Пенопласт

 

Соотношение размеров мешалки: D/d=3; b/d=0,2; l/d=0,25; B/d=0,1,

где   d - диаметр мешалки (диаметр окружности, омываемой концами лопастей);

l - длина лопастей;

b - ширина лопастей;

В - ширина отражательной перегрузки.

 

Система уравнений и  полученные результаты, учитывающие исходные данные:

Обозначение 1	Расчетная формула 2	Результат 3	Размерность 4
Диаметр мешалки
D	D/3	0,67	м
Принимаем n=2об/c
Окружная скорость
u	n*π*d	2,1	м/c
Центробежный критерий Re
Re		2346,8
Критерий Kn=f(Re)=6
Рабочая мощность мешалки
N		1132,1	Вт
Перевод 3,8142кВт Принимаем η=0,9500 и привода  η=0,8
Мощность, потребляемая двигателем
Nдв		1,4	кВт
Установочная мощность
Nуст		1,6	кВт

 

Мощность двигателя  мешалки на производстве 17,5 кВт

Оставляем мощность такой же, т.к. во время технологического процесса вязкость системы может изменяться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Система управления проектируемого производства

 

Проблеме комплексной  автоматизации и механизации  технологического процесса в  настоящее  время на производстве  уделяют большое внимание.

Внедрение элементов автоматизации в технологический процесс позволяет: улучшить условия труда, предупредить загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами, снизить уровень производственных травм и аварийных ситуаций в производстве, уменьшить затраты на сырье и энергию, повысить качество выпускаемой продукции, снизить ее себестоимость, уменьшить процент брака и отходов.

Для управления технологическими параметрами проектируемого технологического процесса (температура пара, температура  воздуха в сушилке, объём гранул), рекомендуется использовать более  современную систему управления. Это объясняется сложностью и высокой скоростью протекания технологических процессов, а также чувствительностью их к нарушению режима, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых, веществ и т.д. По мере осуществления механизации производства сокращается тяжелый физический труд, уменьшается численность рабочих, непосредственно занятых в производстве, увеличивается производительность труда и т.д.

Комплексная автоматизация  процессов химической технологии предполагает не только автоматическое обеспечение нормального хода этих процессов с использование различных автоматических устройств (контроля, регулирования, сигнализации и др.), но и автоматическое управление пуском и остановом аппаратов для ремонтных работ и в критических ситуациях.

Задачи, которые решаются при автоматизации современных химических производств, весьма сложны. От специалистов требуется знание не только устройства различных приборов, но и общих принципов составления систем автоматического управления.

 

4.1 Выявление параметров, требующих автоматической стабилизации

Сущность   процесса   парового   формования   (вспенивания)   изделий   из пенополистирола  заключается  в  тепловой  обработке     предварительно вспененных гранул,  помещенных в замкнутый объем пресс-формы,  в результате которой они дополнительно расширяются (т.е. вспениваются) и спекаются между собой, образуя изделие.

Цель управления процесса предвспенивания – получение 
целевого продукта заданного объема и заданной плотности. Основным 
показателем процесса является объем вспененных гранул, который 
достигается путём воздействия пара на гранулы полистирола. Регулирующее 
воздействие на объём гранул осуществляется изменением расхода 
подаваемого пара. Критерием управления (показателем  эффективности – ПЭ)      процесса      выступает     параметр, определяющий  качество продукта или его количество, которые должны соответствовать ГОСТу 15588-86.

Цель управления процесса сушки – получение материала заданной влажности. Основным показателем процесса принята температура (как косвенный показатель влажности) в слое высушиваемого материала. Регулирующие воздействия при стабилизации температуры осуществляется изменением расхода влажного материала. С целью поддержания высоты кипящего слоя стабилизируется гидродинамическое сопротивление слоя, т.е. перепад давлений до и после решетки, воздействием на электродвигатель питателя подачи материала. Предусматриваются стандартные узлы регулирования разрежения, начальной температуры сушильного агента, его расхода.

 

 

4.2 Выбор параметров контроля, сигнализации и защиты

Применение средств  контроля, сигнализации и защиты технологических  параметров данного технологического процесса, позволяет достичь технологическую и экологическую безопасность работы производства, а так же получить высокий выход качественной продукции.

Выбор параметров для  автоматического контроля данного  производства основывается на том, чтобы  при минимальном числе таких  параметров они давали бы наиболее полное представление о ходе технологического процесса. Контролю подлежат нерегулируемые режимные и входные параметры, или параметры, значение которых нельзя или нецелесообразно отрегулировать, но можно визуально проконтролировать с помощью определённых средств автоматизации. С изменениями таких параметров в объект могут поступать возмущающие воздействия:

• частота вращения электродвигателя предвспенивателя (влияет на равномерность вспенивания гранул);
• уровень сырья в предвспенивателе (влияет на плотность вспененных гранул);
• расход   пара,   поступаемого      в   предвспениватель  (влияет   на   плотность вспененных гранул);
• расход горячего воздуха поступаемого в сушилку;
• давление масла в гидроцилиндрах механизма смыкания полуформ.

 

 

 

 

 

 

4.3 Выбор  технических средств, реализующих  функции управления

Средства, автоматизации, используемые па данном производстве, являются современным контрольно-измерительным оборудованием и представлены в таблице № 1 данного раздела.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4 Оформление  функциональной схемы автоматизации

Функциональная      схема      автоматизации      изображена      совместно      с гехнологической   схемой   процесса   в   соответствии   с   требованиями   ГОСТ 21.404-85. Сама схема приведена на листе №1 графической части дипломного проекта.

 

Спецификация средств  автоматизации

Таблица 1

Наимен. или позиция технологического аппарата	Контролируемый, сигнализируемый или регулированный параметр	Номер позиции средств автоматизации	Тип и марка  средств автоматизации краткая техническая характеристика	Примечание
Бункер растарочной упаковки	Контроль  сигнализация      уровня (40-80%)	1-1       1-2         1-3	Сигнализатор уровня типа CУC в комплекте   Первичный преобразователь  ПП-1   Первичный преобразователь  ПП-2     Вторичный преобразователь  ВПР
Предвспениватель	Контроль сигнализации и регулирования уровня(2-5%)	3-1       3-2       3-3       3-4	Сигнализатор уровня типа CУC в комплекте     Первичный преобразователь  ПП-1   Первичный преобразователь  ПП-1   Вторичный преобразователь  ВПР   Пусковая аппаратура для управления электродвига-телем ПМЕ-122
Электродвигатель смесителя	Дистанционное управление	4-1           5-2	Пусковая аппаратура для управления электродвига-телем ПМЕ-122   Кнопочный выключатель  КУ-123-12
Предвспениватель	Контроль сигнализации давления	5-1	Электроконтакт- ный манометр типа ЭКМ-17
Предвспениватель	Контроль регулирования  уровня	6-1       6-2       6-3	Сигнализатор уровня типа СУС Первичный преобразователь  ПП-1   Вторичный преобразователь  ВПР   Пусковая аппаратура для управления электродвига-телем ПМЕ-122
Трубопровод	Регулирование расхода пара	6-4	Запорный клапан 22НЖ629п.1	С электро-приводом
Сушилка	Контроль, регулирование  материала Т=40-50’C	7-1           7-2                     7-3           5-2	Термоэлектри-ческий Преобразователь температуры  ТХК-0515. Предел измерений 0-600’C   Вторичный прибор с записью информации. На дисковой диаграмме в полярных коорд. Типа ДИСК-250, мод. 42-11, с бесконтактным регулирующим устройством 41-21   Пусковая аппаратура для управления электродвигате-лем ПМЕ-122   Кнопочный выключатель  КУ-123-12	Электроды хромелько-пель
Сушилка	Контроль, сигнализация давления(0.3-0.5 кгс/см2)	8-1         8-2           8-3	Электроконтакт-ный манометр типа ЭКМ-17     Пусковая аппаратура для управления электродвигате-лем ПМЕ-122   Запорный клапан 22НЖ629п.1	С электропри-водом
Сушилка	Контроль, сигнализация перепада давления	9-1       9-2                     9-3	Преобразователь разности давлений Сапфир-22ДД, мод 2410 Вторичный прибор с записью информации. На дисковой диаграмме в полярных коорд. Типа ДИСК-250, мод. 4211, с бесконтактным регулирующим устройством 4121   Пусковая аппаратура для управления электродвигателем  ПМЕ-122	кл.т.0,5
Трубопровод	Контроль, сигнализация расхода СА(2000-6000 см2/час)	10-1         10-2	Сужающее устройство ДК6-50       Преобразователь разности давлений Сапфир-22ДД, мод 2410	кл.т.0,5
Бункер вспененных гранул	Контроль, сигнализация уровня	12-1         12-2         12-3       12-4	Сигнализатор уровня типа СУС в комплекте   Первичный преобразователь  ПП-1     Первичный преобразователь  ПП-1     Вторичный преобразователь  ВПР     Пусковая аппаратура для управления электродвигате-лем ПМЕ-122
Мерник	Контроль, сигнализация и регулирование уровня	13-1         13-2       13-3           13-4	Сигнализатор уровня типа СУС в комплекте   Первичный преобразователь  ПП-1     Первичный преобразователь  ПП-1     Вторичный преобразователь  ВПР   Пусковая аппаратура для управления электродвигате-лем ПМЕ-122
Мерник вторичного сырья	Контроль, сигнализация уровня	14-1       14-2       14-3           14-4	Сигнализатор уровня типа СУС в комплекте   Первичный преобразователь  ПП-1   Первичный преобразователь  ПП-1   Вторичный преобразователь  ВПР       Пусковая аппаратура для управления электродвигате-лем ПМЕ-122
Электродви-гатель питателя	Контроль частоты вращения	15-1     5-2	Первичный прибор 7ТЭ 4-8Тц   Кнопочный выключатель  КУ123-12
Электродви-гатель смесителя	Контроль частоты вращения	16-1           5-2	Пусковая аппаратура для управления электродвигате-лем ПМЕ-122   Кнопочный выключатель  КУ123-12
Электродви-гатель	Контроль частоты вращения	17-1       5-2	Пусковая аппаратура для управления электродвигате-лем ПМЕ-122   Кнопочный выключатель КУ123-12
Электродви-гатель	Контроль частоты вращения	18-1           5-2	Пусковая аппаратура для управления электродвигате-лем ПМЕ-122   Кнопочный выключатель  КУ123-12
Гидроци-линдр механизма смыкания полуформ	Контроль, сигнализация давления	19-1       19-2	Электронный манометр типа ЭКМ-17   Пусковая аппаратура для управления электродвигате-лем ПМЕ-122
Формовочная машина	Контроль, регулирование  расхода пара	20-1       20-2       20-3       20-4	Сигнализатор уровня типа СУС в комплекте   Первичный преобразователь ПП-1   Первичный преобразователь  ПП-1   Вторичный преобразователь  ВПР     Пусковая аппаратура для управления электродвигате-лем ПМЕ-122     Запорный клапан 22НЖ629.п.1	С электропри-водом
	Дистанционное управление электродвига-телем	S1-S5     HL1-HL16	Кнопка со встроенной лампой   Лампы сигнальные

 

 

 

5. Безопасность  и экологичность производства

5.1 Выбор  и краткое описание объекта анализа

Для анализа выбран производственный участок цеха но изготовлению пенополистирольных блоков, на котором происходит растаривание сырья, подготовка сырья и само формование изделий.

На данном участке  используется оборудование для вспенивания  сырья, силосы для выдержки предвспененного  сырья, пресс-форма. Из веществ применяется  гранулированный вспенивающийся полистирол, пентан и изопентан.

 

5.2 Анализ  потенциальной опасности цеха для персонала и окружающей среды

5.2.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов

Согласно   ГОСТу   120003-74   опасные   и   вредные   производственные

факторы     делятся     на     четыре     группы:      физические,     химические, биологические и психофизиологические.

 В     производстве    изделий    из    пенополистирола    возможно    действие физических, химических и психофизиологических  факторов.

Непосредственно при  работе оборудования возможны следующие  опасные физические факторы, а именно:

• подвижные устройства;
• повышенная температура поверхностей оборудования;
• высокое      напряжение    в    электрической    цепи,    замыкание    которой может произойти через тело человека;
•         накопление зарядов статического электричества;

        повышенный уровень шума.

 

 

Химически опасные  и вредные факторы.

Одним из таких вредных  факторов, влияющих на здоровье персонала, является выделение в окружающую среду токсичных веществ, которые оказывают при непосредственном контакте отрицательное влияние на организм человека.

 

Опасные психофизиологические факторы.

Вызваны физическими  и нервно-психическими перегрузками (перенапряжение зрения, монотонность труда)

Характеристика работы: трудовая деятельность оператора связана с ходьбой перемещением и переносом тяжестей, сопровождается умеренным физическим напряжением, а также с визуальным контролем технологических параметров процесса.

 

Токсические свойства веществ

Таблица 6.1

Наименование сырья, полупродуктов	Характеристика токсичности	ПДК в воздухе рабочей  зоны, мг/м	Класс опасности
Полистирол вспенивающийся с поверхностной обработкой	Нетоксичен при нормальных условиях. Пыль вызывает раздражение слизистой оболочки носа и глотки.
Пентан	Может всасываться в  организм при вдыхании паров и  через рот.  Проглатывание жидкости может вызвать аспирацию  в легких с риском возникновения химического  воспаления легких. Вещество может оказывать действие на ЦНС.  Повторный или длительный контакт с кожей может  вызвать дерматит.	300	4
Изопентан	Изопентан вызывает недомогание, головокружение, сонливость.	300	4
Стирол	Пары вызывают раздражение  слизистой оболочки глаз, носа и  глотки.	10

 

 

5.2.2 Анализ возможности возникновения чрезвычайных ситуаций

В цехе возможны следующие  ЧС: пожар, аварии, связанные с отключение электроэнергии, воды, вентиляции.

 

Пожаровзрывоопасные и токсические свойства сырья, полупродуктов, готового продукта и отходов производства

                                                                                                     Таблица 6.2

 

Наименование сырья, полупродуктов, готового продукта и отходов производства	Температура, С			Пределы взрываемости,  об% или г/м  3
	Вспышки	Воспламенения	Самовоспламенение	Нижний	Верхний
1	2	3	4	5	6
Полистирол Вспенивающийся с поверхностной  обработкой		71	435	31
Пентан	46-70	70-109		1,4об%	8,0об%
Изопентан	46-70	70-109		1,4об%	8,0об%
Стирол	34	490		1,05об%	7,1об%

 

1. Полистирольная пыль, взвешенная в воздухе, образует  взрывоопасные смеси, может присутствовать  в складских помещениях при  операциях загрузки бункеров  предвспенивателя и в зоне  приемных устройств предвспенивателя.

2. Пентан выделяется  при переработке и хранении  ППС.

3. Стирол выделяется  при перегреве оборудования за  счет испарения остаточного мономера  переработки (Ткип=145,2°С) или разложении полимера ППС (Т =200-250°С). При перегреве оборудования в воздух рабочей зоны в процессе переработке пенополистирола также может выделяться базальдегид (ПДК =5.0 мг/м, класс опасности – 4), этилбензол (ПДК =50 мг/м, класс опасности – 3).

4.Галогенопроизводные  (бром- , хлор- ) углеводороды, используемые как добавка к ППС в качестве антиперенов (около 0,5% масс), токсичны, имеют температуру кипения выше 300’C. Выделяются при перегреве оборудования и горении ППС. ПДК бром-, хлорпроизводных углеводородов 0,5 мг/м³.

Завод расположен в Москве, поэтому стихийные природные  бедствия маловероятны.

 

5.2.3. Анализ  воздействия на окружающую среду