VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Усовершенствование схемы сигнализации состояния оборудования
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Во всех отраслях народного хозяйства, на всех этапах производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии важную роль играют электрические аппараты.
Электрические аппараты (контакторы, пускатели, реле, электромагниты) входят в состав автоматических, полуавтоматических и ручных систем управления электроэнергетическими установками, электроприводами, устройствами электрического освещения, и т. д. Их применяют для управления пуском, регулирования частоты вращения и осуществления электрического торможения электродвигателей. С помощью электрических аппаратов осуществляют функции контроля и защиты установок, потребляющих электроэнергию.
Таким образом, использование электромеханических устройств позволяет управлять по заданной программе работой электрических и неэлектрических объектов, а также защищать эти объекты от нежелательных режимов — перегрузок, перенапряжений, недопустимо больших токов и т. д.
В данной работе мы рассмотрим одну из стадий технологического процесса производства минеральных удобрений (ПМУ) АО «Апатит», проанализируем некоторые схемы управления и регулирования работой оборудования.
Цель работы: проанализировать существующие электрические схемы управления оборудованием, выявить слабые места и предложить пути решения.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить регламент производства минеральных удобрений
2. Проанализировать существующие схемы управления оборудованием
3. Выявить слабые места в схеме управления
4. Предложить пути решения, выявленных недостатков
1 Усовершенствование схемы сигнализации состояния оборудования
1.1 Краткое описание отделения расфасовки и отгрузки минеральных удобрений ПМУ
Процесс производства расфасовки и отгрузки минеральных удобрений (РОМУ) производства минеральных удобрений представлен в виде блок-схемы на рисунке 1 и состоит из следующих стадий:
- прием минеральных удобрений на склад и транспортировка со склада к пунктам загрузки;
- загрузка удобрений в железнодорожный транспорт навалом;
- загрузка минеральных удобрений в водный транспорт;
- расфасовка минеральных удобрений в контейнеры и загрузка их в полувагоны и автомобильный транспорт;
- получение и отгрузка тукосмесей;
- провешивание готовой продукции и железнодорожного подвижного состава на железнодорожных весах;
- работа электротолкателей;
- аспирации от конвейеров тракта подачи продукции;
- аспирация от оборудования,
- кондиционирование минеральных удобрений.
1.2 Границы рабочего места аппаратчика
Границы рабочего места аппаратчика:
- конвейеры и территория вокруг них;
- бункера течки;
- ж/д пути;
- электротолкатели;
- дренажные насосы;
- телескопические течки с шиберами и приводами;
- пульты управления течками;
Рис. 1 Блок-схема отделения расфасовки и отгрузки минеральных удобрений
- помещение аппаратчика;
- мониторы слежения за правильностью постановки подвижного состава;
- установки воздухонагревательные электрические (УВЭ), предназначенные для подачи теплого воздуха в приямки весовых платформ.
1.3 Анализ блок-схемы отделения расфасовки и отгрузки минеральных удобрений
Из блок-схемы отделения расфасовки и отгрузки минеральных удобрений ПМУ видно, что ответственными позициями являются два ленточных конвейера поз. ПТ-1 и поз. ПТ-1А. Через эти два конвейера удобрения попадают на загрузку, в железнодорожный и в автотранспорт, а также на фасовочные машины и Промпорт в трюм судна.
Отсюда можно сделать вывод, что неплановая остановка этого оборудования может привести:
К серьезному сбою отгрузки минеральных удобрений потребителю.
К завалам из готовой продукции на участке между подкрановыми конвейерами поз. 613, 614; элеваторами поз. 617, 618 и конвейерами ПТ-1, 1А (в результате отказа блокировки).
1.4 Принцип работы существующей схемы управления цепью ленточных конвейеров
Принцип работы существующей схемы управления цепью ленточных транспортеров представленной на рисунке 2.
Принципиальная электрическая схема показывает, что пуск и остановка электродвигателей каждого транспортера производятся соответствующими кнопками управления Пуск и Стоп. Необходимые электрические блокировки осуществляются блок-контактами контакторов КМ1, КМ2, КМ3. Так, в электрической цепи втягивающей катушки контактора 3К третьего транспортера действует нормально открытый блок-контакт контактора 2К второго транспортера, а в электрической цепи втягивающей катушки
Рис.2 Принципиальная электрическая схема управления цепью ленточных транспортеров
контактора 2К второго транспортера действует нормально открытый блок-контакт контактора 1К первого транспортера.
Такая простая по выполнению блокировка обеспечивает четкую взаимосвязь трех рабочих механизмов и обусловливает следующий порядок их работы: второй транспортер может быть включен в работу только после того, как будет пущен в ход первый транспортер, а третий транспортер включится только при работающем втором транспортере. Аварийное отключение первого транспортера вызовет отключение контактора 2К, так как электрическая цепь его катушки окажется разомкнутой контактом 1К; затем аналогичным путем будет отключен и контактор 3К. Таким образом, все транспортеры остановятся, и возможность завала аварийного первого транспортера будет исключена.
Наблюдение за работой механизмов облегчается введением в принципиальную электрическую схему световой сигнализации: красные сигнальные лампы КСЛ, включенные параллельно втягивающим катушкам контакторов, показывают, что данный транспортер находится в действии. Зеленые сигнальные лампы ЗСЛ, загораясь, сигнализируют, что механизм остановился.
Защита электродвигателя транспортеров осуществлена тепловыми реле.
Можно сделать вывод, что в схеме управления 3 конвейерами, есть одно слабое место – это схема сигнализации состояния конвейеров (конвейер стоит), что является существенным недостатком.
Поскольку позиции, как было сказано ранее ПТ-1 и ПТ-1А очень ответственны, то в случае неплановой остановки необходимо, как можно быстрее включить это оборудование в работу (устранив неисправность). Но для этого, как минимум требуется, как можно раньше оборудованию обратить на себя внимание со стороны технологического персонала, а в случае отказа блокировки, тем более.
Существующая световая сигнализация схемы управления конвейерами с нашей точки зрения не обладает такой возможность.
1.5 Принцип работы предлагаемой схемы сигнализации состояния оборудования
На рисунке 3 представлена схема сигнализации на примере одного параметра - остановки конвейера поз. ПТ-1 (схемасигнализации состояния поз. ПТ-1А работает аналогично).
Рассмотрим работу схемы. При отключении напряжения с катушки магнитного пускателя (КМ1) замыкается нормально-замкнутый блок-контакт 1К. При этом срабатывает реле 1Р. Через контакт 1Р1 этого реле напряжение подается на катушку центрального реле РЦ и на реле источника мигающего света МС. Через контакт РЦ1 центральное реле РЦ самоблокируется (встает на самоподхват). Одновременно замыкается контакт РЦ2 реле РЦ, через который запитывается реле 2Р.
Пульсирующий ток через нормально разомкнутые контакты МС, 1Р3, 2Р2, поступает на зеленую сигнальную лампу ЗЛС-1. Лампа горит мигающим светом. Одновременно через нормально разомкнутый контакт РЦ3 включается звонок ЗВ.
Для снятия светового (пульсирующего) и звукового сигналов предусмотрена кнопка квитации КК. При нажатии её срабатывает реле квитации РК, через нормально замкнутый контакт которого обесточивается центральное реле РЦ, реле 1Р и реле источника мигающего света МС. Лампа горит непрерывным светом через нормально замкнутый контакт 1Р3 и нормально разомкнутый контакт 2Р2. Устойчивое состояние световой сигнализации (т.е. когда лампа горит ровным светом) сохраняется до тех пор, пока замкнут контакт 1К магнитного пускателя КМ1. Как только транспортер включится, контакт 1К разомкнется, катушка реле 2Р обесточится, в результате чего нормально разомкнутый контакт 2Р2 этого реле разомкнется, в результате чего цепь на лампу сигнализации разорвется и лампа ЗЛС-1 погаснет, а схема сигнализации снова перейдет в состояние готовности для контроля остановки транспортеров поз. ПТ-1.
Рис 3. Принципиальная электрическая схема сигнализации состояния оборудования
Для проверки исправности ламп сигнализации существует кнопка опробования КО. При нажатии на кнопку опробования КО собирается электрическая цепь через нормально замкнутый контакт 2Р2 реле 2Р на лампы сигнализации ЗЛС-1 и ЗЛС-1А, а если в схеме используется больше позиций, то загораются одновременно все лампы всех параметров и горят непрерывным светом.
Достоинством предлагаемой схемы сигнализации является:
При остановке транспортера лампа сигнализации не просто горит, она мигает, то есть имеется наличие 3-го устойчивого состояния, что дает возможность ответственной позиции обратить на себя внимание со стороны технологического персонала и принять соответствующие меры.
Параллельно лампе сигнализации срабатывает звуковой сигнал, что также говорит о том, что произошла остановка ответственного оборудования.
И звуковая и световая сигнализация будут включены до тех пор, пока технологический персонал не нажмет на кнопку квитации.
Всё это дает возможность оперативно принять меры, в случае неплановой остановки оборудования, для устранения неисправности.
Данная схема может быть использована аналогичным образом при контроле работы не только конвейеров, но и другого электрооборудования (насосного парка, вентиляторов).
Работа схемы мигающего света заключается в следующем.
Принципиальная электрическая схема мигающего света из схемы сигнализации состояния электрооборудования представлена на рисунке 4.
Переменное напряжение через нормально замкнутый контакт реле РК и нормально разомкнутый контакт РЦ1 поступает на выпрямитель представляющий собой диодный мост. Выпрямленное напряжение через добавочное сопротивление Rд и нормально замкнутый контакт МС1 реле МС подаётся на катушку этого реле. Реле МС остается в выключенном состоянии, так как на добавочном сопротивлении Rд происходит падение напряжения, но в это же самое время происходит зарядка конденсатора С.
Рис.4 Принципиальная электрическая схема мигающего света из схемы сигнализации состояния электрооборудования
Как только конденсатор зарядится, он тут же отдаст свой заряд катушке реле МС, она сработает, нормально замкнутый контакт МС1 разомкнет цепь питания конденсатора С, а через нормально разомкнутый контакт МС, который включен в цепь лампы сигнализации пройдёт пульсирующий ток. Так как цепь конденсатора была разорвана, то катушка после включения исчерпав заряд конденсатора сразу обесточится, тем самым вновь переведя схему мигающего света в исходное состояние. Конденсатор будет заряжаться, и разряжаться, а реле срабатывать и выключаться до тех пор, пока как было сказано ранее, технологический персонал не нажмет на кнопку квитации.
Технические характеристики конденсатора (ёмкость 40 мкФ) и резистора (сопротивление 1,6 кОм) были подобраны опытным путем таким образом, чтобы в результате получить пульсирующий ток в цепи лампы сигнализации, а лампа сигнализации наглядно, через короткие промежутки времени (доли секунд) четко меняла бы свое состояние (горит – гаснет) создавая 3-е устойчивое состояние.
Заключение
Рассмотрев одну из стадий технологического процесса ПМУ и проанализировав существующие схемы управления работой оборудования были выявлены слабые места в схеме управления оборудованием (ленточными конвейерами).
Предложены пути решения данной проблемы с помощью разработанной схемы сигнализации состояния оборудования.
Достоинством предлагаемой схемы сигнализации является:
1. При остановке транспортера лампа сигнализации не просто горит, она мигает, то есть имеется наличие 3-го устойчивого состояния, что дает возможность ответственной позиции обратить на себя внимание со стороны технологического персонала и принять соответствующие меры.
2. Параллельно лампе сигнализации срабатывает звуковой сигнал, что также говорит о том, что произошла остановка ответственного оборудования.
3. И звуковая и световая сигнализация будут включены до тех пор, пока технологический персонал не нажмет на кнопку квитации.
4. Всё это дает возможность оперативно принять меры, в случае неплановой остановки оборудования, для устранения неисправности.
Данная схема может быть использована аналогичным образом при контроле работы не только конвейеров, но и другого электрооборудования (насосного парка, вентиляторов).
Список использованных источников и литературы
1. Жуховицкий Б.Я. Примеры и задачи по электротехнике: – М. : Энергия, 1979
2. Котикона В.И. Электроника в вопросах и ответах: – М.: Радио и связь, 1984
3. Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок. Учеб. пособие. – М.: Высшая школа, 2010
4. Постоянный технологический регламент производства минеральных удобрений № 210-04-2010