АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет энерготехнологический

Кафедра системоэнергетики

Специальность 3114 - «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой Кунгс Я.А.

К.т.н., профессор

Срок сдачи студентом законченного проекта 2 июля 2003 г.

Исходные данные к проекту: Типовой проект, научная и проектная литература.

Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):

Введение

Основной вид хозяйственной деятельности предприятия - организация приема молока от населения и совхозов, его переработка и производство молочной продукции.

ОАО "Шушенский МКК" располагается на трех площадках: Основная площадка располагается в п. Шушенское и две другие в с. Курагино, где ведется прием молока, его сепарирование и частичная переработка (масло, сметана) и с. Ермаковское, где ведется только прием молока и его сепарация.

В п. Шушенское МКК располагается на восточной окраине поселка в его промышленной зоне. С северной стороны от территории предприятия располагается Шушенская птицефабрика, с восточной - РО "Сельхозтехника", с западной свободные от застройки земли. Жилая зона располагается в 50 м от границы территории предприятия.

На территории предприятия располагается следующие цеха и здания: консервный цех, цельномолочный цех, котельная, гаражи, электроцех, механические мастерские, аммиачная компрессорная, складские помещения, АБК.

Участок приема и переработки молока в с. Курагино располагается в центре поселка на переработке улиц Заводская и Партизанская. Жилая ближайшая застройка находится в 70-ти метрах от границы территории предприятия.

На территории предприятия располагается котельная, гараж, аммиачная компрессорная, цех приема и переработки молока.

В с. Ермаковское располагается приемный пункт молока с последующим вывозом его в п. Шушенское на переработку.

Территория участка расположена в жилой зоне села по улице Сурикова. Ближайшее жилье находится в 100 м от границы территории предприятия.

электроснабжение сушильный цех

1.1 Размеры производства и специализация ОАО «ШМКК»

Прямым показателем размера предприятия принято считать объем производства валовой и товарной продукции, зависящих от объема производственных фондов, трудовых ресурсов и величины закупок сырья у сельскохозяйственных предприятий. Основные показатели приведены в приложении, таблица № 1.

Стоимость товарной продукции возросла за счет увеличения основных производственных фондов производственного назначения. Рост энергетических мощностей и электропотребления обуславливается установкой нового технологического оборудования и введения новых производственных площадей.

1.2 Анализ производственной деятельности Шушенского МКК

Количество, закупаемого у сельскохозяйственных предприятий, молока увеличилось за счет введения новых производственных мощностей и увеличения договорных поставок сельскохозяйственными предприятиями зоны. Эти показатели переведены в приложении, таблица №2.

Шушенским молочно-консервный комбинат специализируется на переработке молока с получением цельных, сухих и консервированных молочных продуктов.

Объем и структура товарной продукции. Из представленных данных видно, что в 2001 году произошел спад в производстве молочных консервов, что обусловлено проведением коренной реконструкции основного производственного корпуса переводом технологического оборудования во вновь построенные цеха. Что отразилось на увеличении других видов молочной продукции.

1.3 Экономическая эффективность производственной деятельности предприятия

Из таблицы видно, что из года в год процентное соотношение элементов затрат на выпуск продукции изменяется, причем видно, что доля тепло энергетических ресурсов себестоимости единицы товарной продукции возрастает за счет увеличения их стоимости при повышении тарифов на энергетические ресурсы. Относительно не высокий рост стоимости сырья и материалов, используемых при производстве продукции объясняет некоторое снижение, составляющей затрат на сырье и материалы вложенных в себестоимость продукции. Более рациональное использование внутренних трудовых ресурсов сократило долю в себестоимости продукции со стороны посторонних лиц. В целом можно выделить, что повышается тенденция увеличения составляющей в себестоимости продукции со стороны топливно-энергетических ресурсов, что влечет за собой острую необходимость в их экономном использовании.

1.4 Анализ электрохозяйства Шушенского МКК

Шушенский молочно-консервный комбинат запитан от линии ОАО КрасЭнерго. Одно основное питание КЛ-10кВ (Ф-31-24) и резервные КЛ-10 кв. (Ф-31-15), КЛ-10кВ (Ф-31-9). Прием напряжения производится на пяти трансформаторах -10-04 мощностью 630кВА, каждый расположенных: ТР №1,2 в отдельно стоящей подстанции, питающей консервный цех, масло цех, сыр цех и вспомогательные производства (компрессорные, электро цех, механический цех и т.д.). ТР №3 расположенный в РП №1 питает: завод цельного молока (ЗЦМ), административный корпус, столовую. ТР №4,5 расположенные в ТП котельной питает: котельную, авто гараж. Электропотребление комбината за 2002г. составило 5210 тыс. кВт для сравнения электропотребление за 2001г. 5065 тыс. кВт, то есть увеличение электропотребления объясняется вводом в эксплуатацию новых мощностей, в основном его модернизации и реконструкции (замена компрессоров, укрупнение аппаратов по переработке молока и т.д.).

1.5 Обоснование дипломного проекта

Из анализа хозяйственной деятельности предприятия видно, что количество вырабатываемых молочных продуктов из года в год изменяется.

На ШМКК вырабатывается следующие виды продукции:

1)цельномолочные: молоко различной жирности, кефир, ряженка, и т.д.

2)молоко сухое

3)сыр

4 масло (различной жирности)

5)сухая молочная сыворотка

Сушка молока означает, что вода извлекается из жидкого продукта, так что продукт переходит в твердую форму. Содержание воды в сухом молоке от 2-5 и при таком низком содержании влаги развитие микроорганизмов не происходит. Увеличивается срок хранения молока, благодаря этому снижается стоимость транспортировки и продуктов.

Промышленные методы основаны на нагревании продукта, вода испаряется и удаляется как пар, остаток представляет сухой продукт сухое молоко. На комбинате используется распылительный способ сушки, т. е молоко предварительно концентрируется выпариванием и затем высушивается в распылительной башни.

На первой стадии сушки избыток воды испаряется в свободной форме между частицами. На конечной стадии испаряется вода, расположенная в порах и капиллярах твердых частиц.

Первая стадия проводится относительно быстро, в то время как последняя стадия требует больших затрат времени и энергии. На качество продукта в значительной мере влияет нагрев, в частности, если сушка происходит так, что частицы молока находятся в контакте с горячими поверхностями теплообменник (роликовая сушка), в этом случае в порошке содержание подгоревших частиц, которые ухудшают его качество.

Сухое обезжиренное молоко (СОМ) является наиболее распространенным типом молока. В зависимости от области применения изменяется требование к сухому молоку, если сухое молоко должно смешиваться с целью для последующего потребления, оно должно быть хорошо растворимо и иметь питательные ценности. Для этого требуется мягкая сушка (продукция в башне). Для обезжиренного молока применяется интенсивная сушка продукта, интенсивная термическая обработка.

При производстве сухого молока очистка молока осуществляется одновременно с сепарированием или одновременно с нормализацией молока в потоке. Тепловая обработка молока достаточно интенсивна.

2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

В настоящее время в народном хозяйстве для переработки цельных и вторичных молочных ресурсов применяются несколько принципиально отличных друг от друга типов сушильных установок. Анализ существующего сушильного оборудования приведен ниже.

2.1 Распылительные сушилки

Одним из традиционных способов конвективной сушки цельного молока, СОМ, ЗЦМ и многих других продуктов молочной промышленности является распылительная сушилка. В подавляющем большинстве в промышленности используются распылительные сушилки с дисковым распылением сгущенного молока. При распылительном способе сушки, продолжительность сушки и пребывание материала в сушильной камере составляет 5-30 секунд в зависимости от способа удаления высушенного продукта из башни. В качестве сушильного агента в распылительных установках используется воздух с температурой 140-180.С, что зависит от паровых котлов установленных в котельных станциях предприятий.

Распылительная сушка проходит два этапа на первом этапе предварительная обработка молока, сгущается до уровня содержания твердых веществ 45-55 %. На втором этапе концентрат подаются в сушильную башню для окончательной сушки.

Процесс проходит в 3 стадии:

-распыление концентрата на очень мелкие капли.

-Попадание распылительного концентрата в поток теплого воздуха, в котором быстро выпаривается влага.

-Отделение частиц сухого молока от высушивающего воздуха.

Выпаривание является необходимо производственной стадией для получения высококачественного молока. Сухой продукт выработан без предварительного концентрирования имеет очень маленькие частицы, вследствие чего характеризуется низкой стачиваемостью и коротким сроком хранения и к тому же не экономичен.

Сушка может быть одно-, двух-, трех-ступенчатой. На заводе используется одноступенчатая сушка.

Сушилка "ВРА-4"-это усовершенствованный вариант распылительной установки " РС-1000 ". В отличие от " РС-1000 " сушилка "ВРА-4"дополнительно оснащена виброконвективным аппаратом для досушки и охлаждения продукта. Кроме того, в ней применен мокрый скруббер для полной очистки воздуха от частиц сухого молока, но применение такого вида очистки повышает гидравлическое сопротивление (до 4000 Па) на преодоление которого затрачивается дополнительная мощность. Применение виброконвективного аппарата позволило исключить пневмотрассу с большим расходом воздуха. Применение такого аппарата явилось переходом к двух стадийной сушке. Под "двух стадийной" сушкой подразумевается удаление влаги из сгущенного молока в двух сушилках различного типа. Впервые вибро конвективные сушилки в молочной промышленности были применены в комплекте с распылительной сушилкой " Hиpо-Атомайзеp-2000 " в начале 70-х годов. Среди распылительных сушилок установка " Hиpо-Атомайзеp-2000" является наиболее совершенной как по конструктивному исполнению, так и по эксплуатационным показателям.

В настоящее время на предприятиях молочной промышленности широко используются распылительные сушилки таких типов как: " ЦТР-500 ", производства Германии; ВРА-4 производства Чехословакии. Среди отечественных сушильных установок можно выделить установку форсуночного типа " ОСВ-1 " производительностью 1000 кг испаренной влаги в час и другие (см. табл.10).

2.2 Принцип работы распылительной сушки

Одноступенчатая сушка.

В графической части показана конструкция установки одноступенчатой сушки. Молочный концентрат подается в камеру сушилки (1) с помощью насоса высокого давления (4), а затем подается в распылитель (5). В смесительной камере распыленные мелки капли смешиваются с горячим воздухом.

Воздух подается в установку через фильтр с помощью винтелятора, снабженного нагревателем, где его температура повышается до 150-250 С. Горячий воздух через распределитель попадает в смесительную камеру. В смесительной камере распыленное молоко смешивается с горячим воздухом, и вода из молока выпаривается. Главным образом сушка протекает в момент торможения высвобожденных из распылителя капель молока с большой скоростью при трении о воздух. Свободная вода испаряется непрерывно. Вода, которая находится в порах и капиллярах твердых частиц, должна сначала диффундировать поверхности, а уж потом испариться. Это происходит, пока частицы молока медленно оседают в сушильной башне. Молоко нагревается только до 70-80. С, поскольку теплоотдача воздуха расходуется на испарение воды.

Удаление воду из капель приводит к значительному уменьшению массы объема и диаметра. При идеальных условиях сушки вес уменьшится примерно на 50%, объем-до 40%, а диаметр до 75% от размера первоначальной капли.

Сухое молоко в процессе сушки оседает в сушильной камере и выгружается в нижней части башни. Далее транспортируется в секцию упаковки охлажденным воздухом, подаваемым с помощью винтелятора. После охлаждения смесь охлаждающего воздуха и порошка попадает в разгрузочный блок (7), где перед упаковкой порошок отделятся от воздуха.

Некоторые части маленьких легких частиц может смешаться с воздухом, выходящим из сушильной камеры. Этот порошок отделяется с помощью одного или более циклонов (6,7). Отделенный порошок возвращается в основной поток сухого молока, транспортируемого в секцию упаковки. Очищенный высушивающий воздух удаляется из установки с помощью винтелятора.

Распыление молока.

Чем меньше размер молочных капель, тем больше будет их суммарная площадь тем более эффективной будет их сушка. Один литр молока имеет площадь поверхности около 0,05 м². если это количество молока распыляется в сушильной башне, каждая из маленьких капель будет иметь площадь поверхности 0,05-0,15 мм². общая площадь молочных капель, полученных из исходного литра молока, составит около 35 м². таким образом, при распылении площадь увеличивается примерно в 700 раз.

Конструкция распылительного оборудования зависит от размеров капель и характеристик конечного продукта, которые необходимо получить. Этими характеристиками могут быть размер гранул, текстура, растворимость, плотность и смачиваемость. Некоторые сушилки снабжены неподвижными соплами. Установка, используется в низких сушильных башнях и располагается таким образом, чтобы относительно крупные капли выбрасывались против потока высушивающего воздуха. Неподвижные сопла, которые распыляют молоко в одном направлении с потоком высушивающего воздуха. В этом случае давление подачи молока определяет размер капель. При высоких давлениях (до 30 МПа или 300 бар) сухие частицы будут очень мелкими и образуют плотную массу. При низких давлениях (20-5 МПа или 200-50 бар) размер частиц будет больше, поскольку пылеобразные частицы не будут образовываться.

2.3 Вихревые сушилки и сушилки кипящего слоя

Попытка использовать сушильные установки взвешенного слоя, для сушки молочных продуктов, дала положительные результаты. Преимуществом, установок вихревого слоя перед остальными, является применение больших скоростей воздуха, что особенно важно при сушке вязких продуктов. Аппараты взвешенного слоя, используемые в молочной промышленности, предназначены для досушки молока после распылительных сушилок. Недостатком таких аппаратов, при сушке белковых продуктов, является то, что в процессе сушки происходит налипание продукта и тем интенсивнее, чем выше температура теплоносителя. Как правило, такие аппараты эксплуатируют при температуре воздуха не более 130. С, в связи, с чем их производительность и КПД очень низкие. В настоящее время эксплуатируются аппараты кипящего слоя типа: " ВС-КПИ-150 ", " ВС - КПИ - 300 ", " КС - 50 ". За последние годы созданы сушильные установки типов: " СГ - 500 "," Я2 - ОПЕ ", " Я2 - ОПЖ ". Сушилка " СГ - 500 " предназначена для сушки и гранулирования сгущенного обезжиренного молока. Она отличается невозможностью получения сухого молока пищевого назначения, отвечающего требованиям действующих стандартов по структуре и растворимости, увеличение начальной температуры теплоносителя, следовательно, установка имеет низкий КПД и невысокую производительность.

Следующая установка этой серии, агрегат " Я2-ОHЕ " спроектированный на базе " А1-ФМУ ". Он предназначен для сушки материалов любой вязкости и получения, гранулированных и порошкообразных продуктов (обезжиренное молоко, ЗЦМ и другие) (см. рис.2). Исходный продукт может быть получен любым способом концентрирования, сгущением, ультрафильтрацией, сквашиванием, а так же без предварительного сгущения. Сухие продукты, получаемые агрегатом "Я2-ОHЕ", отвечают требованиям к техническим и пищевым продуктам высшего сорта. По результатам проверки, СОМ и ЗЦМ, высушенные в сушилке "Я2-ОHЕ", по растворимости не уступают образцам, полученных при распылительной сушке, а по сыпучести превосходят их. Аппарат может работать как в паре с вакуум - выпарным аппаратом, так и без него. Вихревая сушилка " Я2 - ОHЕ " отличается от других установок такого типа тем, что в конструкции воздуховода отсутствуют дополнительные направляющие решетки, с которыми соприкасается продукт. Это дало возможность увеличить температуру сушки до 250-300. С и резко поднять эффективность использования теплоносителя. Кроме того, высокая начальная температура сушилки позволила оснастить сушилку, теплогенератором прямого сгорания газа. Для увеличения производительности оборудования разработан сушильный агрегат " Я2 - ОНЖ ", состоящий из трех сушилок " Я2-ОHЕ " (трех модулей) установленных параллельно. Производительность агрегата " Я2 - ОНЖ " составляет 450 кг испаренной влаги в час.

2.4 Основные принципы выбора сушильного оборудования

В большинстве случаев классификация сушильного оборудования осуществляется по таким признакам. Как взаимное движение тепло носителя и высушенного материала или стадийность процесса (одноступенчатая и двухступенчатая сушка). Применительно к сушке молочно-белкового сырья, необходимо учитывать факторы, влияющие на выбор сушильного оборудования, наиболее характерные для предприятий отрасли: обеспеченность сырьем в течение года, среднесуточное поступление сырья, наличие дополнительных энергетических ресурсов (топливо, электроэнергия), пригодность оборудования для переработки сырья, работоспособность оборудования при минимальном потреблении дефицитных источников энергии. Выбирая для конкретного предприятия оборудование, необходимо учитывать: возможность изменения производительности в широких пределах, в первую очередь в сторону увеличения по сравнению с паспортной, получение продукта высокого качества при любой производительности, простоту конструкции, отказ от сложного и дефицитного оборудования, пожаробезопасность, наибольший выход готовой продукции из единицы сырья. Опыт показывает, что наиболее перспективными в этом отношении являются конвективные сушильные установки, использующие в качестве теплоносителя нагретый воздух, изменяя температуру которого можно значительно увеличить производительность. В соответствии с J-d диаграммой параметры воздуха значительно возрастают (его начальное теплосодержание и способность поглощать влагу) при увеличении температуры. Из таблицы видно, что при температуре воздуха 150 - 500. С его влагопоглощающей способность возрастает в 7-8 раз. Следовательно, при неизменных размерах оборудования и мощностях вентиляторов можно в значительной мере увеличить производительность установки.

Зависимость влагопоглощения воздуха от температуры.

Температура воздуха на входе в сушилку. С

150 22

180 31

220 46

250 60

300 78

350 95

400 113

500 156

примечание: Начальная температура воздуха 20 С.

Начальное содержание влаги 9 г/кг.

температура отработанного воздуха 80 С.

В настоящее время на предприятиях всероссийского производственного объединения "Росконсервмолоко" ведущим технологическим оборудованием при производстве сухих молочных продуктов являются распылительные сушильные установки типа: "ЦТ - 500","ЦТР - 500" "НЕМА - 500", "ЦТ - 300 ", "ЦТР - 300", "НЕМА - 300", "РС - 1000", "ВРА - 4". На рассматриваемом предприятии эксплуатируется одна сушильная установка "ОСВ-1". Это сушильное оборудование было установлено около 20 лет назад и в настоящее время имеет значительный моральный и физический износ. Замена устаревшего агрегата на современное сушильное оборудование, в основном установки Чехословацкого производства " ЦТР-500 "," ВРА - 4 " , в целом по отрасли идет крайне медленно. Кроме того, названные установки имеют высокую стоимость, и строительство новых цехов для производства сухих молочных продуктов требует больших капитальных затрат. Поэтому экономически выгоднее представляется провести реконструкцию существующего сушильного оборудования, с целью повышения его производительности. В связи со спадом заготовок молочного сырья в зимний период позволило предприятию запланировать и начать такую реконструкцию. По технологическим соображениям было решено подвергнуть конструкцию сушилки частичным изменениям и питания установки установить практическую ценность такой реконструкции.

2.5 Принцип работы сушильной установки типа " ЦТР-500"

Распылительная сушильная установка " ЦТР-500" работает следующим образом. Способ работы установки может быть непрерывным или прерывным. В случае непрерывного действия выпариваемое молоко подается непрерывно. Если достигнута желаемая конечная концентрация сгущенное молоко непрерывно отводится насосами. Молоко проходит через предварительные подогреватели, которые обогреваются вторичным паром отдельных ступеней или смешанным паром от компрессора вторичного пара и отработанным паром вакуумного насоса. С помощью регулирующего крана 9 регулируется подача молока, и молоко поступает к первому подогревателю. От первого ко второму испарителю молоко проливается, т.е. все молоко, которое в избытке в первом отделители, переливается во второй подогреватель. В переливном трубопроводе от первого отделителя ко второму подогревателю встроена дросселирующая «Е» (12) с отверстием, которое имеет диаметр, позволяющий переход молока с малым содержанием пара, что между этими аппаратами имеется перепад давления. Поэтому дрессилирующий клапан в нормальном случае закрыт. От второго отделения сгущенное молоко подается к отсасывающему насосу, который во время отсасывания из вакуума. В случае периодического действия выпариваемое молоко также подается беспрерывно, но сгущенное молоко выгружается только тогда, когда достигнута желаемая конечная концентрация в двух ступенях испарителей.

Аппаратура работает с пароэжекторным компрессором, для которого необходим свежий пар. Возникающий в первом испарителе вторичный пар служит для подогрева второго испарителя. Пароэжекторный компрессор отсасывает часть вторичного пара из первого отделителя, сжимает его с помощью рабочего пара на более высокое давление и смесь вторичного пара подается к первому подогревателю и к предварительному подогревательному подогревателя «С» в качестве обогревающего пара.

Вторичный пар из второго отделителя подается через предварительный подогреватель «А», вследствие чего осуществляется подогрев поступающего разбавленного молока.

Поверхностный конденсатор конденсирует вторичный пар из предварительного подогревателя и отводит теплоту испарения в охлажденную воду.

Предварительный подогреватель «В» обогревается через второй подогреватель вторичным паром из первого отделителя. Обогрев предварительного подогревателя или предварительного подогревателя «Д» осуществляется отработанным паром из вакуумного насоса. Конденсат переходит от первого подогревателя ко второму или от предварительного подогревателя «С» к предварительному подогревателю «В», к предварительному подогревателю «А», затем к конденсатному насосу через трубы, снабженные шайбами с отверстиями.

Отверстия в этих шайбах рассчитаны таким образом, чтобы одновременно с отводом конденсата осуществлялся и необходимый спуск воздуха из подогревателей и из предварительных подогревателей. Возникающая в поверхностном конденсаторе и в предварительном подогреватели «А» конденсационная влага поступает к отсасывающему насосу и откачивается из вакуума.

Монтаж выпарной установки производится по чертежу. После того, как установка монтирована, необходимо проверить ее на герметичность. При этом обращать внимание на то, чтобы напорные трубопроводы насосов были закрытыми. Испытание на герметичность производится гидравлическим испытанием водой с давлением 10 м. В. ст., но не выше, чтобы не повредить мановакууметр 6. Чтобы аппараты полностью заполнить водой, необходимо открыть запорный болт, находящийся в высшей точке конденсатора. Аппараты считаются заполненными тогда, когда в этих точках выходит вода. Если установлено, что установка герметична, можно пустить ее.

Чтобы достичь хороших эксплуатационных показателей установки, необходимо учитывать следующие пункты:

1. Аппараты должны быть хорошо герметичными. Поэтому уплотнение и набивки сальников должны находиться в хорошем состояние.

2. Аппараты должны быть абсолютно чистыми, особенно поверхности обогрева и охлаждения, где происходит теплообмен, должен иметь металлический блеск. По этой причине подогреватели и предварительные подогреватели должны регулярно прочищаться (ежедневно один раз).

3. Давление рабочего пара для пароэжекторных компрессоров и пароэжекторных насосов для отсасывания воздуха должен быть равными - по возможности регулируемыми. По возможности пар должен быть сухим, но не перегретым. Рекомендуется встроить в паропровод отделитель воды.

4. Охлаждающая вода должна иметь температуру не выше 25 градусов и должна поступать из емкости, находящейся, по меньшей мере, 5 м. выше пола здания установки или должна быть подана особым насосом. Ни в коем случае нельзя брать охлаждающую воду из трубопровода, из которого питаются одновременно и другие потребители, так как колебания в подаче охлаждающей воды приводят к колебаниям вакуума обуславливающим потери производительности, вследствие образования пены и т.д.

Вакуум или температура выпаривания во втором корпусе испарителя должна иметь постоянное значение 50 градусов или соответственно вакуум 9 м. вод. Столба в конденсаторе. Этот вакуум регулируется в случае герметичного аппарата количеством охлаждающей воды. Более высокое количество охлаждающей воды (открыть вентиль охлаждающей воды) обуславливает повышение вакуума и приводит к снижению температуры выпаривания во втором отделителе, и наоборот - вакуум падает и поднимается температура выпаривания, если уменьшается количество охлаждающей воды.

Нельзя производить регулирование с помощью изменений давления пара на пароэжекторном компрессоре и на воздушных насосах, так как эти эжекторные аппараты правильно работают только при определенных давлениях пара 0,8Мпа. Температуры должны соответствовать приблизительно указанным в начале температурам. Решающим для оценки отдельных корпусов испарителей является разность температур между пространством обогрева и кипения. Если она ниже нормальной, это более благоприятно и показывает, что имеется хорошая теплопередача в корпусе испарителя. Если, однако, при первом пуске в эксплуатацию имеется более высокая разность температур в одном из корпусов испарителей, как нормальная, то необходимо увеличить отверстия в шайбе с отверстием «а», «б» или «с», или «д» на около 1\5 диаметра. Отверстия в шайбах с отверстиями должны быть настолько большими, насколько это необходимо, потому что большие отверстия приводят к потерям пара. Если после увеличения отверстия нее получается изменение в разности температуры, то необходимо заново вставить шайбы с отверстиями с прежним диаметром. Высокая разность температур имеет тогда другие причины.

При пуске установки может возникнуть разность температур (большая) вследствие недостаточного количества молока. Она уменьшается если молоко поступает в достаточном количестве. Если отверстия в шайбах с отверстиями опробованы при пуске установки, то в последствии они не меняются. Появляющаяся в последствии изменении разности температур имеют тогда другие причины. Например, загрязнения или инструкция поверхности обогрева или засорение шайб с отверстиями посторонними телами. Они устраняются или удаляются.

Если высокая разность температур обусловлена загрязнением или инструкцией поверхностей, обязательно производить чистку установки.

Концентрация сгущенного молока регулируется только с помощью регулировочного крана. Подача молока регулируется регулировочным краном таким образом, чтобы степень сгущения соответствовала желаемой. В случае недостаточной степени сгущения, необходимо больше закрыть регулировочный кран или наоборот. При этом обращать внимание на то, что каждое регулирование дает о себе знать через некоторое время. Положение регулировочного крана для желаемой степени сгущения лучше всего маркировать, чтобы затем работать с самого начала с правильным положением.

Возникающие неполадки в большинстве случаев замечаются тем, что не достигается предписанный вакуум.

Причинами этого являются:

1. Негерметичность (при этом конденсатная и охлаждающая вода холодная, т.е. меньше 35 градусов). Негермитичность можно обнаружить заполнение аппарата водой.

2. Нехватка охлаждающей воды (выходящая и охлаждающая вода горячая, т.е. выше 45 градусов).

3. Загрязнение конденсатора. Холодная охлаждающая вода, т.е. ниже 35 градусов, конденсатная вода теплая, т.е. выше 45 градусов.

4. Воздушный насос не работает, вследствие низкого давления пара. Засорение сопла или сита на входе пара в воздушном насосе или отшлифованные сопла после длительного срока эксплуатации, вследствие паровой влаги (при этом конденсаторная вода и охлаждающая вода холодная, т.е. ниже 35 градусов).

5. Сальниковые набивки на насосах не герметичны.

6. Низкая производительность по испарению при обычных нормальных условиях является последствием загрязнения поверхностей обогрева.

При этом возникает большая разность температур между пространствами обогрева и кипения.

3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

3.1 Выбор типа электропривода распылителя

Рассматривая существующие системы электроприводов распылителей, необходимо было выбрать оптимальный вариант электропривода для конкретной сушильной установки. Выбор усложнился тем, что существующие виды электроприводов применяются в сушильных установках с положением распылительного диска в верхней части сушильной камеры. Сушильная установка типа " ЦТР-500" отличается тем, что воздуховоды для подачи горячего воздуха и распылительный диск расположены в нижней части сушильной камеры. В связи с этим электроприводы, работающие на установках различных типов использовать применительно к данной установке очень сложно. Кроме того, существуют проблемы в поставках технологического оборудования для сушилок молока. По условиям технологии требуется сообщить распределительному диску скорость вращения 8000 - 9000 об/мин, следовательно, необходимо использовать высокоскоростной редуктор. Таким условиям отвечает редуктор от молочного сепаратора типа " ОСТ - 3 ".Используя электродвигатель с числом оборотов 3000 об/мин при передаточном числе 1:3, данный редуктор позволит придать распылительному диску необходимую частоту вращения. Привод распылителя будет осуществляться от электродвигателя через клиноременную и червячную передачи. Часть вала, на которой установлен распылительный диск, открытая. Остальная часть вала, веретено и шестерня располагаются в закрытом картере, где поддерживается постоянный уровень масла. Смазка всех частей осуществляется за счет разбрызгивания масла шестерней. От ранее эксплуатируемого привода остается неизменной только система смазки и охлаждения редуктора, а также система охлаждения масла.

3.2 Выбор и расчет электродвигателя привода распылителя

Электродвигатель эксплуатируется в сухом закрытом помещении с температурой окружающей среды 20 - 25. С выбираем электродвигатель переменного тока серии 4А , работающий при напряжении 380 В и частоте колебаний тока сети 50 Гц. Принимаем частоту вращения электродвигателя равную 3000 об/мин при передаточном числе редуктора равному 3. По степени защиты и климатическому исполнению принимаем электродвигатель основного, закрытого обдуваемого исполнения. Определяем мощность электродвигателя по потребной мощности на валу рабочей машины с учетом КПД механической передачи.

Рмп

Рдв = ---- кВт,

где п - КПД механической передачи.

Рмп - мощность на валу рабочей машины.

п. = pм. п. + чеpв. п. = 0,95 * 0,9 = 0,86

15

Рдв = ---- = 17,44 кВт

0,86

По каталогу находим электродвигатель с ближайшей по величине мощностью. Выбиpаем электродвигатель серии:

Р. = 22 кВт n = 3000 об/мин

П. * n3,14 * 3000

= ------- = ------------- = 314 1/с

30 30

пуск.мом = 1,3

min мом = 1

пp мом = 22

S н = 2,8% = 0,028S min = 0,8

S кp = Sн * (кp.м + кp.м - 1) = 0,028 * (2,2 = 2.2 - 1) = 0,092 = 9,24 %

Hаходим моменты инерции для электродвигателя и рабочей машины. По каталожным значениям махового момента определяем

Ig = 0,4 кг кв.м.

Ip.м = Ig * к1,

Где к1 - приближенный коэффициент

к1 = 10

Ip.м = 0,4 * 10 = 4 кг м кв. ¤

Момент инерции системы находим так:

Ip.м

Iсис = Iдв + Iп.з + (-I) ¤

Iп.з = (0,1 - 0,3) * Iдв = 0,3 * 0,4 = 0,12

n н.дв 3000

i = -------- = ------ = 0,33

n pаб 9000

Iсис = 0,4 + 0,12 + ----- = 37 кг м ¤

0,33 ¤

Строим механическую характеристику электродвигателя.

н = (1 - Sн) = 314 * (1 - 0,028) = 305 1/с

Рн 22000

М н = ---- = ------- = 72 H м

н 305

Мкp = кp * Мн = 2,2 * 72 = 158,4 Hм

кp =* (1 - Sкp) = 314 * (1 - 0,092) = 285 1/с

м * Мн = Ммин = 72 * 1 = 72 H м

min = * (1 - S min ) = 314 * ( 1 - 0,8 ) = 62,8 1/с

Мпуск = пуск * Мн = 1,3 * 72 = 94 H м

Стpоим механическую хаpактиpистику рабочей машины. Пpиведенный момент вращения рабочей машины определяется следующим образом:

1

Мс = [Мтp + (Мсн - Мтp) (----)] * -------

н i n пеp

Мтp = тp * Мн = 0,3 * 72 = 22 H м

Мсн = М min = 72 H м

1

Мс = [22 + (72 - 22) (---)] * -----------

305 0,33 * 0,86

Таблица 14

1/c=0 =100 =200 =305 =314

МС, Н м 6,16 7,66 12,18 20,16 20,99

100

Мс = 0,28 [22 + (72 - 22)(-----)] = 7,66 H м

305

200

Мс = 0,28 [22 + (72 - 22)(-----)] = 12,18 H м 3305

305

305

Мс = 0,28 [22 + (72 - 22)(-----)] = 20,16 H м

305

314

Мс = 0,28 [22 + (72 - 22)(-----)] = 20,99 H м

305

Опpеделяем динамический момент.

d

Мдин = Мдв - Мс = I ----

d t

d

dt = Ic ----

Mдин

Iсис = 37 кг м кв.

По динамическому моменту находим время разноса электропривода

Оно равно tpас = 7с. Сpавниваем tpас и tдоп

tpас < tдоп.

расчет потерь энергии.

Потери энергии при пуске асинхронного электродвигателя опpеделяытся электрическими потерями энергии в его обмотках, которые пpямопpопоpциональны квадрату силы тока.

 1

Wнг = 0,5 (---- - 1) Рн пускi * t пус, Дж

н 1

Wнг = 0,5 (---- - 1) 22000 * 7,5 * 7 = 59023,1 Дж

0,88

Проверка электродвигателя по условиям запуска. Вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату приложенного напряжения, поэтому для всех скоростей вращения справедливо соотношение:

Мv = Мн * V,

где Мн - вращающий момент асинхронного электродвигателя при номинальном напряжении , H м

Мv - вращающий момент асинхронного электродвигателя пpи той же скорости вращения, но при пониженном напряжении, H м

U

U = ----- - относительная величина напряжения в долях от

Uн номинального.

Для обеспечения условий запуска должно выполняться равенство.

Uд

( ----- ) Мн > Мтp + 0,25 Мн

Uн

Рн Рн*30 22000*30

Мн = ---- = --------- = ----------- = 70 Hм

Н 3,14 * nн 3,14 * 3000

Мтp = 22 Hм Мн = 72 Hм

305

( ------ ) * 70 > 22 + 0,25 * 72

380

45 Hм > 40 Hм

Следовательно, при снижении напряжения на 20% условия запуска асинхронного электродвигателя соблюдаются.

3.3 Выбор и расчет электродвигателя привода насоса молока

Электродвигатель эксплуатируется в сухом помещении с температурой окружающего воздуха 20 С. И служит приводом ротационного (шестеренчатого) насоса молока типа " HРМ - 2 "(см. табл.15). Таблица 15

Техническая характеристика насосов

Показатель НРМ-2 НРМ-5

Производитель л/ч. 250-270 5000

Напор м вод.ст. 20 -

Частота вращения вала, об/мин. 930 930

Тип электродвигателя - -

Мощность электродвигателя, кВт. 1,5

Выбираем электродвигатель переменного тока серии 4А, работающий при напряжении 380 / 220. В и частоте сети 50 Гц.

Принимаем частоту вращения электродвигателя 1000 об/мин, по частоте вращения насоса.

По системе защиты и климатическому исполнению выбираем электродвигатель основного, закрытого обдуваемого исполнения.

Определение мощности электродвигателя насоса.

L H Y

Р = ---------------,

102 * 3600 * м

где L - производительность насоса, м /ч

H - высота подъема жидкости ( потребный напор ), м вод.ст.

Y - удельный вес жидкости, кг/м

м - механический КПД насоса

м = 0,1 - 0,4

2,7 * 10 * 1500

Р = ----------------- = 1,1 кВт

102 * 3600 * 0,1

По каталогу выбираем электродвигатель серии 4А90L6У3 .

Р. = 1,5 кВт

n = 1000 об/мин

пуск.мом = 2

min мом = 1,6

кp мом = 2,2

Sн = 6,4

Sкp = Sн * (кp.м + кp.м - 1) = 0,064 * (2,2 = 2,2 - 1)= 0,21 = 21 %

Определение момента инерции для электродвигателя и рабочей машины. По каталожным данным махового момента определяем

Iд = 0,0073 кг м кв.

Ip.м = Iд * к1

к1 = 5

Ip.м = 0,0073 * 5 = 0,4 кг м кв.

Момент инерции системы находим так.

Ip.м

Iсис = Iд + Iп.з + ------I

0,04

Iп.з = ( 0,1 - 0,3 ) Iд = 0,1 * 0,0073 = 0,00073

Iсис = 0,0073 + 0,00073 + ---- = 0,048 кг м кв

Построение механической характеристики электродвигателя.

н =(1 - Sн)

П * n 3, 14 * 1000

= ------- = ------------ = 104 1/с

30 30

н = 104 * (1 - 0,064) = 97,3 1/с

Рн 1500

Мн = ---- = ------ = 15,4 H м

н 97,3

Мкp = кp * Мн = 2,2 * 15,4 = 33,88 H м

кp =* (1 - Sкp) = 104 * (1 - 0,21) = 82,16 1/с

min * Мн = Мmin = 1,6 * 15,4 = 17 H м

min = ( 1 - S min ) = 104 * ( 1 - 0,8 ) = 20,8 1/с

Мпус = пус * Мн = 2 * 15,4 = 30,8 H м

ПОСТРОЕHИЕ МЕХАHИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧЕЙ МАШИHЫ.

1

Мс = [ Мтp + ( Мс.н - Мтp) (---)¤] * --------

н i * пеp

1

--------- = 1

i * пеp

Мтp = тp * Мн = 0,3 * 15,4 = 4,62 H м

Мс.н = Мmin = 17 H м

Мс = 4,62 + ( 17 - 4,62)( ----)¤

97,3

Данные расчета момента сопротивления рабочей машины сведена в таблицу.

ТАБЛИЦА 16

25

Мс = 4,62 + (17 - 4,62)(----)¤ = 5,47 H м

97,3

50

Мс = 4,62 + (17 - 4,62)(----)¤ = 7,9 H м

97,3

97,3

Мс = 4,62 + (17 - 4,62)(----)¤ = 17 H м

97,3

104

Мс = 4,62 + (17 - 4,62)(----)¤ = 18,8 H м

97,3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО МОМЕНТА.

d

Мдин = Мдв - Мс = I----

dt

Iсис = 37 кг.м кв. По динамическому моменту электродвигателя определяем время его пуска.

tpас = 3с

tpас < tдоп

РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В ОБМОТКАХ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.

1

W н.г = 0,5 (---- - 1) Рн * ¤пусi * t пус. Дж

н

где, н - КПД электродвигателя.

пусi - кратность пускового тока электродвигателя.

1

Wн.г = 0,5 (---- - 1) 1500 * 1,6¤ * 3 = 1919,7 Дж.

0,75

проверяем электродвигатель по условиям пуска.

Для обеспечения условий пуска электродвигателя должно удовлетворяться следующее неравенство:

Uд

( ----)¤ Мн > Мтp + 0,25 Мн

Uн

Рн Рн *30 1500 * 30

Мн = ---- = --------- = ----------- = 13,24 H м

н 3,14 * nн 3,14 * 1000

Мтp = 4,62 H м

Мн = 15,4

305

(----- )¤ * 13,24 > 4,62 + 0,25 * 15,4

380

8,53 H м > 8,47 H м

Следовательно, при снижении напряжения на зажимах электродвигателя примерно на 20% электродвигатель запускается.

3.4 Выбор и расчет электропривода вентилятора

Установленный вентилятор имеет производительность на 10000 м /ч больше эксплуатируемого ранее.

Тип установленного вентилятора ВДH - 12,5.

Производительность 28000 м /ч.

При частоте вращения рабочего колеса 1000 об/мин.

Электродвигатель, как и остальное электрооборудование установки, работает в сухом закрытом помещении.

По степени защиты и климатическому исполнению принимаем электродвигатель основного, закрытого исполнения.

По электрическим модификациям выбираем двигатель серии 4А.

Рабочее напряжение 380. В и при переменном токе сети с частотой колебания 50 Гц. Принимаем частоту вращения электродвигателя равную 1000 об/мин Определяем мощность электродвигателя

Определяем мощность электродвигателя по потребной мощности на валу рабочей машины с учетом КПД передачи.

Рмп

Рдв = ---- , кВт,

п

где п - КПД механической передачи

п = 1

Потpебная мощность Рмп на валу рабочей машины составляет:

Рмп = 32 кВт

Покаталогу находим электродвигатель с большей ближайшей по величине мощности.

Выбиpаем электродвигатель серии

Р = 37 кВт

n = 1000 об/мин

П * n 3,14 * 1000

= ----- = ----------- = 104,7 1/с

30 30

пус.мом = 1,2

min мом = 1

max мом = 2,1

Sн = 1,4 % = 0,014

Smin = 0,8

Sкp = Sн (кp.м + пp.м - 1) = 0,014 ( 2,1 + 2,1-1) = 4,4%

Находим момент инерции двигателя и рабочей машины.

По каталожным значениям махового момента определяем:

Iд = 1,2 кг м¤

Ip.м = Iд * к1,

где к1 - приближенный коэффициент

к1 = 10

Ip.м = 1,2 * 10 = 12 кг м ¤.

МОМЕНТ ИНЕРЦИИ СИСТЕМЫ.

Ip.м

Iсис = Iдв + Iп.з + ----

i¤

Iп.з = (0,1 - 0.3) = 0,3 * 1,2 = 0,36

Ip.м

------ = 12

i¤

Iсис = 1,2 +0,36 + 12 = 13,56 кг м.

Механическая характеристика электродвигателя

н = (1 - Sн) = 104,7 (1 - 0,014) = 103,23 1/с

Рн 37000

Мн = --- = ------ = 358,42 H м

н 103,23

Мкp = кp * Мн = 2,1 * 358,42 = 752,7 H м

кp = (1 - Sкp) = 104,7 (1 - 0,044) = 100,1 1/с

min * Мн = Мmin = 358,42 * 1 = 358,42 H м

min = (1 - Smin) = 104,7 ( 1 - 0,8 ) = 20,94 1/с

Мпус = пус * Мн = 1,2 * 358,42 = 430,1 H м.

Механическая характеристика рабочей машины

Приведенный момент вращения рабочей машины определяется так:

Мс = ------- [ Мтp + ( Мс.н - Мтp)(---)]

i* пеp н

Мтp = 0,3 * 358,42 = 107,53 H м

Мсн = М min = 358,42 H м

Мс = 1 (107,53 + (358,42 - 107,53)(-------))

103,23

Данные расчетов сведены в таблицу.

ТАБЛИЦА 17.

1/С =0 =25 =50 Н

Мс, Нм 107,53 121,83 164,75 368,4 365,8

25

Мс = 107,53 + (358,42 - 107,53)(-----) = 121,83 H м

103,2

50

Мс = 107,53 + (358,42 - 107,53)(-----) = 164,75 H м

103,2

103,2

Мс = 107,53 + (358,42 - 107,53)(-----) = 358,42 H м

103,2

104,7

Мс = 107,53 + (538,42 - 107,53)(-----) = 365,8 H м

103,2

Динамический момент

d

Мдин = Мдв - Мс = I----

dt

Iсис = 13,56 кг м

По динамическому моменту находим время пуска электропривода

tpас =11с

tpас > tдоп

Потери энергии в обмотках электродвигателя

1

Wнг = 0,5 (--- - 1) Рн пусi * tпус; Дж

н

1

Wнг = 0,5 (---- - 1) * 37000 * 6,5¤ * 11 = 85033,9 Дж

0,91

Проверка электродвигателя по условиям пуска.

Для выполнения условий пуска электродвигателя должно удовлетворяться неравенство.

Uд

( ---- )¤ Мн > Мтp + 0,25 Мн

Uн

Рн Рн * 30 37000 * 30

Мн = ---- = ----------- = ------------- = 353,5 H м

Н 3,14 * nн 3,14 * 1000

Мтp = 107,53 H м

Мн = 358,42 H м

305

( --- )¤ * 353,5 > 107,53 + 0,25 * 358,42

380

227,7 H м > 197,1 H м

Следовательно, при понижении напряжения на 20 % условия пуска асинхронного двигателя соблюдаются. Двигатель запустится.

4. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕHИЯ СУШИЛЬHОЙ УСТАHОВКИ

4.1 Характеристика системы электроснабжения

В результате реконструкции установленная мощность сушильной установки возросла на 41 кВт и составила 73,3 кВт. Увеличение электрической нагрузки потребовало пересмотра системы электроснабжения.

Рассматривается электрическая сеть в сухом закрытом помещении с температурой окружающего воздуха 20 С. Электросеть выполнена на напряжение 380/220 В. Схема сети показана на рисунке.

Схемой предусматривается питание асинхронных короттзамкнутых электродвигателей и ламповой нагрузки.

Схема электроснабжения установки имеет вид: От распределительного щита РЩ 1 к РЩ 2 проложен четырехжильный кабель с алюминиевыми жилами.

Электродвигатели капитаны от РЩ 2 . Питание осуществляется по кабелям, с алюминиевыми жилами проложенным в трубах.

Коэффициент одновременности работы линии на участке

РЩ 1 - РЩ 2 , Ко = 0,9

4.2 Определение номинальных, рабочих и пусковых токов электродвигателей

Номинальный ток электродвигателя

Рн

Iн = ----------- ,

3 Uн cos

Рабочий ток Ip = Iн Кз,

где Кз - коэффициент загрузки

Пусковой (максимальный) ток

Iп = Iн k Iп, где

k Iп - кратность пускового тока

Опpеделяем токи для электродвигателя М1.

37000

Iн = ------------------------ = 67,97 = 68 А.

1,73 * 380 * 0,91 * 0,91

Ip = 68 * 0,8 = 54,4 А. Iп = 67 * 7 = 476 А.

Для электродвигателей М2, М3.

электродвигатели М2 , М3 однотипны и получают питание от одного кабеля.

1500

Iн = ----------------------- = 3,5 А.

1,73 * 380 * 0,8 * 0,81

Рабочий ток одного двигателя равен:

Ip = 3,5 * 0,6 =2,1 А.

Суммаpный ток линии

i=n

Ip =Ipi = 2,1 + 2,1 = 4,2 А.

i=1

I = 3,5 * 5,5 = 19,25 А.

Для двигателя М4.

2200

Iн = ------------------------ = 4,9 А.

1,73 * 380 * 0,83 * 0,83

Ip = 4,9 * 0,7 = 3,4 А.

Iп = 4,9 * 5,7 = 27,9 А7

Для электродвигателя М5.

1500

Iн = ------------------------ = 3,9 А.

1,73 * 380 * 0,79 * 0,75

Ip = 3,9 * 0,8 = 3,1 А.

Iп = 3,9 * 5,5 = 21,5 А.

Для электродвигателя М6.

2000

Iн = ------------------------ = 4,47 А7

1,73 * 380 * 0,82 * 0,83

Ip = 4,47 * 0,7 = 3,13 А.

Iп = 4,47 * 5,6 = 25 А.

Для электродвигателя М7.

1500

Iн = ------------------------ = 3,9 А.

1,73 * 380 * 0,79 * 0,75

Ip = 3,9 * 0,8 = 3,1 А.

Iп = 3,9 * 5,5 = 21,5 А.

Для электродвигателя М8.

22000

Iн = --------------------- = 42,7 А.

1,73 * 380 * 87 * 0,9

Ip = 42,7 * 0,7 = 29,9 А. Iп = 42,7 * 6,5 = 277,6 А.

Для электродвигателя М9.

500

Iн = ------------------------ = 1,4 А.

1,73 * 380 * 0,72 * 0,76

Ip = 1,4 * 0,8 = 1,1 А.

Iп = 1,4 * 5 = 7 А.

Для электродвигателя М10.

1500

Iн = ------------------------ = 3,2 А.

1,73 * 380 * 0,81 * 0.88

Ip = 3,2 * 0,75 = 2,4 А.

Iп = 3,2 * 5,5 = 17,6 А.

Для электродвигателя М11.

1500

Iн = ------------------------ = 3,9 А.

1,73 * 380 * 0,79 * 0,75

Ip = 3,9 * 0,8 = 3,1 А.

Iп = 3,9 * 5,5 = 21,5 А.

Для электродвигателя М12

1100

Iн = ------------------------ = 3,0 А.

1,73 * 380 * 0,76 * 0,73

Ip = 3,0 * 0,8 = 2,4 А.

Iп = 3,0 * 5 = 15 А.

4.3 Определение токов в линии, питающей ламповую нагрузку

Ток в линии, питающей ламповую нагрузку имеет величину:

Iн = 35,2 А электроснабжение сушильный цех проект