ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине «Проектирование систем автоматизации и управления»
НА ТЕМУ: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫСУШКИ ДРЕВЕСИНЫВ КОНВЕКТИВНОЙ СУШИЛЬНОЙ КАМЕРЕ»
АВТОР КУРСОВОГО ПРОЕКТА: АФОНИЧЕВ Д.С.
ГРУППА 1АПб-00-41оп
РУКОВОДИТЕЛЬ
КУРСОВОГО ПРОЕКТА: МАКАРОВА Н.Л.
ПРОЕКТ ЗАЩИЩЁН: ОЦЕНКА:
Череповец 2015
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
" ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Кафедра Автоматизации и управления
УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой
Смыслова А.Л.
ЗАДАНИЕ
На курсовой проект
СТУДЕНТ АФОНИЧЕВ Д.С. ГРУППА 1АПб-00-41оп
1.ТЕМА: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫСУШКИ ДРЕВЕСИНЫВ КОНВЕКТИВНОЙ СУШИЛЬНОЙ КАМЕРЕ»
2. Срок представления проекта к защите «__» _______________ 2015 г.
3. Перечень разделов пояснительной записки
Введение
1. Технологическая часть
2. Специальная часть
3. Расчет структуры и состава службы КИПиА
Заключение
Список используемых источников
Руководитель курсового проекта: Макарова Н.Л.
Задание принял к исполнению: Афоничев Д.С.
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 7
1.1 Устройство конвективной сушильной камеры 7
1.2 Принципы работы сушильной камеры 9
1.3 Варианты САУ сушки древесины 12
1.4 Разработка проекта управления конвективной сушильной камеры 15
ВВЕДЕНИЕ
Выполнение курсового проекта по дисциплине «Проектирование систем автоматизации и управления» является закреплением знаний студентов по данной дисциплине и развитием у них навыков проектирования систем автоматизации.
При выполнении курсового проекта студент должен подробно изучить технологический процесс, обоснованно выбрать основные параметры контроля и регулирования, разработать основные чертежи проекта автоматизации, используя данные новейшей литературы.
Основной задачей курсового проекта является развитие у студентов самостоятельности в работе с технической литературой и данными Интернета: государственными и отраслевыми стандартами, каталогами заводов-изготовителей, справочной литературой, базами данных сайтов заводов-изготовителей и фирм поставщиков.
В данной работе рассматривается система автоматизации конвективной сушильной камеры.
Сушка древесины - сложный технологический процесс: ошибки, допущенные при управлении, проявляются ближе к окончанию сушки пиломатериала и даже если они были замечены, исправление их не бывает полным и занимает длительное время. В результате получаем повышенную себестоимость сушки, увеличение отходов деревообработки, снижение качества готовой продукции и так далее.
Современные режимы сушки древесины ориентированы на автоматическое управление, без автоматизации используются упрощенные режимы, да и операторов умеющих точнее, чем автоматика выдерживать в сушильных камерах заданный режим, просто не существует.
Автоматизация сушильных камер снижает себестоимость сушки пиломатериала, повышает качество высушенной древесины и это будет постоянно, а не от случая к случаю.
В конвективных сушильных камерах тепло к пиломатериалу подводится нагретым воздухом и с помощью его же уносится испаряющаяся влага из пиломатериала за пределы камеры в атмосферу. В конвективных сушильных камерах воздух в смеси с водяным паром нагревается, циркулируя через теплообменник с нагретой внешней поверхностью (пароводяной, индукционный, жаротрубный нагрев) или смешиваясь с продуктами сгорания (топочные газы) газообразного, твердого, жидкого топлива (газовые камеры).
В настоящее время, конвективные сушильные камеры остаются самыми востребованными из-за рентабельности, невысокой стоимости, малого потребления электроэнергии, изученности технологического процесса, высокого качества высушенных пиломатериалов, просты в обслуживании и надежны в работе.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Устройство конвективной сушильной камеры
На данный момент очень многие фирмы изготавливают камеры по ставшей уже классической схеме: вентиляторы и теплообменники находятся вверху, на крыше — клапаны забора свежего и выхлопа влажного воздуха.
Теплообменник— оборудование, которое используется, чтобы передать энергию от теплоносителя (горячая вода, пар) в воздух камеры, а потом — на высушиваемое дерево. Качество этого узла при сушке играет очень важную роль. Необходимо разогреть его равномерно по всей его площади, а затем заставить воздух также равномерно проходить через теплообменник и нагревать штабель.
Вентиляторы – устройства, прогоняющие воздух по камере. Здесь важны следующие особенности:
1) В камере температура может достигать +95 °С при очень высокой влажности. Поэтому обычные вентиляторы здесь не подходят. Необходимы агрегаты в тропическом исполнении, обязательно реверсивные, т. к. при работе только в одном направлении пересушиваются ближние доски и не досушиваются дальние.
2) Лопасти и крыльчатка.От первых зависит равномерность подачи воздуха, а крыльчатка направляет этот поток к теплообменникам и штабелям. Крыльчатка и лопасти, используемые в вентиляторах камер специально предназначены для применения в процессе сушки.
Некоторые фирмы с целью ускорения процесса сушки увеличивают скорость потока до 3–3,5 м/с. Но исследования указывают на то, что максимально допустимой является величина 2–2,5 м/с, ее превышение приводит к ухудшению качества сушки.
Важно не только прогреть камеру, но и сохранить в ней тепло. Чем лучше теплоизоляция, тем меньше будут затраты на прогрев, тем быстрее пройдет сушка и меньше будет затрачено электроэнергии. Если изоляция не сможет сохранять тепло, придется довольно часто повторно подогревать воздух в камере, а такие скачки в цикле сушки несомненно отрицательно скажутся на качестве древесины. Кроме того, необходимо учитывать стойкость теплоизоляции к различным внешним факторам.
Сушильная камера должна обеспечивать:
1) высокую герметичность;
2) равномерность распределения тепловых и аэродинамических полей по штабелю;
3) требуемую точность измерения контролируемых параметров, т.е. правильную установку датчиков и приборов;
4) текущий контроль психометрической влажности, температуру воздуха в камере, влажность высушиваемого материала;
5) минимальное количество и видов дефектов сушки.
Чтобы правильно высушить древесину, необходимо время от времени выбрасывать наружу слишком влажный воздух и забирать в камеру свежий. Размещение клапанов для этого не так уж маловажно, как это может показаться на первый взгляд. Часто с целью экономии клапаны выводят на переднюю стенку. Однако при таком размещении влажный воздух из разных точек камеры забирается неравномерно, а передняя стенка постоянно подвергается усиленному воздействию влажного воздуха. Эффективнее клапаны размещають на крыше, строго в шахматном порядке, влажный воздух равномерно забирается из всех точек камеры и выбрасывается вверх, не контактируя с поверхностью.
Большинство сушильных камер давно уже сооружаются по сходному принципу. Стены состоят из отдельных кассет, в которых находится теплоизоляция. Но способ сборки камер бывает разным. Иногда при этом устанавливают каркас, на который вешают кассеты. Это дешево и ускоряет монтаж. Но при такой сборке очень трудно достигнуть полной герметичности. Также монтируют камеры по другому принципу: стены собираются в горизонтальном положении и заранее выравниваются. И только после того, как стена полностью собрана и изолирована, она поднимается с помощью крана и устанавливается в опоры фундамента. При такой сборке герметичность камеры почти идеальная.
Типовое расположение камер – непосредственно одна к другой до трех штук. Если интегрируется соответственно пункт управления, то ряд камер может быть длиннее. Только с помощью одной тележки с грузоподъемным устройством ворот вы откроете любые ворота ряда камер. Гидравлические регулирующие органы для всех камер расположены централизованно в пункте управления. Также и электронное управление, с помощью которого можно локально управлять четырьмя сушильными камерами одновременно. Если необходимо управлять централизованно большим числом камер, то с помощью ПК можно на экране монитора управлять до 40 камерами.