінія видувки ПЕТ-пляшок, а також сатураторна установка за роботою якої потрібно постійно слідкувати і періодично втручатися; а також стадія розливу і закупорки пляшок, апарат не забезпечує достатньої якості закупорки самотужки; стадія фасування напою в спайки також не завжди коректно працює, що в свою чергу також сповільнює виробничий процес.

Як ви бачите попри відносно стабільну роботу підприємства, виробництво, зокрема частину стадій виробництва необхідно автоматизувати або ж модернізувати, це збільшить ефективність підприємства а відповідно і максимально можливий прибуток, від реалізації продукції. Однак автоматизація крім позитивних економічних наслідків несе у собі негативні соціальні наслідки у вигляді скорочення робочих місць. Проте вдала автоматизація може відкрити двері до розширення підприємства, а це позитивні наслідки як з економічної так і соціальної точки зору.

3.2 Функціональна схема автоматизації насичення води двоокисом вуглецю та її опис

Автоматична система керування (АСК), що розробляється наведена на листі № графічної частини проекту.

Особливістю АСК, що пропонується є усунення ручного регулювання, а також зведення до мінімуму участі люди у керуванні процесом, часткова заміна морально застарілого обладнання на більш сучасне, а саме застосування новітнього приладу OrbisphereProBrix+ 3624, який використовує прогресивну технологію вимірювання концентрація газів у воді, а також може служити регулятором навіть кількох параметрів одразу та легко співпрацює із персональними комп'ютерами.

Введення запропонованої АСК забезпечить зменшення кількості небезпечних та надзвичайних ситуацій, час планових та позапланових ремонтів, призведе до покращення умов праці персоналу за рахунок підвищення кваліфікації персоналу, збільшить корисну витрату сировини, збільшить швидкість регулювання, спростить управління установкою.

Особливістю системи регулювання є те, що її можна умовно розділити на два етапи. Якщо конкретніше, то на, безпосередньо, оптимальну роботу, та дезінфекцію. Дезінфекція обладнання виконується щодня по завершенню роботи. У пропонованій функціональній схемі процес дезінфекції обладнання модернізований так, що передбачувана тривалість дезінфекції складає 15 хвилин, що набагато менше порівняно із діючою системою (80 хвилин). Дезінфекція включає в себе злив напівфабрикатів в спеціальну ємність, де вони будуть зберігатися для подальшої переробки (це дозволяє економити сировину), подачу в сатураційні баки дезінфікуючої речовини, а також промивка після неї і відповідно подальший злив цих відходів. Після завершення дезінфекції можливе подальше насичення води двоокисом вуглецю.

Я видно з функціональної схеми, насос виконує подачу води у сатураторний бак №1 через шнековий міксер (ІІІ), де вона змішується із купажним сиропом, який подає насос-дозатор. У баку №1 відбувається насичення цієї суміші вуглекислим газом, під тиском не більшим 0,6 МПа. Щоб запобігти піно-утворенню у баках встановлені піно-гасителі, тому, власне, і необхідно утримувати сталий рівень у баках у межах досяжності піно-гасителів, щоб запобігти появі піни, тому що це негативно позначається на процесі насичення води вуглекислим газом. Для регулювання рівня у баках встановлені кондуктрометричні рівнеміри із трьома електродами. Рівнеміри працюють у комплекті із Овен САУ-М2, яка обробляє отримані від датчиків сигнали, виконує їх показ і відповідно керує роботою насоса і насоса-дозатора, що подають воду і купажний сироп в установку. Також на щиті встановлені спеціальні перемикачі, які дозволять вмикати і вимикати насос і насос-дозатор у довільний момент часу. Далі розчин через зрівняльну лінію по рідині потрапляє у бак №2 для остаточного відстоювання і донасичення двоокисом вуглецю. Система регулювання рівня у другому баку ідентична системі у першому, тільки Овен САУ-М2 через вбудоване реле керує роботою електромагнітного клапану на зрівняльній лінії по рідині між цими баками. Тиск у другій колоні підтримується на рівні не більшому 0,4 МПа. Після другого баку готовий напій направляється на лінію розливу і закупорки. Також на виході із другого баку розміщений сучасний концентратомір OrbisphereProBrix+ 3624, який вимірює концентрацію газів у напої. Оптимальне значення концентрації вуглекислого газу у напої становить 0,04% від маси напою. OrbisphereProBrix+ 3624 окрім вимірювання, це прилад також виконує показ параметру і вираховує необхідну витрату вуглекислого газу. Уніфікований електричний сигнал про необхідне значення витрати вуглекислого газу 4-20мА подається на Блок Управління і Живлення (БУІЖ), який керує роботою регулятора витрати вуглекислого газу РРГ-12. БУІЖ виконує показ поточного значення витрати, а також забезпечує стабільне живлення регулятора і його безперебійну роботу. Користуючись БУІЖ можна дистанційно (як вручну так і автоматично) керувати роботою РРГ-12. РРГ-12 оснащений тепловим перетворювачем і виконавчим механізмом, що дозволяє йому самотужки виконувати регулювання без первинних і вторинних перетворювачів. Він порівнює поточне значення витрати із заданим, і відповідно змінює поперечний переріз трубопроводу, завдяки вбудованому виконавчому механізму. БУІЖ також дозволяє припинити подачу вуглекислого газу у довільний момент часу.

Тиск у баках утримується не вище заданого рівня завдяки запобіжним клапанам, розміщених зверху баків. Вони виконують скид вуглекислого газу в атмосферу, якщо тиск у баках більше заданої величини. Вуглекислий газ напряму подається тільки у перший бак, у другий бак він потрапляє через зрівняльну лінію по газу. Щоб забезпечити різницю тисків між цими баками на зрівняльній лінії встановлений пневматичний мембранний виконавчий механізм МИМ-ППХ, який забезпечує необхідну різницю. У нашому випадку виконавчий механізм працює повністю автономно і по суті виступає регулятором. Тиском живлення служать тиски газів у першому і другому сатураційному баків, які підведені до різних частин сатураційної коробки.

По суті процес насичення води двоокисом вуглецю є повністю автоматизованим і потребує тільки запуски та зупинення. Що ж до виконання дезінфекції, то людина повинна керувати цим процесом більш детально, з щита управління. Після припинення роботи в сатураторній установці, а саме в баках залишиться невідпрацьована рідина, тому задля економії її, ввімкнувши електромагнітні клапани, відправляємо на переробку, коли рівень у баках знизиться до мінімального це відобразиться на Овен САУ-М2 у вигляді запалювання відповідного світо-діода, відповідно далі оператор повинен вимкнути клапани, що стоять на трубопроводах, що подають напівфабрикати на переробку. В даній системі автоматизації використані тільки нормально-закриті електромагнітні клапани, тому після відключення напруги клапани закриються. Далі оператор повинен ввімкнути насос, що подає дезінфікуючу рідину і відповідно відкрити клапан подачі цієї рідини, так само, просто підвівши до нього напругу. Після завершення дезінфекції необхідно закрити клапан подачі дезінфікуючої рідини і відкрити клапан подачі води на промивку. Одразу після цього необхідно відкрити клапани на трубопроводах, які зливають відходи. Після завершення промивки потрібно відключити насос і закрити трубопровід подачі води на промивку, а також закрити клапани зливу відходів. Після цього установка знову готова до роботи. По суті, керування стадією дизінфікації виконується із щита управління.

Коли ємність для тимчасового зберігання відходів заповниться, необхідно із щита управління, відкрити клапан подачі напівфабрикатів в установку,але вимкнути подачу води в установку і насоса-дозатора, і ввімкнути систему насичення води двоокисом вуглецю. Після переробки напівфабрикатів, необхідно просто, із щита управління, закрити клапан подачі напівфабрикатів в установку, відкрити клапан подачі води в установку, і увімкнути насос-дозатор купажного сиропу, і установка далі буде робити в звичному режимі.

На функціональній схемі автоматизації зображенні 12 контурів регулювання і контролю:

Контур 1 - контроль тиску води на всосі насоса. Вимірювання і показ здійснюється показуючим манометром МП з діапазоном вимірювання 0-1 МПа.

Контур 2 - регулювання рівня рідини у баку №1 у заданих межах шляхом зміни витрати води, що поступає в бак. Кондуктометричний рівнемір ДС здійснює контроль рівня рідини у баку №1 між максимальною і мінімальною межею рівня від 50% до 80% від висоти баку, і відправляє відповідний електричний сигнал на Прилад для управління насосом ОВЕН САУ-М2, який у відповідності до сигналу буде вмикати або вимикати горизонтальний насос MHI 805-1/E/3-220-50-2, який в свою чергу виконує постачання води у бак №1 через аератор і шнековий міксер, а також плунжерний насос-дозатор.

Контур 3 - регулювання зливу напівфабрикатівз баків №1 і №2 шляхом відкриття/закриття зливних клапанів. Перемикач, встановлений на щиті, керує роботою електромагнітних клапанів, які зливають напівфабрикати після завершення роботи з баків №1 і №2.

Контур 4 - регулювання зливу відходів з баків №1 і №2 шляхом відкриття/закриття зливних клапанів. Перемикач, встановлений на щиті, керує роботою електромагнітних клапанів, які зливають відходи після дезінфекції з баків №1 і №2.

Контур 5 - регулювання співвідношення тисків між баками №1 і №2 через зрівняльну лінію по газу шляхом зміни витрати газу. Модифікований пневматичний мембранний механізм МИМ-ППХ відкриває двохсідловий клапан на зрівняльній ліній пропорційно різниці тисків між баками №1 і №2, з компенсацією 0,2 МПа.

Контур6 - регулювання рівня рідини у баку №2 у заданих межах шляхом зміни витрати води, що поступає в бак. Кондуктометричний рівнемір ДУ.3 здійснює контроль рівня рідини у баку №2 у заданих межах, і відправляє відповідний електричний сигнал на виконавчий механізм, який у відповідності до сигналу буде відкривати/закривати клапан на зрівняльній лінії між баками №1 і №2.

Контур7 - регулювання концентрації вихідного продукту шляхом зміни витрати двоокису вуглецю. Концентратомір OrbisphereProBrix+ 3624 здійснює вимірювання і показ вмісту СО₂ у вихідному продукті і відправляє відповідний аналоговий сигнал 4-20 мА наблок управління, індикації і живленняБУІП-1, який керує робою регулятора РРГ-12, яки змінює витрату СО₂ у бак №1 відповідно до отриманого сигналу.

Контур 8 - регулювання тиску у баку №1 шляхом скидування надлишку тиску в атмосферу відкриванням клапану. Регульований запобіжний клапан тиску VT.1831.N.06при перебільшенні допустимого тиску у баку №1 виконує скид робочого середовища в атмосферу.

Контур 9 - регулювання тиску у баку №2 шляхом скидування надлишку тиску в атмосферу відкриванням клапану. Регульований запобіжний клапан тиску VT.1831.N.06при перебільшенні допустимого тиску у баку №1 виконує скид робочого середовища в атмосферу.

Контур 10 -подача дезінфікуючого розчину і води в сатураційні баки шляхом ввімкнення насосу. Перемикач на щиті вмикає або вимикає горизонтальний насос MHI 805-1/E/3-220-50-2, який виконує постачання розчину і води у баки.

Контур 11 - регулювання подачі дезінфікуючого розчину в сатураційні баки шляхом зміни витрати цього розчину. Перемикач на щиті керує роботою електромагнітних клапанів, що встановлені на трубопроводах подачі води і дезінфікуючої речовини.

Контур 12 - регулювання подачі води і напівфабрикатів в установку, шляхом відкриття і закриття клапанів. Перемикач на щиті керує роботою електромагнітних клапанів, що встановлені на трубопроводах подачі води і напівфабрикатів.



3.3 Вибір комплексу технічних засобів

3.3.1 Вибір комплексу технічних засобів для контру регулювання тиску

У системі насичення води двоокисом вуглецю мені потрібно регулювати кілька технологічних параметрів, зокрема: тиск у сатураторному баку №1 і тиск у сатураторному баку №2; а також концентрацію вихідного продукту.

Максимально допустимий робочий тиск у баку №1 рівний 0,6 МПа. Регулювання будь-якого технологічного параметру починається з його вимірювання. Всього існує 3 основних методи вимірювання тиску: гравітаційний, пружинний або деформаційний, електронний. Первинні вимірювальні перетворювачі працюють в комплекті із вторинними перетворювачами і виконавчими механізмами, це все зумовлює додаткові витрати а також всі ці прилади будуть займати певне місце. Альтернативою для такого способу регулювання може бути встановлення регульованого запобіжного клапана тиску, який буде виконувати скид робочого середовища в атмосферу при досягненні максимально допустимого тиску. Встановлення такого клапану дозволить зменшити витрати на автоматизацію, спростить регулювання тиску у баку №1, зменшить кількість приладів, адже клапани дуже компактні. Серед виробників таких клапанів я виділив дві фірми: Valtec і Armak, які надають великий вибір клапанів хорошої якості для різних умов роботи. З усіх переглянутих мною модифікацій приладів я вибрав Регульований запобіжний клапан тиску VT.1831.N.06.



Регульований запобіжний клапан тиску VT.1831.N.06.

...