Процесс производства газированных напитков
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Общая часть
1.1 Краткая характеристика технологического процесса и технологического оборудования.
1.2 Разработка функциональной схемы автоматизации технологического процесса.
1.3 Разработка принципиальной электрической схемы управления.
1.4 Выбор средств автоматизации.
1.5 Перечень элементов.
1.6 Энергоснабжение и заземление.
2 Монтаж элементов автоматических устройств системы управления
2.1 Подготовка объекта под монтаж.
2.2 Выбор методов производства монтажных работ.
2.3 Монтажные указания.
3 Наладка элементов автоматических устройств системы управления
3.1 Указания по испытанию смонтированной системы автоматизации.
3.2 Предмонтажная поверка и наладка средств автоматизации.
3.3 Комплексная наладка системы автоматизации.
4 Эксплуатация элементов автоматических устройств системы управления.
4.1 Задачи службы метрологии и автоматизации.
4.2 Основные работы, проводимые службой метрологии и автоматизации.
5 Техника безопасности при монтаже, наладке и эксплуатации автоматических устройств системы управления.
6 Расчетная часть
6.1 Расчет надежности устройств автоматики.
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Практически все строящиеся и реконструируемые промышленные объекты оснащаются средствами автоматизации. Наиболее сложные объекты нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности, производства минеральных удобрений, черной и цветной металлургии, энергетики, газового хозяйства и др. оснащаются комплексными системами автоматизации.
Системы автоматизации все в большей степени используются на объектах жилищного строительства и социально-бытового назначения.
АТП и контроль их основных параметров связаны с их повышенными требованиями к четкости и безотказности работы приборов и систем автоматизации. Точность производимых измерений и регулируемых воздействий во многом зависит от монтажа.
Монтаж приборов и систем автоматизации является одним из самых наиболее технически сложных разделов монтажных работ. От квалификации монтажников, знания ими современной технологии монтажа, приемов работы, умения пользоваться чертежами, современными инструментами и механизмами во многом зависит качество и сроки строительства и реконструкции промышленных объектов.
Технологические процессы современных промышленных объектов требуют контроля большого числа параметров. В связи с этим при проектировании и эксплуатации промышленных установок исключительное значение придается вопросам обеспечения надежного контроля над ходом технологического процесса. Надежность и достоверность технологического контроля в значительной мере определяется качеством наладки средств измерения, систем и устройств технологической сигнализации, защит и блокировки. Наладка средств измерений и систем технологического контроля предусматривает комплекс работ по их проверке и настройке, обеспечивающих получение достоверной информации о значении контролируемых величин и ходе того или иного технологического процесса.
Сдача налаженных систем автоматизации в эксплуатацию производится как по отдельным узлам, так и комплексно по установкам, цехам и производствам.
Следует отметить, что наладка средств измерения и систем автоматизации находится в тесной связи с наладкой самого технологического процесса, АСУ ТП электроприводами, санитарно-технических систем и т.п.
Эффективная работа любого производства обеспечивается также комплексной наладкой с участием специалистов различных специа-лизированных организаций и производственных подразделений.
Так как автоматизация производственных процессов внедрена практически во все отрасли агропромышленного комплекса страны – не обошла она и такую отрасль промышленности, как производство пищевых продуктов, и производство алкогольной продукции в том числе.
1 Общая часть
1.1 Краткая характеристика технологического процесса и технологического оборудования
Рассмотрим процесс производства газированных напитков.
Вода, являющаяся основным компонентом газированного напитка, сначала фильтруется в песочном фильтре грубой очистки. Тонкая обеспложивающая фильтрация воды осуществляется в керамическом свечном фильтре.
Для тонкой очистки воды используют фильтр-пресс, также работающий под давлением. Осветленная вода насосом подается в катионитовый фильтр для умягчения. Регенерация фильтров осуществляется с помощью солерастворителя путем изменения тока воды. Умягченная вода подвергается обеззараживанию ультрафиолетовыми лучами в бактерицидной установке. Насосом вода подается в холодильник, где охлаждается до температуры 4…7°С и направляется в производство.
В целях предотвращения кристаллизации сахарозы и придания сахарному сиропу мягкого и приятного вкуса его направляют в сироповарочный аппарат для инверсии. Инвертныи сахарный сироп после охлаждения в теплообменнике до 25°С насосом перекачивается в сборник.
Соки и настои из сборника, отфильтрованные при необходимости в фильтр-прессе, насосом подаются в стальной эмалированный сборник. Для растворения лимонной кислоты и эссенции, а также для приготовления разных добавок на предкупажной площадке размещены сборники.
Колер, используемый для окраски напитков, готовят путем нагревания сахара до 180...200 °С в колеровочном аппарате, куда наливают воду в количестве 1…3 % к массе сахара. Из колеровочного аппарата колер насосом направляется в сборник.
Купажный сироп готовится в вертикальном купажном аппарате. Все компоненты купажа поступают в аппарат самотеком из сборников, смонтированных на предкупажной площадке. Готовый купажный сироп фильтруется на фильтре, охлаждается до 8…10 °С и насосом подается в напорный сборник, откуда отправляется на разлив.
1.2 Разработка функциональной схемы автоматизации технологического процесса
В технологическом процессе производства газированных напитков осуществляется контроль технологических параметров: температуры, давления, уровня и расхода жидкости. А также производится регулирование температуры, расхода и уровня.
Для измерения температуры в колеровочном аппарате предназначен датчик температуры (поз.1а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.1б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.1в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи пара.
Для измерения температуры в сироповарочном аппарате предназначен датчик температуры (поз.2а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.2б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.2в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи пара.
Для измерения температуры на выходе теплообменника предназначен датчик температуры (поз.3а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.3б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.3в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи холодной воды.
Для сигнализации состояния песочного фильтра грубой очистки устанавливаются перед (поз. 4а) и после (поз. 4б) фильтра датчики давления, которые измеряют давление на соответствующих участках трубопровода и преобразуют его в унифицированный электрический сигнал, который поступает на сигнализатор разности давлений (поз. 4в). Он, в свою очередь, при отклонении показателя разности давлений от заданного значения вырабатывает соответствующее воздействие на сигнальную арматуру.
Для сигнализации состояния фильтр-пресса устанавливаются перед (поз. 5а) и после (поз. 5б) фильтра датчики давления, которые измеряют давление на соответствующих участках трубопровода и преобразуют его в унифицированный электрический сигнал, который поступает на сигнализатор разности давлений (поз. 5в). Он, в свою очередь, при отклонении показателя разности давлений от заданного значения вырабатывает соответствующее воздействие на сигнальную арматуру.
Для измерения уровня в сборнике колера предназначен датчик уровня (поз. 9а), который преобразует значение в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз. 9б). При отклонении уровня от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз. 9в), который управляет работой исполнительного механизма насоса.
Для измерения уровня в сборнике сахарного сиропа предназначен датчик уровня (поз. 10а), который преобразует значение в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз. 10б). При отклонении уровня от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз. 10в), который управляет работой исполнительного механизма насоса.
Для измерения уровня в сборнике сока предназначен датчик уровня (поз. 11а), который преобразует значение в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз. 11б). При отклонении уровня от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз. 11в), который управляет работой исполнительного механизма насоса.
Для сигнализации состояния фильтр-пресса устанавливаются перед (поз. 12а) и после (поз. 12б) фильтра датчики давления, которые измеряют давление на соответствующих участках трубопровода и преобразуют его в унифицированный электрический сигнал, который поступает на сигнализатор разности давлений (поз. 12в). Он, в свою очередь, при отклонении показателя разности давлений от заданного значения вырабатывает соответствующее воздействие на сигнальную арматуру.
Для измерения температуры на выходе теплообменника предназначен датчик температуры (поз.13а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.13б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.13в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи холодной воды.
Для измерения расхода воды предназначен датчик расхода (поз.14а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.14б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.14в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи воды.
Для измерения расхода сока предназначен датчик расхода (поз.15а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.15б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.15в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи сока.
Для измерения расхода сахарного сиропа предназначен датчик расхода (поз.16а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.16б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.16в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи сахарного сиропа.
Для измерения расхода колера предназначен датчик расхода (поз.17а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.17б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.17в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи колера.
Для измерения расхода кислоты предназначен датчик расхода (поз.18а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.18б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.18в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи кислоты.
Для измерения расхода настоя предназначен датчик расхода (поз.19а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.19б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.19в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи настоя.
Для сигнализации состояния фильтр-пресса устанавливаются перед (поз. 20а) и после (поз. 20б) фильтра датчики давления, которые измеряют давление на соответствующих участках трубопровода и преобразуют его в унифицированный электрический сигнал, который поступает на сигнализатор разности давлений (поз. 20в). Он, в свою очередь, при отклонении показателя разности давлений от заданного значения вырабатывает соответствующее воздействие на сигнальную арматуру.
Для измерения температуры на выходе теплообменника предназначен датчик температуры (поз.22а), который преобразует физическую величину в унифицированный сигнал, который поступает на регулятор (поз.22б). При отклонении температуры от заданного значения регулятор вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на магнитный пускатель (поз.22в), который управляет исполнительным механизмом, воздействующим на регулирующий орган подачи холодной воды.
Кроме автоматического управления в схеме предусмотрено ручное управление (поз. 6), (поз. 7), (поз. 8), (поз. 23).
Также для оперативного контроля за ведением технологического процесса в схеме предусмотрены приборы контроля (поз. 21а), (поз. 24а).
1.3 Разработка принципиальной электрической схемы управления
Защита цепей управления от короткого замыкания осуществляется с помощью автоматического выключателя QF1.
Реверсивная схема управления исполнительным механизмом, управляющая положением регулирующего органа подачи пара в колеровочный аппарат, с переключением режимов управления может работать в двух режимах: ручном и автоматическом. Эта схема предназначена для регулирования температуры в колеровочном аппарате. Выбор режима производится переключателем режима управления SA1.
В первом случае пуск двигателя осуществляется кнопками SB2 «Вперед», SB3 «Назад».
При нажатии кнопки SB2 на обмотку контактора магнитного пускателя КМ1 подается напряжение. При срабатывании пускателя кнопка SB2 шунтируется блок-контактом 1КМ1 и силовыми контактами замыкается цепь питания электродвигателя, и он начинает вращаться в прямом направлении (открытие вентиля подачи пара).
Для запуска двигателя в обратном направлении (закрытие вентиля подачи пара) следует нажать кнопку SB1, которая разорвет цепь питания КМ1, а следовательно и двигателя. Затем следует нажать кнопку SB3, которая включит в цепь питания обмотку пускателя КМ2. Он, в свою очередь, контактом 1КМ2 шунтирует кнопку SB3.
Работа схемы в автоматическом режиме аналогична работе в ручном режиме, но пуск, в этом случае, осуществляется контактами 1П1 и 2П1 регулятора П1. С помощью этих контактом осуществляется пуск в прямом (1П1) и обратном направлениях (2П1).
Защита электродвигателя от перегрузок осуществляется контактами теплового реле КК1 и КК2, которые размыкают цепь питания магнитных пускателей.
Контакты 2КМ1 и 2КМ2 предназначены для защиты от случайного включения схемы управления сразу в двух направлениях.
Аналогично работают схемы управления исполнительными механизмами для регуляции температуры в сироповарочном аппарате, на выходе теплообменников, а также расхода воды, сока, сахарного сиропа, колера, кислоты и настоя. В них управление в автоматическом режиме осуществляется регуляторами П2, П3, П10, П18 и П11, П12, П13, П14, П15, П16 соответственно, а в ручном режиме кнопками «Стоп»: SB5, SB8, SB24, SB45 и SB27, SB30, SB33, SB36, SB39, SB42, «Вперед»: SB6, SB9, SB25, SB46 и SB28, SB31, SB34, SB37, SB40, SB43, «Назад»: SB7, SB10, SB26, SB47 и SB29, SB32, SB35, SB38, SB41, SB44 соответственно.
Нереверсивная схема управления электродвигателем насоса подачи колера работает в двух режимах: ручном и автоматическом. Эта схема предназначена для регуляции уровня колера в сборнике.
В ручном режиме пуск двигателя осуществляется кнопкой SB19 «Пуск», которая включит обмотку магнитного пускателя в цепь питания, при этом через силовые контакты на обмотку электродвигателя подастся напряжение и двигатель придет во вращении. Блок-контактом 1КМ10 пускатель шунтирует кнопку SB19. Останов двигателя производится кнопкой SB18 «Стоп», которая разорвет цепь питания схемы управления.
В автоматическом режиме управление производится с помощью измерителя-регулятора П6, который, при превышении заданного уровня, размыкающим контактом разорвет цепь питания обмотки магнитного пускателя.
Аналогично происходит управление электродвигателями насосов подачи в сборники сахарного сиропа и сока регуляторами П7, П8 (автоматический режим), кнопками «Стоп»: SB20, SB22, «Вперед»: SB21, SB23 (ручной режим), а также управление ультрафиолетовым фильтром и электродвигателем насоса подачи готового напитка кнопками «Стоп»: SB14, SB48, «Вперед»: SB15, SB49 (только ручной режим).
Сигнализация разности давлений осуществляется следующим образом. При замыкании технологического контакта 1П4 загорается сигнальная лампа HL8, одновременно подается звуковой сигнал. Для снятия звукового сигнала кнопкой снятия сигнала SB11 включить реле К1, которое своим контактом включит в цепь питания обмотку реле К2, оно самоблокируется контактом 1К2 и размыкает цепь питания НА1, при этом сигнальная лампа продолжает гореть, пока не разорвется технологический контакт 1П4. После размыкания 1П4 схема переходит в исходное состояние.
Аналогично, с помощью сигнализаторов П5, П9, П17, осуществляется сигнализация разности давлении на других участках технологической схемы.
1.4 Выбор средств автоматизации
Первичные измерительные преобразователи
Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом ТСМУ-205
Назначение и область применения
Термопреобразователь предназначен для преобразования значения температуры жидких, газообразных и сыпучих веществ в унифицированный токовый выходной сигнал.
Обеспечивает измерение температуры нейтральных и агрессивных сред, не разрушающих материал защитной арматуры.
Используется в системах автоматического контроля и регулирования температуры на объектах энергетики, нефтяной, газовой, горнодобывающей и других отраслей промышленности.
Конструктивные особенности и преимущества
Термопреобразователь состоит из первичного преобразователя и измерительного преобразователя.
В качестве первичных преобразователей используются термопреобразователи сопротивления с НСХ – 100М.
Измерительный преобразователь представляет собой печатную плату диаметром 43 мм, залитую с двух сторон компаундом, на которой размещены элементы электронной схемы.
Измерительный преобразователь преобразует сигнал, поступающий с выхода первичного преобразователя, в унифицированный токовый выходной сигнал, что дает возможность построения АСУТП без применения дополнительных нормирующих преобразователей.
Технические данные
- Диапазон преобразуемых температур -50…+50