Автоматизация процесса подготовки шихты

На целый ряд факторов технически трудно или невозможно разработать автоматическую защиту. К их числу относятся: шум и вибрация от работающих насосов, наличие нагретых поверхностей, необходимость работы персонала на большой высоте. Наличие этих факторов объясняется особенностями технологического процесса оборудования и обеспечение защиты от них должно осуществляться проектировщиками аппаратов, машин и механизмов, применяемых в стекольной промышленности.

4.4 Обеспечение экологической безопасности

Благодаря техническим, санитарно-техническим и технологическим мероприятиям можно значительно сократить вред, наносимый окружающей среде. К таким мероприятиям можно отнести автоматизацию производственных процессов, организацию технологии, исключающей образование пыли, герметизацию оборудования, применение закрытых шнековых устройств, герметичного размольного оборудования (вибромельниц), замену механического транспорта сыпучих материалов пневмотранспортом, увлажнение (гидрообеспыливание) пылящего материала, установку вентиляционных устройств у оборудования, выделяющего пыль, и у пыльных участков цехов, правильную эксплуатацию санитарно-технических установок, систематическую проверку содержания пыли в воздухе рабочих помещений, очистку запыленного воздуха перед выбросом в атмосферу.

Как упоминалось ранее, наибольшую опасность для здоровья людей, находящихся в составном цеху, представляет запыленность. Поэтому применяется комплекс мер по снижению влияния данного вредного фактора. В настоящее время наиболее распространенными средствами борьбы с запыленностью является герметизация оборудования и вентиляция.

Герметизация оборудования заключается в применении защитных герметических кожухов и уплотняющих прокладок между составными частями машин. Защитными кожухами покрывают элеваторы; шнековые устройства, шаровые мельницы, бураты, вибросита, сита-трясучки.

При герметизации оборудования особое внимание обращают на тщательность уплотнения стыков отдельных частей тех машин, внутри которых при переработке сырья образуется повышенное давление (молотковые дробилки, шаровые мельницы, дезинтеграторы и др.).

В составных цехах применяются местные вентиляционные устройства, отсасывающие пыль от отдельных машин и аппаратов.

Одним из действенных способов, предотвращающих образование и проникание пыли в производственные помещения, является пневматическое транспортирование сыпучих материалов, которое имеет целый ряд преимуществ перед механическим транспортированием (ленточные конвейеры, элеваторы, шнеки, электропогрузчики, электрокары, тельферы и др.). Преимущество пневмотранспорта -- в высокой производительности, полной герметизации транспортируемого материала от внешней среды, благодаря чему предотвращается загрязнение атмосферы; безопасности обслуживания из-за отсутствия механических приводов и движущихся частей; отсутствия потерь материала от распыления; простоте установки и управления; возможности транспортировки материала в малогабаритных помещениях; возможности полной автоматизации всего технологического процесса.

Экологически опасным фактором, создаваемым самой системой автоматизации, является возможность возгорания изоляции электропроводок с выбросом в атмосферу вредных продуктов её горения. Эта ситуация предотвращается защитой от короткого замыкания (см. п.4.3).

При монтаже системы автоматизации возникают различного рода отходы. Ряд из них (обрезки стальных, медных, алюминиевых труб) являются экологически безопасными и представляют немалую ценность как вторичное сырье. Другие отходы - упаковки приборов, обрезки полиэтиленовых труб, проводов в ПВХ изоляции являются экологически опасными в плане загрязнения окружающей среды в случае возгорания. Поэтому эти два вида отходов должны собираться в малогабаритные контейнеры на рабочих местах отдельно друг от друга и утилизироваться соответствующим образом.

Для предупреждения отравления вредными веществами (соединений мышьяка, селена и пр.), работы с ними выполняют в отдельных, изолированных, помещениях с эффективной вентиляцией, механизированным и обеспыленным технологическим процессом. Воздух, отсасываемый из вытяжных шкафов очищается в фильтрах.

Немаловажным экологическим фактором является шум и вибрация в составном цехе. Существует несколько способов борьбы с ними. Основным условием, снижающим влияние данного фактора, является исключение причин его образования. Значительно уменьшается шум при закрытии приводов машин звукоизолирующими кожухами, своевременной смазкой трущихся узлов и деталей, использованием менее шумных пневматических схем механизмов.

Для уменьшения шума и вибрации, создаваемых вентиляторами, под рамы вентиляторов укладывают резиновые прокладки, которые являются хорошими виброгасителями для машин с большой частотой вращения (2000--3000об/мин). В машинах с меньшей частотой вращения применяют пружинные или резиновые амортизаторы.

Если невозможно устранить причины возникновения шума в самой конструкции агрегата, проводят мероприятия, препятствующие распространению шума.

Для поглощения вибрации, создаваемой мощными вентиляторами, электромоторами, их устанавливают на отдельных фундаментах, виброизолированных от пола, стен и прочих конструкций зданий.

В шумных производственных помещениях относительно небольшого объема (400--500 м3) облицовывают потолок и часть стен (не менее 50% их поверхности) звукоизолирующими материалами, например акустической штукатуркой, акустическими пористыми плитами, перфорированными конструкциями. Встекольном производстве такую облицовку применяют в вентиляционных помещениях машинно-ванных и составных цехов.

Если по условиям эксплуатации агрегаты, издающие при работе шум, не могут быть звукоизолированы, то применяют индивидуальные средства защиты от шума: звукоизолированные кабины и противошумы или антифоны.

Еще одним немаловажным фактором, который необходимо принять во внимание, это значительное количество отходов в виде упаковок оборудования, обрезков проводов, алюминиевых, медных, стальных и пластиковых труб, которое остается при монтаже системы автоматизации.

Тепловыделение от приборов системы автоматизации не превышает сотых долей процента от тепловыделения технологического оборудования и по этой причине может не учитываться.

4.5 Повышение устойчивости функционирования

Система управления процессом подготовки шихты, как и любая техническая система подвержена отказам. В зависимости от конкретного места отказа различаются последствия последнего.

При отказе системы автоматического регулирования нарушаются контролируемые ею параметры технологического режима. Управление оборудованием полностью восстанавливается при переходе на ручной режим.

При сбое в электропитании системы автоматизации полностью выключаются все приборы и средства автоматизации. Обеспечивается безопасный останов технологического процесса, благодаря соответствующему выбору нормально открытых и нормально закрытых регулирующих и запорных органов на трубопроводах подачи сырья и энергоносителей.

Повышению устойчивости функционирования способствует ограничение типов используемой аппаратуры. Такое решение упрощает техническое обслуживание, ремонт аппаратуры, сокращает число допускаемых при этом ошибок и уменьшает потребность в разнотипных запасных комплектах приборов.

При возникновении чрезвычайных ситуаций обеспечить полную сохранность системы автоматизации невозможно из-за большого объёма и разбросанности аппаратуры. Это не так опасно, поскольку стоимость системы автоматизации относительно невелика по сравнению со стоимостью технологического оборудования.

4.6 Расчет подпорной вентиляции для помещения КИП и автоматики

Вентиляция как защита применяется для конкретного помещения как напорная с ручным и автоматическим пуском (например, при срабатывании конечных выключателей при открытии или закрытии дверей, или по сигналу от датчика предельной концентрации).

Рассчитаем мощность вентилятора для помещения КИП и автоматики.

Строительный объем помещения равен: ,

Где - длина помещения операторской (м), (м),

- его ширина (м), (м)

- высота (м), (м)

(м3)

Зная объем помещения, рассчитаем мощность вентилятора:

где - объем воздухообмена (м3/ч), .

Принимаем - кратность вентиляции, которая показывает, сколько раз происходит полная замена воздуха в помещении в течение часа.

Тогда (м3/ч).

- напор вентиляции, для расчета допустимо применять (Па).

- потери воздуха на всасывающих трубопроводах, для воздуховодов менее 10м.

- для центробежных вентиляторов.

Отсюда (Вт).

Рассчитаем мощность электродвигателя для данного вентилятора :

,

Принимаем ,

- компенсация потерь мощности на нагрев электродвигателя, падение КПД и увеличение сопротивления из-за старения двигателя. Для вентиляторов, мощность которых не превышает 5кВт, принимают .

Следовательно, (Вт).

В результате получили, (Вт), (Вт).

Принимаем электродвигатель мощностью 150 Вт герметичного пылезащищенного исполнения. Кроме того, в условиях высокой запыленности составных цехов, требуется очищать нагнетаемый воздух от пыли. Для этого на всасывающей стороне устанавливают фильтры для очистки воздуха. Например, фильтр, имеющий следующие параметры:

· габаритные размеры 514/514/58 мм;

· производительность 1540м3/ч;

· удельная воздушная нагрузка 7000 м3/см2;

· начальное сопротивление 5кгс/см2;

· пылеемкость 2300г/м2.

4.7 Заключение

Составной цех подготовки шихты в производстве стекла является довольно вредным производством, с наличием большого числа вредных, опасных, аварийных, экологически опасных факторов. Поэтому вопросам обеспечения безопасности должно уделяться самое пристальное внимание на всех этапах проектирования технологического оборудования, системы автоматизации, при монтаже и эксплуатации системы.

Комплексным применением всех технических, технологических, конструктивных и санитарно-технических мероприятий в составных цехах достигают повышения уровня технической, пожарной и экологической безопасности, повышения устойчивости функционирования оборудования, в том числе и в период чрезвычайных ситуаций.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

5.1 Введение

В России, как и в других промышленных государствах, стекольную промышленность причисляют к малым отраслям производства. Но все же стекольная промышленность занимает ключевую позицию, так как стекло в качестве заводского материала часто является необходимой основой для готового изделия или целой системы. Стекольная промышленность по условиям поставок тесно связана с другими отраслями промышленности.

По сравнению с другими промышленными отраслями, стекольная индустрия относится к тем областям, в которых создание материала включает его формование и обработку. Во многих других отраслях промышленности на первом плане находится или создание нового материала (например, в химической промышленности), или преобразование основы материала (например, в машиностроении). Выполняя такую двойную функцию, стекольная промышленность имеет огромное количество задач в области разработок и научных исследований.

Процессы оптимизации производства стекла происходят в той сфере, которая связана с множеством других областей, таких как энергетика (применение вторичного сырья - стеклобоя, использование тепла отходящих газов - рекуперация тепла, экология - очистка воздуха и отработанных газов и экономика производства снижение производственных затрат), что позволяет более комплексно использовать все меры для улучшения технологических процессов.

Растущую комплексность в производстве стекла можно преодолеть путем эффективного расширения применения измерительной техники, автоматического регулирования. В настоящее время большое количество стекловаренных печей приводится в действие посредством систем управления, и автоматизация технологических процессов охватывает все сферы производства стекла.

В связи с этим модернизация производства стекла и его автоматизация являются на сегодняшний день необходимым этапом развития стекольной промышленности в России.

Кроме того, надо заметить, что производство стекла и стеклянных изделий (например, тара, посуда и т.д.), как правило, рентабельно, быстро окупаемо и, следовательно, экономически выгодно, т.к. стекло как товар не имеет срока годности.

Можно сделать вывод, что стекольная промышленность является одной из наиболее перспективных отраслей промышленности. Однако в России данная ветвь производства нуждается в дальнейшем развитии.

5.2 Исходные данные для расчёта эффективности инвестиционного проекта

Смета затрат является закрытой финансовой информацией ООО ПКФ «Астраханьстекло», поэтому в дипломном проекте смета затрат приводится приближенно.

5.2.1 Смета затрат:

Для эффективности инвестиционного проекта нет необходимости приводить полную смету затрат, достаточно определить изменяющиеся при внедрении новой системы автоматизации статьи затрат, которые, по существу, и определяют эффективность инвестиционного проекта.

Для составного цеха такими статьями являются:

1) затраты на газ:

· годовой расход газа - 965790,00 м3;

· цена за 103 м3- 1000 руб;

· общие затраты на газ - 965790,00 руб.

2) затраты на электроэнергию, потребляемую приборами КИП:

· номинальная потребляемая мощность - 1,30 кВт;

· общее время работы установки в год - 157680 часов;

· общий расход электроэнергии в год - 8560,00 кВт;

· цена за 1 кВтч - 1,1 руб;

· общие затраты на электроэнергию - 9416,00 руб.

Все остальные статьи сметы затрат, в том числе затраты на заработную плату, отчисления в различные бюджетные и внебюджетные фонды, транспортные расходы не изменятся, что будет показано в последующих разделах технико-экономического обоснования внедрения новой системы автоматического управления процесса подготовки шихты.

5.2.2 Стоимость приборов и средств автоматизации по оптовым ценам приобретения

Таблица 5.1

5.3 Расчёт эффективности инвестиционного проекта

5.3.1 Расчёт объёма инвестиций

Общий объём инвестиций включает в себя затраты на приобретение приборов и затраты, связанные с монтажом приборов.

Затраты на приобретение приборов и средств автоматизации складываются из стоимости приборов по ценам приобретения у организаций-поставщиков. В зависимости от количества приборов рассчитывается общая стоимость приборов.

Таблица 5.2

Всего затрат на приобретение приборов Зпр = 140726,00 руб.

Затраты, связанные с монтажом приборов, включают в себя расходы на транспортировку, складирование, приобретение монтажных материалов и изделий, оплату труда монтажников и другие расходы, связанные с внедрением новой автоматической системы управления процессом подготовки шихты вычислены укрупнённо по процентным нормативам.

Таблица 5.3

Общий объём инвестиций по проекту Зпр + Зрасх = 157613,12 руб.

5.3.2 Расчёт изменения текущих затрат

При внедрении автоматической системы управления процессом подготовки шихты повышается качество регулирования всех параметров, режим работы установки оптимизируется, что приводит к снижению количества брака на 3% и экономии топливного газа, расходуемого на поддержание заданной температуры в сушильном барабане. Сокращаются затраты на текущий ремонт и содержание приборов и средств автоматизации. Затраты предприятия по заработной плате и отчислениям на социальное страхование не изменяются, так как не происходит изменения штатного состава персонала цеха. Затраты на электроэнергию увеличиваются.

Расчет изменения текущих затрат на газ.

Так как при внедрении проектируемой системы управления наблюдается экономия газа, экономия денежных средств за год работы рассчитывается следующим образом.

Таблица 5.4

Экономия по газу за год Эгаз= 78840,00 руб.

Расчёт изменения текущих затрат на электроэнергию, потребляемую приборами и средствами автоматизации.

Затраты на электроэнергию зависят от мощности, потребляемой приборами и средствами автоматизации, установленными на щите и по месту и цены приобретаемой электроэнергии за 1 кВтч.

Таблица 5.7

Затраты на электроэнергию, потребляемую приборами и средствами автоматизации возросли на 4345,00 руб. в год.

Расчёт изменения текущих затрат на содержание и эксплуатацию оборудования.

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования включают в себя амортизационные отчисления и затраты на текущий ремонт.

Норма амортизационных отчислений устанавливается в размере 10% от стоимости всех приборов и средств автоматизации. Затраты на текущий ремонт составляют 5% от стоимости всех приборов и средств автоматизации.

Таблица 5.8

С учетом того, что повысилось качество производимой продукции, т.е. количество брака снизилось на 2%, общая экономия процесса подготовки шихты за год составляет 134731,10 руб.

5.3.3 Расчёт показателей эффективности инвестиционного проекта

Эффективность инвестиционного проекта оценивается рядом аналитических коэффициентов:

· чистый дисконтированный доход NPV;

· индекс рентабельности инвестиций PI;

· коэффициент эффективности инвестиций ARR;

· срок окупаемости инвестиций PP.

Чистый дисконтированный доход рассчитывается по формуле:

,

где РК - чистые денежные поступления за год;

r - ставка банковского процента;

n - количество лет;

IC - объём инвестиций.

Индекс рентабельности инвестиций рассчитывается по формуле:

.

Коэффициент эффективности инвестиций рассчитывается по формуле:

,

где Rn - среднегодовая чистая прибыль.

Срок окупаемости инвестиций

.

Ставка банковского процента за кредит r = 0, так как проект предполагается осуществить на собственные средства предприятия.

Количество лет определяется нормативным сроком службы приборов и средств автоматизации. Согласно заводским документам, срок службы приборов и средств автоматизации составляет в среднем 10 лет.

Таблица 5.9

Тогда налогооблагаемая прибыль составит:

ПНО.= 134731,10- 14072,60= 120658,50 руб.

Чистая прибыль с вычетом 24 % налога:

ПЧН = 0,24120658,50 = 28958,04 руб.

ПЧ = 120658,50- 28958,04= 91700,46 руб.

Чистые денежные поступления:

Рk = ПЧ + АЧ = 91700,46+ 14072,60= 105773,06 руб.

Чистый дисконтированный доход NPV = 900117,48 руб. за 10 лет нормативного срока службы приборов. NPV > 0, следовательно, проект прибыльный.

Индекс рентабельности инвестиций PI = 6,71, что является хорошим показателем. PI > 1, следовательно, проект рентабельный.

Коэффициент эффективности инвестиций ARR = 1,34218598

Срок окупаемости инвестиций РР = 1,490106 года ?1,5 года.

5.4 Заключение

В данном разделе был приведён расчёт требуемого объёма инвестиций для внедрения автоматизированной системы управления подготовки шихты на ООО ПКФ «Астраханьстекло».

При этом установлено, что инвестиционный проект может приносить значительную прибыль и является экономически выгодным и эффективным. Срок окупаемости проекта составляет примерно 2 года.

Кроме сокращения затрат на газ, роста прибыли за счет снижения количества брака, внедрение проектируемой системы управления на производстве приведёт к следующим положительным результатам.

Качество производимой тары значительно повысится. Теперь возмущающее воздействие, которое существующей на производстве системой не учитывается вовсе, в предлагаемой системе автоматизации будет компенсироваться по своему каналу. Это, в свою очередь, приведёт к повышению качества процесса подготовки шихты и предотвращению значительных финансовых потерь.

В результате внедрения новой автоматизированной системы управления технологическим процессом объект будет подготовлен к работе в составе автоматизированной системы управления предприятием. При реализации этого варианта проект может дать ещё более значительный экономический эффект за счёт выбора оптимального режима работы всего цеха и предприятия в целом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью данного дипломного проекта являлась разработка автоматизированной системы управления процессом подготовки шихты в производстве стекла на предприятии ООО ПКФ «Астраханьстекло».

В результате анализа проектируемой системы была показана целесообразность её внедрения. В частности установлено, что инвестиционный проект может приносить значительную прибыль и является экономически выгодным и эффективным.

В проекте были внедрены качественные системы регулирования, в результате чего изменилось качество переходных процессов, снизилось максимальное динамическое отклонение параметров процесса.

Использование более доступных отечественных средств автоматизации значительно повысит ремонтопригодность системы.

В результате внедрения проектируемой автоматической системы управления в составном цехе, он будет подготовлен к работе в составе автоматизированной системы управления предприятием. При реализации этого варианта проект может дать ещё более значительный экономический эффект за счёт выбора оптимального режима работы всей установки и предприятия в целом.

В разрабатываемой системе автоматизации применён ряд конструктивных решений, разработаны технические и организационные мероприятия и предложения, применение которых позволит повысить уровень технической, пожарной и экологической безопасности, повысить устойчивость функционирования оборудования, в том числе в период чрезвычайных ситуаций.

7. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Автоматизация технологических процессов пищевых производств/под ред. Е.Б. Карпина - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985.

2. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Базлов В.Н., Лысак Г.Н., Полуторонова Т.И. Охрана труда и инженерная защита окружающей среды. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.

4. Гуров А.М., Починкин С.М. Автоматизация технологических процессов. - М.: Высшая школа, 1989.

5. Долин Л.А. Справочник по технике безопасности. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

6. Емельянов А.И., Капник О.В. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие по содержанию и оформлению проектов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

7. Зубанов В.А., Чугунов Е.А., Юдин И.А. Механическое оборудование стекольных и ситалловых заводов. - М.: Машиностроение, 1984.

8. Ковалев В.В. Финансовый анализ. - М.: Высшая школа, 1996.

9. Колан С. Ф. Основы организации и управления производством. М., Астпресс, 1997.

10. Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов: Учеб. пособие для вузов. / Под ред. И.К. Петрова. - М.: Высшая школа, 1986.

11. Методические указания для дипломного проектирования по выполнению раздела «Безопасность и экологичность проекта» для специальности 210200 / АГТУ, кафедра безопасности жизнедеятельности. - Астрахань, - 1999.

12. Низовой В.Г. Охрана труда на предприятиях стекольной промышленности. - М.: Машиностроение, 1974.

13. Номенклатурный каталог ПГ Метран, 1998.

14. Охрана окружающей среды/под ред. С.В. Белова - М.: Высшая школа, 1991.

15. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник / В.Я. Баранов, Т.Х. Безновская, В.А. Бек и др.; Под общ. ред. Черенкова. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1987.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Оценка точности канала измерения

Сегодняшние требования к качеству работы систем автоматизации оказывают огромное влияние на производителей различного рода измерительных приборов. Заметно увеличились требования к точности данных приборов. Поэтому целесообразно провести оценку точности измерения какого-либо канала. В качестве токового выбираем канал измерения уровня в силосе песка.

Данные для расчета:

Относительная погрешность измерения уровня % 1.5

Относительная погрешность микроконтроллера% 0,1

Тогда погрешность комплекта определяется

где:

- погрешность измерения уровня;

- погрешность микроконтроллера;

Причем;

- дополнительная погрешность связанная с изменением температуры, влажности давления и т. д. В данном случае она равна нулю т.к. измерения проводятся в нормальных для данного прибора условиях.

Погрешность канала измерения равна

- методическая погрешность. В данном случае принимаем ее равной нулю;

- субъективная погрешность. В данном случае она равна нулю, т.к. отображение результатов измерения происходит на экране монитора в цифровом виде.

- коэффициент зависящий от принимаемой достоверности измерения при р=0,95

Тогда погрешность канала измерения равна

Таким образом погрешность канала измерения составила 1,65%, он вполне приемлем к требованиям для современных средств автоматизации.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5