Модернизация сушильного блока древесины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

древесина модернизация привод сушильный

Древесина один из важнейших сырьевых материалов в хозяйстве человека. Она используется в сельскохозяйственном машиностроении, судостроении, вагоностроении, в фанерном, спичечном и мебельном производствах, в лесохимической и гидролизной промышленности. В результате химической переработки древесного сырья получают такую ценную продукцию, как искусственный шелк, целлюлоза, пластмассы, фурфурол, спирт метиловый и этиловый, уксусная кислота, скипидар, канифоль, глюкоза и многое другое. Древесина в народном хозяйстве нашей страны имеет не меньшее значение, чем уголь, хлеб и металл.

Главным преимуществом древесины является то, что это возобновляемый ресурс и, заботясь о лесах люди, смогут вечно использовать его. Древесина легко поддается обработке, но ее производство является сложным процессом. И связано это с рядом причин, одной из которых является затраты на ее обработку. Самым же долгим и дорогостоящим процессом является сушка.

Значительная часть сушильных камер для древесины, построенных ранее, имеют ряд недостатков, существенно влияющих на качество и продолжительность сушки. Это прежде всего недостаточная теплоизоляция и герметизация помещения, недостаточная мощность и плохая работа теплогенератора, который не позволяет поднять температуру воздуха (теплоносителя) в камере до требуемой величины, плохая аэродинамика, отсутствие реверса и равномерной циркуляции воздушных потоков через пакет пиломатериалов, отсутствие возможности увлажнения воздуха, который необходим на некоторых этапах сушки. Одновременно выявив и проанализировав все недостатки и проведя некоторое реконструкцию и модернизацию сушильной камеры, можно значительно улучшить ее эксплуатационные и экономические характеристики. Необходимо отметить, что целый ряд мероприятий возможно выполнить самостоятельно без вложения значительных средств и получить значительный экономический эффект, который быстро окупит затраты. Одна из причин некачественной сушки древесины это недостаточная циркуляция воздуха в камере. Для оптимального протекания процесса сушки каждая доска в штабеле должна обдуваться потоком воздуха, преимущественно в поперечном направлении, со скоростью не менее 1-2 м/с с помощью потоков воздуха нагнетаемых специальным насосом. В случае неудовлетворительной работы устройств принудительной циркуляции воздуха через штабель, ее необходимо интенсифицировать, что увеличит теплоотдачу установленных в камере калориферов и повысит температуру в камере. В случае неравномерного просыхания досок в штабеле как по длине, так и по высоте, нужно установить соответствующие экраны для выравнивания потоков воздуха.

Модернизация такого блока камеры как привод и двигатель нагнетателя позволит значительно повысить производительность и увеличить экономичность работы сушильного оборудования. По этой причине тему данного дипломного проекта считаю актуальной.

1. Назначение и характеристика механизма

Нагнетатель -- компрессор для предварительного сжатия воздуха или принудительной циркуляции воздуха и смеси, смесью является: атмосферный воздух, топочные газы, водяной пар. Комбинируя эти элементы можно добиться лучшей теплоемкости смеси и лучшего высушивания древесины.

Нагнетатели нашли широкое применение в разных областях промышленности, в таких механизмах, где требуется принудительное обеспечение циркуляции воздухом, то есть в сушильной камере.

В сушильной камере нагнетатель используется в качестве дополнительной циркуляции воздуха, это нужно для того чтобы влага равномерно распределялась по камере, в которой находится древесина. Данные меры предотвратят неравномерное высушивание древесины, которая в дальнейшем может приводить к трещинам и короблению материала из-за неправильно распределенной температуры внутри древесины.

Рисунок 1 - Конструкция нагнетателя

Рисунок 2 - Структурная схема нагнетателя

Нагнетатель состоит из: 1- приёмный патрубок; 2- рабочая лопатка; 3 - задний диск; 4 -улитка; 5 - передний диск; 6 - ступица колеса; 7 - нагнетательный патрубок.

Технологический процесс работы центробежного нагнетателя состоит в следующем.

Лопасти нагнетателя раскручиваются с помощью двигателя и создается воздушная тяга.

Воздух, проходит по воздушному каналу в нагнетатель.

Попадает на лопасти крыльчатки.

Лопасти закручивают и отбрасывают его центробежной силой к периферии кожуха, где имеется диффузор.

Далее воздух выталкивается в окружной воздушный туннель

Такая конструкция создает необходимое давление воздушного потока на выходе из нагнетателя. Дело в том, что внутри кольца воздух поначалу движется быстро, и его давление мало. Однако в конце улитки русло расширяется, скорость воздушного потока понижается, а давление увеличивается. Так создается необходимый подпор для нагнетания нужного количества смеси в камеру сушки.

Для нормальной работы нагнетателя, необходимо стабилизировать частоту вращения двигателя крыльчатки.

В данном нагнетателе установлен двигатель 2ПБ132МГУХЛ4, мощностью 3,7 кВт.

1.1 Описание технологического процесса

До проведения процесса сушки по выбранному режиму древесину прогревают паром, подаваемым через увлажнительные трубы, при включенных обогревательных приборах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах. В начале прогрева температура агента сушки должна быть на 5°С выше первой ступени режима, но не более 100°С. Степень насыщенности среды должна быть для древесины с начальной влажностью более 25% в пределах 0,98 - 1, а для древесины с влажностью менее 25% - 0,9 - 0,92. Продолжительность начального прогрева древесины зависит от породы древесины и для пиломатериалов хвойных пород (сосны, ели, пихты и кедра) при температуре наружного воздуха более 0°С составляет 1 - 1,5 ч при температуре менее 0°С - 1,5 - 2 ч на каждый сантиметр толщины. Продолжительность прогрева пиломатериалов мягких лиственных пород (осины, березы, липы, тополя и ольхи) увеличивается на 25%, а для пиломатериалов твердых лиственных пород (клена, дуба, ясеня, граба, бука) увеличивается на 50% по сравнению с продолжительностью прогрева древесины хвойных пород.

После прогрева параметры агента сушки доводят до первой ступени режима и затем приступают к сушке пиломатериалов, соблюдая установленный режим. Температуру и влажность воздуха регулируют вентилями на паропроводах и шиберами приточно-вытяжных каналов. В процессе сушки в древесине возникают остаточные внутренние напряжения, для их устранения проводят промежуточную и конечную влаготеплообработку в среде повышенной температуры и влажности. При этом обработке подвергаются пиломатериалы, высушиваемые до эксплуатационной влажности и подлежащие в дальнейшем механической обработке. Промежуточная влаготеплообработка производится при переходе со второй на третью ступень или с первой на вторую при сушке по высокотемпературным режимам. Влаготеплообработке подвергают пиломатериалы хвойных пород толщиной от 60 мм и выше и лиственных пород (в зависимости от породы) толщиной от 30 мм и выше. В процессе тепловлагообработки температура среды должна быть на 8°С выше температуры второй ступени, но не более 100°С, при степени насыщенности 0,95 - 0,97.

Конечную влаготеплообработку проводят лишь по достижении древесиной требуемой конечной средней влажности. В процессе конечной термовлагообработки температуру среды поддерживают на 8°С выше последней ступени режима, но не более 100°С.

По окончании конечной влаготеплообработки пиломатериалы, прошедшие сушку, выдерживают в камерах в течение 2 - 3 ч при параметрах, предусмотренных последней ступенью режима, после чего камеры останавливают

2. Выбор системы электропривода

Электрический привод (ЭП) является энергетической основой технологических и производственных процессов, которые реализуются за счёт механической энергии. Приводя в движение исполнительные органы (ИО) рабочих машин и механизмов и управляя этим движением с заданным качеством, ЭП обеспечивает добычу полезных ископаемых, изготовление и обработку различных изделий и материалов, перемещение людей и грузов, и выполнение многих других технологических операций с наилучшими технологическими и экономическими показателями.

Существует огромное количество типов электроприводов. Типы электроприводов делятся на отдельные категории, в зависимости от ряда уникальных характеристик присущих каждому из них.

По связи исполнительных и рабочих органов, а также по их количеству, электроприводы подразделяются на:

- индивидуальные (один рабочий орган приводится в действие одним двигателем);

- групповые (один двигатель приводит в действие несколько исполнительных органов);

- взаимосвязанные (два или более электроприводов связаны между собой механически или электрически для поддержания одинаковых параметров работы);

- многодвигательные;

- электромеханический вал, взаимозаменяемый электропривод.

По типу управления бывают:

- автоматизированные электроприводы;

-программно-управляемые;

-следящие;

-позиционные;

-адаптированные.

По характеру движения ЭП подразделяются на:

- приводы с вращательным движением;

- линейные;

-дискретные.

По характеру передаточного устройства:

-электрогидравлические;

-редукторные;

-магнитогидродинамические.

Типы электроприводов, также зависят от рода тока - переменный, постоянный.

На крупных предприятиях, заводах, используются сложные системы электромеханических приводов, состоящие из главного и вспомогательных приводов.

Современное производство практически повсеместно переводится на электроприводы с автоматизированным управлением, что позволяет достигать высоких показателей при меньших затратах энергоресурсов. Говоря об использовании ЭП в производстве, нужно отметить, что в частности в станкостроении применяются многодвигательные электроприводы. Это позволяет сократить число вспомогательных операций, плюс, улучшить качество изделий.

Также многодвигательный привод повсеместно используется в текстильной, металлургической, горной промышленностях. Типы электроприводов, питающиеся от переменного тока, используются на электроподвижных составах, где в качестве преобразующих устройств используются выпрямители тока.

Основными достоинствами электроприводов являются:

1) простота устройства электрических двигателей;

2) широкий диапазон мощностей двигателей, допускающих их использование для любых механизмов практически без всякого ограничения;

3) возможность дистанционного управления;

4) удобство регулирования скорости;

5) широкие возможности автоматизации процессов управления;

6) постоянная готовность к работе;

7) экономичность и возможность реверсирования;

8) упрощение трансмиссий и возможность применения индивидуального привода для каждого механизма.

Общие требования к электроприводу

Общие требования к электроприводу как к системе, ответственной за управляемое электромеханическое преобразование энергии. Прежде всего, это надежность. Электропривод обязан выполнять заданные функции в оговоренных условиях в течение определенного времени. Второй показатель, точность, относится к главной функции электропривода - осуществлять управляемое движение с малой статической и динамической погрешностью. Третий показатель - быстродействие, т. е. способность системы достаточно быстро реагировать на входные воздействия, малое время переходного процесса, четвертый показатель - качество динамических процессов, т. е. обеспечение определенных закономерностей их протекания во времени. Это плавность движения, быстрое затухание колебаний. Пятый показатель - энергетическая эффективность. Поскольку любой процесс передачи и преобразования энергии сопровождается ее потерями, важно, какова удельная доля этих потерь. Коэффициент полезного действия ЭП должен быть высоким. Шестой показатель - совместимость электропривода с системой электроснабжения и информационной системой более высокого уровня. В состав электропривода входят полупроводниковые преобразователи, генерирующие высшие гармоники тока, которые снижают качественные показатели электроэнергии в сети. В качестве седьмого показателя выступает ресурсоемкость, т. е. материалоемкость и энергоемкость, заложенные в конструкцию и технологию производства, трудоемкость при изготовлении, монтаже, наладке, эксплуатации, ремонте. Важные для практики показатели: комплектность, заводская готовность, эргономические, удобство и эффективность эксплуатации, ремонтопригодность.

Данным требованиям удовлетворяет электропривод типа «Кемрон».

Преобразователь выполнен по двухконтурной схеме подчиненного регулирования с регуляторами скорости и тока. Управление преобразователем -- согласованное нелинейное на низких скоростях и раздельное на высоких скоростях (более 300 об/мин). Предусмотрено адаптивное управление коэффициентами усиления контура скорости на низких скоростях.

Большое число электронных защит исключает выходы из строя элементов преобразователя в аварийных ситуациях.

Блок-схема привода приведена на рисунке 3, где PC -- регулятор скорости.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3 - Блок-схема комплектного электропривода “Кемрон”

РТ-- регулятор тока; РУТ--регулятор уравнительного тока; ИНВ-- инвертор; СИФУ--система импульсно-фазового управления; АР--адаптивный регулятор; КЗ -- корректирующее звено; ФП -- функциональный преобразователь нелинейного токо-ограничения; ПЭ -- пороговый элемент; БНТО -- блок нелинейного токо-ограничения; ОС -- защита от превышения максимального тока; OL -- защита от длительной перегрузки; OS -- защита от превышения максимальной частоты вращения; TG--защита от обрыва цепи тахогенератора; CP -- защита от обрыва фазы и неправильного чередования фаз; БЗ -- блок защиты; TP -- силовой трансформатор; ТП -- тиристорный преобразователь; Я-- двигатель; ТГ-- тахогенератор; L--Уравнительные дроссели; Sh--шунт (датчик тока); БП -- блок питания.

Силовая схема (рисунок 4) преобразователя выполнена по реверсивной шести-импульсной однополупериодной схеме выпрямления с уравнительными дросселями. Такая схема обеспечивает высокую полосу пропускания привода (до 40 Гц) и высокие динамические свойства, что оправдывает ее повышенную сложность.

Силовой трансформатор осуществляет согласование напряжения электродвигателя с напряжением сети питания. Обмотки трансформатора включены по схеме «треугольник -- двойной зигзаг», чем достигается исключение потока вынужденного намагничивания и, как следствие, экономия стали.

При монтаже привода к выводам выпрямителя 1, 2, 3 подключаются ин версные фазы R?, S?, Т? (или X, У, Z), а к выводам 4, 5, 6 прямые фазы R, S, Т (или Z₁, X₁, У₁) соответственно.

Для защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений они охвачены LС-цепочками. Общая защита выполнена на быстродействующих предохранителях во вторичной цепи силового трансформатора.



Рисунок 4 - Силовая схема комплектного электропривода “Кемрон”

Силовая часть преобразователя состоит из 2 трёхфазных мостовых комплекта тиристоров работающих по принципу раздельного управления. Подключение преобразователя к силовой цепи производится через согласующий трансформатор. Управление скоростью вращения осуществляется двухконтурной системой автоматического управления с ПИ регуляторами тока и скорости. Для линеаризации регулировочной характеристики преобразователя в зонах прерывистого и непрерывного токов используется нелинейное звено с сигналом положительной обратной связи по ЭДС двигателя. Для повышения термостабильности и увеличения диапазона регулирования электропривода применяется предварительный усилитель регулятора скорости выполненный по схеме: модулятор - усилитель - демодулятор.

3. Расчет и выбор элементов силовой части электропривода

3.1 Расчет параметров трансформатора

Трансформатор в управляемом вентильном электроприводе необходим для согласования напряжения сети с напряжением двигателя.

Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора определяется выражением:

(1)

где k₁ = 1,05...1,1 - коэффициент запаса по напряжению сети; k₂ = = 1,05...1,2 - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале; k₃ = 1,0...1,05 - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения в вентиле, в обмотках трансформатора; k_c- коэффициент, устанавливающий зависимость между средневыпрямленным напряжением преобразователя и напряжением вторичной обмотки трансформатора, этот коэффициент зависит от схемы выпрямления;U_н - номинальное напряжение двигателя;

Коэффициент трансформации трансформатора, токи фаз вторичной и первичной обмоток трансформатора определяются по формулам:

где I_н - номинальный ток двигателя.

Типовая мощность трансформатора:

Значение коэффициентов для мостовой схемы приведены в табл. 1.

Таблица 1

Схема	kc	b	c	d	q	s	f
Мостовая схема	2,34	0,617	0,817		2,45	1,045	2

По расчетным соотношениям (1)-(3) выбирается типовой трансформатор с рассчитанными по (1)-(3) параметрами.

Приведенное ко вторичной обмотке активное сопротивление одной фазы трансформатора [1]:



где Р_ка = 1...3,5 % - потери активной мощности трансформатора в режиме короткого замыкания;

Тогда Rдр- сопротивление сглаживающего дросселя.

3.2 Проверка и выбор тиристоров

Выбор и проверка тиристоров, принятых к установке в преобразователе, производятся в соответствии с методикой, изложенной в работе [1], по трем параметрам: по среднему току, максимальному амплитудному значению напряжения на тиристоре и ударному току внутреннего короткого замыкания.

Среднее значение тока, протекающего через тиристор:

где I_доп- допустимый ток двигателя, для общепромышленной серии машин I_доп = (2…3)I_н, для высокомоментных двигателей I_доп = (5…10)I_н; k_а = 3 - для трехфазной нулевой и мостовой схем; k_а = 6 - для шестифазной схемы с нулем и для схемы выпрямления две обратные трехфазные звезды с уравнительным реактором.

Значение тока, приведенное к классификационным параметрам тиристоров:

где k_зi = 1,3...1,75 - коэффициент запаса по току; k_сi= 1,1...1,77 - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, угла проводимости и от формы тока; k_охл = 1…2,5 - коэффициент, учитывающий условия охлаждения (чем лучше условия охлаждения, тем выше этот коэффициент).

Найденный ток I_п должен быть меньше действующего значения прямого тока:

Максимальное амплитудное напряжение на тиристоре:

где k_зн = 1,3…1,5 - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможность перенапряжений на тиристорах; U_2л - линейное действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора, U_2л = U_max должно быть меньше повторяющегося напряжения тиристора. Для нахождения ударного тока внутреннего короткого замыкания (КЗ на стороне постоянного тока, якорная цепь двигателя и реакторы вне цепи) определяется амплитуда базового тока [1]:



Здесь U_2mф = - амплитуда фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора; х_2k = х_т + х_2kс, r_2k = R_т + r_2kс - приведенные к вторичной обмотке трансформатора реактивное и активное сопротивления одной фазы трансформатора и питающей сети. При мощности электропривода меньше 500 кВт, сопротивлениями х_2kс, r_2kс питающей сети можно пренебречь.

Ударный ток внутреннего короткого замыкания находится по формуле:

где i_*уд берется из справочника [3] в зависимости от ctg = r_2k/х_2k.

Если тиристорный преобразователь подключается к сети через анодные реакторы и мощность электропривода меньше 500 кВт, то x_2kи r_2k представляют собой реактивное и активное сопротивление этих реакторов. Величина ударного тока для этого случая, т.е. i_*уд определяется в зависимости от ctg = r_2k/х_2k при 60° << 180°.



Тиристор будет удовлетворять требованиям, если ток внутреннего короткого замыкания в преобразователе будет меньше I_ауд ударного тока тиристора, т.е.

По основным соотношениям (14), (15), (16) выбирается тип тиристора, а при использовании в электроприводе типового тиристорного преобразователя необходимо сделать заключение о загрузке установленных тиристоров в преобразователе.

Данным характеристикам соответствует тип тиристора Т122-20.

3.3 Расчет уравнительных реакторов

Для ограничения уравнительных токов в реверсивных преобразователях с совместным управлением используются уравнительные реакторы, индуктивность которых может быть определена по формуле:

где U_2m = U_2mф - амплитуда фазного напряжения для трехфазной мостовой встречно-параллельной схемы, для трехфазной и шестифазной нулевых схем; U_2m = U_2л - амплитуда линейного напряжения для трехфазной мостовой перекрестной схемы; k_д- коэффициент действующего значения уравнительного тока, определяется по кривым [4] в зависимости от угла и схемы преобразователя; I_ур - действующее значение уравнительного тока, который не должен превышать 0,1I_н.

Обычно эти реакторы принимаются насыщающимися, поэтому индуктивность их может не учитываться при выборе катодного дросселя. По величине L_ур и I_ур выбирается типовой уравнительный реактор [1].

При трансформаторном варианте и нулевой схеме, а также для шестифазной нулевой схемы х_а = х_т; при трансформаторной мостовой схеме х_а = 2·х_т, для схемы «две обратные звезды с уравнительным реактором» х_а = х_т/2. Если при работе электропривода на минимальной скорости ( = _max) значение гранично-непрерывного тока I_{d гр} будет меньше 0,1...0,15·I_н, то влиянием прерывистого режима тока в электроприводе общепромышленных механизмов можно пренебречь.

4. Расчет основных параметров силовой цепи электропривода

Эквивалентное сопротивление цепи якоря двигатель-преобразователь:

Эквивалентная индуктивность цепи якоря двигатель-преобразователь:

где R_дв, L_дв - активное сопротивление, приведенное к допустимой температуре, и индуктивность якорной цепи двигателя соответственно; R_т, L_т - активное сопротивление и индуктивность трансформатора, приведенные к вторичной обмотке; R_др, L_др - активное сопротивление и индуктивность сглаживающегодросселя; d - коэффициент из табл. 1; х_т = ₀L_т - индуктивное сопротивление трансформатора, приведенное к вторичной обмотке;

Напряжение преобразователя при работе электропривода в номинальном режиме:

Угол регулирования, соответствующий номинальному режиму работы:

По величине номинального угла регулирования следует сделать заключение о запасе по напряжению преобразователя.

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи двигатель-преобразователь:

Электромеханическая постоянная времени электропривода:

где J - приведенное значение момента инерции привода:

5. Синтез системы подчинённого регулирования скорости электропривода

В схеме с подчиненным регулированием координат регулирования каждой координаты осуществляется своими регуляторами - тока РТ и скорости РС, которые вместе с соответствующими обратными связями образуют замкнутые контуры. Они располагаются таким образом, что входным, задающим сигналом для внутреннего контура тока является входной сигнал внешнего по отношению к нему контура скорости. Таким образом, внутренний контур тока подчинен внешнему контуру скорости- основной регулируемой координатой ЭП.

5.1 Расчёт регуляторов

Рисунок 5 - Структурная схема системы подчиненного регулирования скорости электропривода.

Внутренним контуром в системе подчинённого регулирования скорости тиристорного электропривода является контур тока.

Передаточная функция тиристорного преобразователя:

 - коэффициент усиления управляемого вентильного преобразователя, который определяется выбранной точкой линеаризации; с - постоянной времени системы управления преобразователем.

В контуре тока электромагнитная постоянная якорной цепи является компенсируемой, а постоянная времени управляемого преобразователя некомпенсируемой постоянной времени контура. Ввиду малости обозначим ее как. При настройке контура тока на технический оптимум желаемая передаточная функция разомкнутого контура имеет вид:

Передаточная функция регулятора тока определяется из условия:

Из (42) при получим передаточную функцию регулятора тока:



Так как регулятор тока является ПИ-регулятором, то коэффициент обратной связи по току определяется из соотношения:

Где - напряжение насыщения выхода регулятора скорости, при реализации регуляторов на интегральных микросхемах

Контур скорости является внешним по отношению к контуру тока.

При синтезе регулятора скорости передаточная функция замкнутого контура тока с дополнительной степенью точности аппроксимируется выражением:

Тогда некомпенсируемой малой постоянной времени в контуре скорости является величина:

А компенсируемой постоянной времени - электромеханическая постоянная времени электропривода

В зависимости от требований, предъявляемых к электроприводу по точности, диапазону регулирования и форме переходных процессов скорости, регулятор скорости выбирается из условия, чтобы желаемая передаточная функция разомкнутого контура имела вид:

Данный вид желаемой передаточной функции соответствует условиям технического оптимума.

Из равенства передаточной функции разомкнутого контура скорости:

Желаемой определяется передаточная функция регулятора.

Соответственно при выборе желаемой передаточной функции регулятор скорости является пропорциональным (П):

Расчётное значение коэффициента обратной связи по скорости определяется выражением:

Где - максимальное значение напряжения задания;- регулирование скорости двигателя осуществляется изменением напряжения на его якоре.

Чтобы уменьшить величину перерегулирования переходных процессов от действия управления, на входе СПР устанавливается обычно фильтр, передаточная функция которого имеет вид:

В структуре принята относительная система единиц, в качестве базового напряжения принято:

Ток двигателя:



Статический ток нагрузки:

5.3 Определение показателей качества работы системы автоматического регулирования частоты вращения двигателя

К показателям качества работы системы автоматического регулирования можно отнести следующие параметры.

Время регулирования Т_рег- это отрезок времени, за который регулируемый параметр достигает установившегося значения либо отличается от данного значения на ±5%.

Перерегулирование _max%- максимальное отклонение регулируемого параметра от установившегося значения в процентном соотношении.

Где - максимальное отклонение параметра от установившегося значения,

установившееся значение параметра

Номинальное отклонение разница между установившемся и заданным значением, в процентах.



Для определения качества работы системы используется переходный процесс

При сравнении показателей моделирования с заданными показателями

можно сделать вывод, что система соответствует заданным требованиям.

6. Экономическая часть

6.1 Организация рабочего места, условий труда в процессе автоматизации, обеспечение контроля качества работ

Рабочее место - это участок производственной площади, оснащенный оборудованием и другими средствами труда, соответствующими характеру работ, выполняемых на этом рабочем месте. Для обеспечения высокопроизводительной работы большое значение имеет правильная организация рабочего места. Организовать рабочее место - это значит выбрать оснащение и правильно его разместить на отведенной для рабочего места площади, т.е. выполнить его планировку.

Оснащение рабочего места определяется его технологическим назначением, уровнем специализаций и степенью механизации выполняемых работ. Оснащение принято делить на следующие группы: основное технологическое оборудование - станок, верстак; технологическая оснастка - инструмент, приспособления; вспомогательное оборудование - транспортеры, подъёмники; организационная оснастка - тумбочки, стулья, сигнализации и другие устройства, предусмотренные техникой безопасности.

Все оснащение рабочего места должно быть спроектировано с учетом эргономики и требований технической эстетики. При проектировании рабочих мест нужно стремится создавать условия для выполнения работы сидя, так как работа стоя требует значительно больших затрат энергии. При работе сидя необходимо снабдить рабочие места стульями с регулируемыми по высоте сиденьями, опорами для рук и ног, так как наличие таких вспомогательных устройств снижает утомляемость рабочего.

Рациональная конструкция оборудования, организационной оснастки позволяет выполнять заданную работу при движении предплечья и пальцев рук, не допуская движения корпуса, т.е. с помощью самых простых и наименее утомительных движений. Планировка должна удовлетворять следующим требованиям: удобное положение рабочего во время работы, свободный обзор рабочего места, экономия производственных площадей, строгое соблюдение правил техники безопасности и требований промышленной санитарии.

При размещении всего оснащения на рабочем месте нужно учитывать не только особенности техпроцессов, которые будут выполняться на данном рабочем месте, но и антропологию человека, зоны досягаемости и устранять особо утомительные движения - нагибания корпуса, большие радиусы движения рук.

При организации рабочих мест большое внимание уделяется конструкции инструментальных тумбочек и правильному расположению в них всех необходимых для работы предметов. Располагая предметы в определенном порядке, рабочий добивается некоторого автоматизма: движения его становятся привычными, сокращается время на выполнение таких приемов, как “взять инструмент”,” зажать деталь” и т.д.

Рабочие места закрепляются за определенными рабочими на длительное время, так как переход с одного места на другое требует некоторого времени на его освоение, что приводит к временному снижению производительности.

6.2 Организационно - управленческие аспекты

Рисунок 10 - Структурная схема участка ремонта

На практике обычно используется линейно-функциональная, или штабная, структура, предусматривающая создание при основных звеньях линейной структуры функциональных подразделений. Основная роль этих подразделений состоит в подготовке проектов решений, которые вступают в силу после утверждения соответствующими линейными руководителями.

Директивный техпроцесс

Таблица 2.Директивный техпроцесс

Наименование работ	Время, мин.	Разряд работ	Кол-во работников
Приемка	10	1	1
Очистка установки	30	1	1
Установка привода	40	3	1
Установка вентиляционных каналов	100	2	1
Упрочнение швов сваркой	60	3	1
Окраска и консервация	180	2	1
Итого	420		4

Определение необходимого количества материалов по номенклатуре и цене

Таблица 4 Необходимые материалы

Материал	Норма расхода	Стоимость за ед.	Общая стоимость, руб.
Сварочный Электрод (МТ-2)	7 кг	40 руб/кг	650
Краска (антикоррозионная)	5л	210 руб/л	1050
Листовая сталь 1,5 мм	20шт	600 руб/шт	12000
Общая сумма			13700

6.3 Расчёт фонда заработной платы ремонтного участка

Таблица 5 Расчёт фонда заработной платы участка

Должность, профессия.	Численность, чел.	Месячный оклад , руб.	Тарифная ставка, Руб/час ТСр*Кв	Кол-во часов в мес.	Факт. отраб. Время час	ЗсвРуб.	,Здоп 12% ОтЗсв, Руб.	РК 25% От ЗсвРуб.	НДФЛ 13% отЗсв руб.	Зобщ руб.
Сварщик 3 разряд	1	-	120	160	7	840	100,8	210	109,2	1260
Электромонтер 3 разряд	1	-	130	160	7	910	109,2	227,5	118,3	1365
Разнорабочий 2 разряда	1	-	100	160	7	700	84	175	91	1050
Разнорабочий 1 разряда	1	-	50	160	7	350	42	87,5	45,5	525
Инженер-конструктор	1	30560	-	160	7	1337	160,44	334,25	173,81	2005,5
Контролёр	1	-	140	160	7	980	117,6	245	127,4	1470
Мастер	1	33120	-	160	7	1449	173,88	362,25	188,37	2173,5

6.4 Расчёт специальных, накладных расходов, амортизационных отчислений и потребляемой электроэнергии

Специальные расходы - расходы на приобретение инструмента и другого малоценного и быстроизнашиваемого имущества (45% от суммарной заработной платы основных рабочих).

Расчёт накладных расходов. Накладные расходы - расходы на содержание аппарата управления, командировочные расходы, содержание административных зданий, коммерческие расходы и т.п.,(15% от ФЗП производственного подразделения).

 Руб.

Расчёт амортизационных отчислений исходя из установленных правительством РФ норм амортизации имущества. Амортизационные отчисления - (15% от первоначальной стоимости основного оборудования).

Расчёт потребляемой электроэнергии

Nуст- суммарная мощность установленного на участке работающего оборудования (приточная вентиляция, освещение , электродвигатели);

Фдс - действительный фонд рабочего времени электрооборудования, аналогичен Фдо работы основного технологического оборудования;

Кзср - коэффициент средней загрузки электрооборудования = 0.7…0.8;

Ко -коэффициент одновременной работы работы электрооборудования = 0.6;

Цэл - стоимость 1кВт., для юридических лиц 2,1;

n - суммарный КПД электродвигатель участка;

Кс - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети = 0,7

Плановая калькуляция

Таблица 6. Плановая калькуляция

Наименование статей калькуляции	Затраты, руб
1.Стоимость затрат на основные материалы	13700
2.Транспортные расходы Ртрансп	2055
3.Стоимость потребляемой электроэнергии Пэл	135,77
4.Фонд заработной платы	9849
5.Специальные расходы Ср	1890
6.Накладные расходы Нр	1477,35
7.Амортизационные отчисления Ао	4826
Итого:	32557,12

Полные затраты на установку электропривода нагнетателя составили:

6.5 Экономический эффект

Производство дерева - довольно сложный и трудоемкий процесс. В связи с этим имеется процент брака, в среднем это 5% с 1м³ . Один куб дерева стоит 8000 рублей. Процесс сушения древесины занимает 2 дня.

Исходя из выше сказанного рассчитывается стоимость бракованной продукции с одного цикла сушки:

При автоматизации процент брака снижается до 1%, стоимость бракованной продукции в данном случае составит:

Теперь рассчитаю прибыль, которая получается, за счет сокращения брака:

Если один цикл занимает два дня, а количество рабочих дней в месяце 22, то в месяц количество составляет 11 циклов. Тогда прибыль с браков в месяц будет:

Прибыль за год с 1м³:

За одну смену сушится 10 м³ древесины. Тогда полная прибыль которая получается, за счет сокращения брака , составляет:

Окупаемость автоматизации составит:

7. Охрана труда и техника безопасности

Работа на деревообрабатывающем предприятии сопровождается, как правило, высоким уровнем травматизма, что говорит о необходимости тщательной организации мер безопасности на любом предприятии, которое относится к этой отрасли.

Факторами первостепенной важности, влияющими на уровень безопасности труда, являются уровень квалификации персонала, технологические особенности оборудования, проведение инструктажей о технике безопасности и соблюдение должностной инструкции. Учитывая все вышесказанное, можно сказать, что для снижения уровня производственного травматизма на предприятиях деревообработки, необходим контроль за исправным состоянием всего производственного оборудования, и также его соответствие современным стандартам качества и безопасности.

К работе должны допускаться только лица, прошедшие первичный инструктаж по технике безопасности, и для каждого из них должен быть утверждён график прохождения повторных инструктажей. Требуется также контроль на производстве, направленный на то, чтобы каждый работник делал только ту работу, которая ему поручена, и его квалификация должна соответствовать сложности задачи. Каждый работник должен быть полностью обеспечен специальной одеждой, обувью и средствами защиты, в которые он переодевается перед началом работы.

Рабочее место должно находиться в полном порядке, не захламлено и оснащено средствами пожаротушения, производственное оборудование перед началом смены проверяется на исправность как механической, так и электротехнической части. Включать оборудование следует, только полностью убедившись в отсутствии людей в опасной зоне.

При возникновении неполадок при работе оборудования, засорении его рабочих частей и возникновении прочих факторов, препятствующих работе, следует полностью остановить технологическую линию и отключить её от электроснабжения, прежде чем приступать к устранению причин простоя. Уборка отходов должна производиться только при помощи специальных инструментов (крючков, лопат и прочих).

По окончании рабочей смены все отходы должны быть убраны, оборудование отключено, инструменты осмотрены на предмет исправности и возвращены туда, где они хранятся, а рабочее место приведено в порядок. Рабочим следует переодеться из рабочей одежды и по возможности принять душ.

8. Экология окружающей среды

И может показаться как такая отрасль производства, как заготовка древесины может влиять на окружающую среду, но все же и она может навредить земле, ведь при работе механизмов элементарно накапливается пыль, смазки, углекислый и угарный газ, древесная пыль. Сушение дерева подразумевает нагрев воздуха и вытеснение влаги из дерева, однако чтобы нагреть воздух есть два варианта, первый это растопить котел, а второй, и пожалуй самый экономичный электрические нагреватели, однако в производственном масштабе они имеют большое потребление мощности и это становится невыгодно, поэтому все пользуются котлами, ну а процесс горения сопровождается выбросом вредных газов, такую проблему удастся решить если на выходе котла поставить фильтры адсорбенты. Самая опасная на производстве невидимая мелкая пыль, размером от 2 до 10 микрон. В своем большинстве это маленькие кусочки опилок, которые плавают в воздухе и задерживаются даже после того как останавливается станок. Эти невидимые частицы вдыхаются с воздухом и вызывают крошечные раны и рубцы на легких человека. Каждый раз происходит небольшое количество ущерба для нашего здоровья. Непосредственный эффект незаметен, но в течении длительных периодов времени это приводит к значительному снижению емкости легких, а также к ряду других нарушений работы организма. Древесная пыль влияет на человека в качестве раздражителя. Она раздражает все с чем контактирует, а это глаза, кожа, легкие. Раздражения приводят к таким реакциям организма как зуд, чиханье, кашель, насморк, сыпь, астма и одышка. У воздействия древесной пыли на организм есть еще очень важное свойство, каждое следующее воздействие оказывает на организм все более чувствительное негативное влияние. Даже если человек не испытывает какой либо аллергической реакции при первом воздействии, то при последующих таких же воздействиях может проявиться аллергия, сыпь, воспаление или ряд других негативных последствий. Древесина считается в какой то мере и токсичным материалом. Некоторые породы древесины могут при длительных воздействиях вызывать рак носоглотки. Решений этих проблем может быть несколько:

- вытяжка, собирающая из воздуха древесную пыль

- удаленное относительно города расположение производство

Заключение

В задачу дипломного проекта входила автоматизация системы управления камерой сушки, которая заключалась в автоматизации привода нагнетателя воздушного потока. Благодаря чему значительно повысилась производительность и улучшилось качество обрабатываемой древесины.

Во введении и первых главах представлена информация о назначении, технических характеристиках, условиях эксплуатации, описание технологического процесса, обоснована необходимость автоматизации нагнетателя воздушного потока. В пояснительной записке также представлены разделы в которых описаны параметры и показатели качества, предъявляемые к электроприводам, произведён расчёт параметров трансформатора, уравнительных реакторов, проверка и выбор тиристоров, выбор катодного дросселя, произведён расчёт основных параметров силовой цепи электропривода. Произведён синтез системы подчинённого регулирования скорости электропривода, рассчитаны регуляторы тока и скорости, произведено моделирование системы электропривода и определены показатели качества работы системы частоты вращения двигателя.

В экономическом разделе пояснительной записки был проведен полный расчет затрат на автоматизацию привода нагнетателя. Автоматизация дала значительную прибыль при сокращении брака и быструю окупаемость проекта.

Также была рассмотрена техника безопасности по работе с электрическим током, в котором были рассмотрены общие требования при работе с электрооборудованием и камерой сушки, требования электробезопасности. В дипломном проекте были также рассмотрены вопросы экологии окружающей среды и угрозы жизни человека связанной с невыполнением норм безопасности на производстве.

Список литературы

1. Симаков Г.М., «Системы автоматического управления электроприводами», Новосибирск, 2006г.

2. Под редакцией Елисеева В.А. и Шинянского А.В., «Справочник по автоматизированному электроприводу», Москва, «Энергоатомиздат», 1983г.

3.Под редакцией Круповича В.И., Барыбина Ю.Г., Самовера М.Л., «Справочник по проектированию автоматического электропривода и систем управления технологическими процессами», Москва, «Энергоатомиздат», 1982г.

4. Сибикин Ю.Д. «Справочник по эксплуатации электроустановок промышленных предприятий», Высшая школа, М., 2002.

5.Чернов Е.А., Кузьмин В.П., Синичкин С.Г. «Электроприводы подач станков с ЧПУ: Справочное пособие.- Горький: Волго-Вятское книжное издательство, 1986г.

6.Зимин Е.И., Кацевич В.Л., Козырев С.К. «Электропривод постоянного тока с вентильными преобразователями. - Москва, «Энергоатомиздат», 1981г.

7. Зайцев Н.Л. «Экономика промышленного предприятия», Инфра-М, 2003.

8. Карастелёва Т.Ф. «Экономика, организации и планирование машиностроительного производства», Высшая школа, М., 1973.

9. Сафронов Н.А. «Экономика предприятия», ЮРИСТЪ, М., 2002.

10. Соколицын С.А. «Организация и оперативное управление машиностроительным производством», Машиностроение, М., 1988.

11. Якобсон М.О. «Единая система планово-предупредительного ремонта и рациональной эксплуатации технологического оборудования», Машиностроение, М., 2002.

12. ПУЭ - правила устройства электроустановок , инструкции по ТБ.

Размещено на Allbest.ru

...