tự động hóa quá trình sản xuất

LỜI NĨI ĐẦU Tự động hóa q trình sản xuất điều kiện quan trọng để chuyển từ sản xuất thủ công nhỏ lẻ sang sản xuất đại cơng nghiệp Tự động hóa giúp tăng suất lao động hạ giá thành sản phẩm lại cao chất lượng sản phẩm Chính đại hệ thống tự động trình sản xuất đánh giá mức độ phát triển đất nước Sau học xong sở lý thuyết mơn Tự động hóa q trình sản xuất, bước vào làm tập lớn mơn nhóm em phân cơng Thiết kế hệ thống trộn hóa chất tự động Đây thể loại đề tài mà chúng em giao gặp nhiều bỡ ngỡ thể loại trình thu thập tài liệu tìm hiểu nguyên lý, tính làm việc hệ thống Tuy chúng em có giúp đỡ tận tình cơ, biết nguyên lý tính nhiều hệ thống chúng em gặp nhiều khó khăn q trình hồn thiện tập lớn Mặc dù cố gắng nhiên tránh khỏi số thiếu sót tập lớn , em mong bảo thêm cô ý kiến đóng góp bạn để tập lớn chúng em hoàn thiện Qua chúng em xin chân thành cảm ơn thầy khoa khí Chúng em mong muốn nhận dạy tạo điều kiện giúp đỡ thầy cô để chúng em tiến hơn, Sự quan tâm dạy giúp đỡ thầy giúp chúng em có kết tốt học tập, có việc làm tốt, phù hợ giúp chúng em tự tin tiếp xúc với công việc sau trường Chúng em xin chân thành cám ơn! I Hóa chất Chọn hóa chất Pha loãng dung dịch HCl 38% thành 20% d1  1,098 (kg/l) : khối lượng riêng dung dịch HCl 20% d  1,1885 (kg/l) : khối lượng riêng dung dịch HCl 38% Năng suất trộn 5000 l/ngày Cách pha hóa chất: Cho dung dịch HCl vào bình trộn trước sau cho nước vào Sau cho nước vào đủ quạt khuấy bắt đầu quay thời gian định đủ để hóa chất pha xong Tính tốn thể tích chất lần trộn Chọn thể tích lần trộn 500 lít - Sau trộn dung dịch có nồng độ C% 20% ADCT: mdd  V d � mdd  V d1  500.1,098  550 (kg) Ta tính m HCl có 550 (kg) dung dịch C%  m m ct 100% dd � m HCl  C %.m dd 100%  20.550  110 (kg) 100 - Khối lượng dung dịch HCl 38% Ta có m HCl 20%  m HCl 38% pha loãng HCl nên khối lượng chất tan không đổi � m dd  m ct 100%  C% 110.100  290 (kg) 38 Vậy khối lượng nước cần thêm vào pha loãng �m H 2O  m dd20%  m dd38%  550  290  260 (kg) - Thể tích chất cần cho lần trộn: 290 m �240 (lít) Dung dịch HCl 38% : V  dd38%  d2 1,1885 Nước cần thêm : V  m d H 2O H 2O II Hệ thống trộn  260  260 (lít) 1 Bể chứa dung dịch Hcl(38%) Chọn vật liệu làm bình chứa vật liệu Composite làm từ sợi cacbon keo Silicat chịu nén số phụ gia khác Vì Composite(F.R.P) có khả chống lại ăn mòn loại axit, cách điện cách nhiệt tốt Bình chứa phải đảm bảo đủ thể tích chứa hóa chất cung cấp cho hệ thống ca làm việc 8h Bình chứa HCl bình chứa nước dung loại van D34 có lưu lượng 4,5 Cung cấp cho lần trộn cần 240(l) HCl 38% 260(l) nước Thời gian cần để cung cấp hóa chất cho lần trộn 0,0577h Thời gian để trộn dung dịch 0.05h /h Bình trộn dung van D60 có lưu lượng 24 /h nên sau trộn xong cần khoảng thời gian để dung dịch chảy 0,021h Vậy thời gian chu kỳ làm việc hệ thống 0,1287h Trong ca làm việc có 62 chu kỳ làm việc Vậy dung tích bình chứa HCl 38% 62.288=14880 =14,88 dung tích bình chứa nước 260 62 = 16120 = 16,12 với dung tích bình chứa to cồng kềnh Để giảm bớt dung tích bình ta chia ca làm việc thành đợt cung cấp nhiên liệu để đảm bảo trình trộn liên tục ta lắp bình cảm biến, mực nhiên liệu lại 500(lit) bình thực trình cấp Chọn bình có dung tích Vậy q trình làm việc cần lần thực trình cấp nước dung dịch HCl Bể chứa nước Làm inox 304 tích 4000L, độ dày 1mm Bể khuấy Có thể tích 800L.đường kính 0,8m ,chiều cao 1,5m độ dày 1,5mm ,làm vật liệu composite chịu ăn mòn Ống dẫn  Cơng dụng: dẫn hóa chất đựng sẵn từ bình ch ứa đ ến bình trộn để thực trộn hóa chất lại với theo yêu cầu Sau hóa chất trộn theo tỉ lệ xong dẫn theo đ ường ống đáy bình trộn đến nơi làm việc khác.Ống dẫn làm vật liệu Inox 304 bên phủ lớp vật liệu composite để chống ăn mòn hóa học  Giới thiệu vật liệu Inox 304:  Inox 304 loại Inox phổ biến ưa chuộng giới Inox 304chiếm đến 50% lượng thép không gỉ sản xuất tồn cầu Và Úc số dao động từ 50%-60% lượng thép không gỉ tiêu thụ Inox 304 sử dụng h ầu hết ứng dụng lĩnh vực Bạn thấy inox 304 n xung quanh sống hàng ngày bạn như: Xoong, chảo, nồi, thìa, nĩa, bàn, ghế, đồ trang trí… Loại Inox 304L loại inox có hàm lượng Carbon thấp (Ch ữ L ký hi ệu cho chữ Low, tiếng Anh nghĩa thấp) 304L dùng để tránh ăn mòn mối hàn quan trọng Còn loại Inox 304H loại có hàm lượng Carbon cao 304L, dùng nh ững n đòi hỏi độ bền cao Cả Inox 304L 304H tồn d ạng t ấm ống, 304H sản xuất Tính chống ăn mòn: Inox 304 thể khả chống ăn mòn ệt v ời c tiếp xúc với nhiều loại hóa chất khác Inox 304 có kh ả chống gỉ hầu hết ứng dụng ngành kiến trúc, hầu hết mơi trường q trình chế biến thực phẩm dễ v ệ sinh Ngoài ra, Inox 304 thể khả chống ăn mòn ngành dệt nhuộm h ầu h ết Acid vô c Khả chịu nhiệt: Inox 304 thể khả oxi hóa tốt nhiệt độ 870 độ C, tiếp tục thể lên đến nhiệt độ 925 độ C Trong nh ững trường hợp yêu cầu độ bền nhiệt cao, người ta u cầu vật liệu có hàm lượng carbon cao Ví dụ: Theo tiêu chuẩn AS1210 Pressure Vessels Code giới hạn khả chịu nhiệt 304L 425 độ C, cấm sử dụng inox 304 với hàm lượng carbon 0.04% cao h ơn nhiệt độ 550 độ C Inox 304 thể khả dẻo dai tuyệt vời hạ đến nhiệt độ khí hóa lỏng người ta tìm thấy ứng dụng nhiệt độ Cơ tính tính chất vật lý: Giống loại thép dòng Austenitic, từ tính Inox 304 yếu khơng có Nhưng sau làm việc mơi trường có nhiệt độ thấp, từ tính lại mạnh (điều ngược lại với q trình tơi) Ngồi ra, Inox 304 tăng cứng mơi trường có nhiệt độ thấp Ứng suất đàn hồi cao mà Inox 304 đạt 1000MPa,điều ảnh hưởng yếu tố nh số lượng hình dạng vật liệu Tơi phương pháp để sản xuất Inox 304 Người ta gia nhi ệt lên đến 1010 độ C – 1120 độ C, sau làm lạnh đ ột ngột cách nhúng vào nước lạnh Khả gia cơng Inox 304 có khả tạo hình tốt, dát mỏng mà khơng cần gia nhiệt Điều làm cho Inox độc quy ền lĩnh v ực sản xuất chi tiết Inox Ví dụ: chậu rửa, chảo, nồi… Ngồi ra, tính chất làm cho Inox 304 ứng dụng làm dây thắng công nghiệp ph ương tiện ô tô, xe máy, xe đạp… Inox 304 thể khả hàn tuyệt vời, loại inox phù h ợp v ới t ất kỹ thuật hàn (trừ kỹ thuật hàn gió đá) Khả cắt gọt c Inox 304 so với loại thép Carbon, gia công v ật liệu máy cơng cụ, phải u cầu tốc độ quay thấp, quán tính l ớn, dụng cụ cắt phải cứng, bén không quên dùng n ước làm mát => ta chọn vật liệu inox 304/316 Thành phần: mác thép AISI/ SUS 304/304L, 321, 316/316L, * Ống dẫn từ bình chứa đến bình trộn: Đường kính ống dẫn ∅34 * Ống dẫn từ bình trộn đến nơi làm việc khác : đường kính ống ∅60 Lựa chọn thiết bị điều khiển : Do mạch điều khiển cấp điện áp pha 220v nên tính tốn lựa chọn tính theo điện áp pha 5.1: Tính tốn lựa chọn cầu dao : Cầu dao thiết bị bảo vệ có tác dụng cách ly đồng thời số trường hợp dùng với dụng cụ đóng cắt dòng không tải hay kết hợp với thiết bị bảo vệ khác cầu chì để tạo thành máy cắt phụ tải Trong mạch điều khieenrr thiết bị dùng cầu dao làm nhiệm vụ đóng cắt mạch điện tạo khoảng cách ly trình kiểm tra sửa chữa thiết bị Chúng ta lựa chọn cầu dao theo điều khiện sau : Uđm >= Uđmlđ Iđmcd >= Ip Trong : - Uđmcd điện áp định mức cầu dao Uđmld điện áo định mức lưới điện Iđmcd dòng điện định mức cầu dao nhà sản xuất Ip dòng điện định mức phụ tải Dựa vào điều kiện lựa chọn cầu dao 5TE7 413 Siemens chế tạo với thơng số 5.2 Tính tốn chọn cầu chì : Cầu chì phần tử thiết yếu hệ thống, đảm bảo cho thiết bị an tồn q trình hoạt động, bị cố thiết bị hoạt động để hạn chế tối thiểu thiệt hại thiết bị người Lự chọn cầu chì dựa theo thông số sau : Uddcc >= Uddmang Iddcc >= Ilvcb Idc >= Kmm.Iđn/a Trong đó: a tính đến khởi động động Khởi động nhẹ a : 1,6 đến Khởi động nặng a : đến 2,5 a Chọn cầu chì 1CC Idmddc = …… = 53,6 (A) Động khuấy có dòng điện định mức Iđmdc = 53,6 (A) Do ta phải lựa chọn cơng tắc tơ có chịu dòng I >= 53,6 A Cơng tắc tơ có tiếp điểm thường mở phía mạch lực Chúng ta chọn loại cơng tắc tơ CR453/CR353 chịu dòng điện cho phép từ 20 đến 150 A hang GE sản xuất b Chọn cầu chì 5CC Chúng ta chọn van điện từ loại van làm việc điện áp xoay chiều pha có thơng số kỹ thuật hang GlobalSpec sản xuất Do tính dòng điện định mức van I đmv = … = 4,28 (A) Vậy chọn cầu chì ống 3NA2 Siemens chế tạo với thông số định mức : Idm = 6A khối lượng 0.14 kg 5.3 Tính chọn cầu chì bảo vệ mạch điều khiển : Đối với mạch điều khiển ta dùng loại cầu chì 3NA2 Siemens sản xuất để bảo vệ với thông số sau : 5.4 Động : Đặc tính kỹ thuật động khuấy hóa chất : _ Hãng sản xuất : DOLIN _ Kiểu mặt bích _ Vận tốc khuấy : 400 vòng/phút _ Cơng suất : 3,5Kw _ Motor : 3Pha 380V/50Hz _ Kiểu truyền động : Hộp giảm tốc _ Kiểu cánh khuấy : Dạng chân vịt _ Khối lượng động : 35 Kg _ Vật liệu : SS 304 _ Ứng dụng : Máy khuấy hóa chất có ứng dụng phong phú ngành cơng nghiệp hóa chất như: Axít, hóa học, thực phẩm, dược phẩm, chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, mực, sơn, xăng dầu, dung môi, giấy bột giấy, xử lý nước thải, loại hóa chất tổng hợp khác Hệ thống truyền động khuấy hóa chất : Cấu tạo : _ Moto _ Bộ phận giảm tốc _ Khớp nối trục moto _ Trục khuấy _ Cánh khuấy dạng chân vịt _ Đai ốc xiết trục cánh khuấy _ Cảm biến thời gian 5.5 Trục khuấy, cánh khuấy Chọn trục khuấy : Trục đặc, đường kính trục :  60 Chiều dài trục : 1000mm Vật liệu : composite 140 60 50 170 50 1000 Chọn cánh khuấy : Vật liệu cánh khuấy : composite Đường kính cánh khuấy : 300 mm Cánh khuấy dạng chân vịt cánh 5.6 Van khóa  Sử dụng van điện từ KAILING 2W500-50 loại van có khả đóng ngắt tự động theo lập trình người thiết kế - Van điện từ KAILING 2W500-50 : cửa vị trí - Kiểu hoạt động : thường đóng - Kích thước cổng 60 - Lưu chất : nước,dầu,khí - Áp suất hoạt động : 0-1Mpa - Vật liệu đồng thau - Coil tròn thay điện áp AC/DC24, AC110, AC220V Nguyên lý hoạt động: Van điện từ UW-15AC220V bao gồm cuộn dây 5, lò xo lõi sắt gioăng cao su đầu lõi sắt.Ban đầu chưa có điện lò xo đẩy lõi thép gioăng cao su xuống bịt kín để đóng van khơng cho dung dịch chảy qua.khi đưa điện chạy vào cuộn dây cuộn dây sinh từ trường đủ mạnh để hút lõi sắt lên.lúc lực từ trường lớn lực đàn hồi lò xo.khi van mở dung dịch chảy qua ngắt nguồn điện vào cuộn dây van lại đóng lại.q trình cấp ngắt điện cuộn dây điều khiển hệ thống cảm biến 5.7 Sủ dụng PLC hang Mitsubishi II Nguyên lý hoạt động Ðong co van van bo thu nguon phat muc bo thu nguon phat muc bo thu muc van xa Ở trạng thái ban đầu chưa làm việc, van trạng thái đóng, chất lỏng mức cảm biến a nhân tín hiệu để điều khiển van hoạt động nạp hóa chất vào thùng trộn Khi hóa chất dâng đến mức càm biến b nhận tín hiệu điều khiển khóa van cho van hoạt động nạp nước vào thùng trộn Khi chất lỏng đến mức cảm biến c nhận tín hiệu điều khiển khóa van cho động khuấy hoạt động để trộn hóa chất, đồng thời cảm biến thời gian d hoạt động Sau thời gian 10 phút cảm biến thời gian d dừng động khuấy mở van xả, tháo hóa chất trộn ngồi bình chứa Khi hóa chất tụt xuống mức cảm biến a hoạt động trở lại Quá trình trộn lượt tiếp diễn