1. Основание для разработки проекта
С целью повышения эффективности развития дорожных сетей в нашей стране предусматривается скоростное строительство заводов по производству дорожной одежды из асфальтобетона.
Асфальтобетонный завод (АБЗ) - это сложнейшая система, состоящая из комплекса машин, оборудования, со сложной автоматизированной частью производства.
Производство асфальтобетонной смеси - это один из самых энергоемких процессов дорожного строительства. От состояния всего парка машин и оборудования зависит расход топлива - энергетических ресурсов.
Основными условиями, определяющими эффективность этих машин и оборудования, является соответствие их конкретным условиям строительства, степень использования, уровень производственной и технической эксплуатации, а также квалификация обслуживающего персонала. Для выполнения задачи сокращения сроков строительства, повышения его качества и снижения себестоимости необходимым условием являться обеспечение полного и эффективного использования всех машин и оборудования, входящих в состав асфальтобетонных заводов.
2. Структура АСУ АБЗ
автоматизация асфальтобетонный завод
Согласно Закону системности любая система, с одной стороны может, быть системой среди себе подобных, т.е. состоять из множества взаимосвязанных и взаимодействующих элементов (агрегатов, модулей, комплексов, подсистем); с другой стороны, может быть подсистемой некоторой более сложной системы.
АСУ АБЗ представляет собой комплекс оборудования автоматики и управления, а также персональный компьютер (ПК) с предустановленным программным обеспечением (ПО).
Основная аппаратная часть системы включает в себя шкафы управления, рабочую станцию и ПК. Кроме того в состав АСУ входят различного рода исполнительные механизмы и датчики.
Система обеспечивает комплексную и всестороннюю автоматизацию технологического процесса производства асфальта по заданному рецепту. Кроме того, предусмотрена возможность облегченного сервисного обслуживания АБЗ за счет автоматизации.
Рабочее место оператора АБЗ состоит из системного блока (непосредственно компьютера), широкоформатного ЖК-монитора, манипулятора типа «мышь», клавиатуры, источника бесперебойного питания (ИБП) и комплекта сетевых и соединительных шнуров. Кроме того рабочее место оператора включает в себя комплекс индикаторных ламп и указателей, а также управляющих тумблеров-включателей, установленных на дверцах электроаппаратных шкафов.
Рисунок 2.2 - Структурная схема АСУ АБЗ
1 - рабочая станция, 2 - ПК оператора, 3 - блок бесперебойного питания, 4, 5 - шкафы электроаппаратные, 6 - тензометрические датчики веса, 7 - датчики температуры, 8 - датчик положения СКИПа, 9 - датчик наличия продукта, 10 - нагревательные элементы, 11 - исполнительные механизмы.
Рабочая станция 1 представляет из себя контроллер с подключенными к нему дополнительными модулями расширения.
Шкафы электроаппаратные 4, 5 содержат автоматические выключатели, электромагнитные пускатели, реле электротепловые токовые.
Дозирование производится с помощью контроллеров систем автоматического управления по запрограммированным рецептурам в соответствии с заданным расходом каждого материала и выполняется в весовых дозаторах на тензометрических датчиках 6. Сигнал с них в аналоговом виде передается на рабочую станцию в соответствующий модуль расширения.
Температура отходящих газов, каменных материалов и битума контролируется с помощью датчиков температуры. В качестве датчиков температуры обычно используются термоэлектрические преобразователи
3. Описание внешней среды
Внешняя среда в рамках системного анализа представляет собой множество действующих вне системы элементов (объектов) любой физической природы, оказывающих существенное, но не целенаправленное влияние на систему или находящихся под её воздействием.
АСУ АБЗ - открытая система, так как она связана с внешней средой. В АСУ АБЗ сигналы поступают извне - с оборудования завода, и поступают во внешнюю среду - на исполнительные механизмы.
Факторы внешней среды АБЗ:
Экономической фактор внешней среды позволяет понять то, как формируются и распределяются ресурсы. Оно предполагает анализ таких характеристик, как величина валового национального продукта, темп инфляции, уровень безработицы, процентная ставка, производительность труда, нормы налогообложения, платежный баланс, норма накопления и т.п. Так, например, вклад автомобильного транспорта в ВНП в России составляет от 7 до 12%. Инвестиции в дорожное строительство дают хороший экономический эффект, так как по причине слабого развития сети автомобильных дорог и их неудовлетворительного технического состояния, высокого уровня загрузки дорог автотранспортом, вызванного этими причинами снижения скорости движения автомобилей, высокого уровня аварийности значительно снижается скорость оборота денег, вложенных в перевозимый товар. В России один миллион дополнительных инвестиций в дорожное хозяйство обеспечивает экономический эффект от 6 до 40 миллионов рублей прироста валового регионального продукта.
Правовое регулирование предполагает изучение законов и других нормативных актов, устанавливающих правовые нормы и рамки отношений, дает организации возможность определить для себя допустимые границы действий во взаимоотношениях с другими субъектами права и приемлемые методы отстаивания своих интересов. Правовое регулирование следует рассматривать наряду с политической составляющей внешней среды, так как для сырьевой экономики правовое регулирование является результатом политических решений. Регулирование дорожного хозяйства в значительной части вопросов осуществляется нормативными актами Правительства Российской Федерации. Это касается классификации дорог, порядка создания автомобильных дорог общего пользования и платных автомобильных дорог, порядка функционирования дорог, ответственности органов управления автодорогами. В целом можно говорить о том, что существующее состояние нормативно-правовой базы регулирования дорожного хозяйства выступает сдерживающим фактором развития автомобильного строительства. Социальный фактор. От развития дорожного строительства в стране напрямую зависит качество жизни населения, так как чем лучше состояние дорог, тем комфортнее и безопаснее чувствуют себя люди на дорогах.
Анализ технологического фактора позволяет своевременно увидеть те возможности, которые развитие науки и техники открывает для производства новой продукции, для усовершенствования производимой продукции и для модернизации технологии изготовления и сбыта продукции. Так, введенная несколько лет назад в технологический процесс производства асфальтобетона автоматизированная система позволила повысить производительность асфальтосмесительных установок и повысить качество получаемого продукта.
Анализ покупателей, как компонентов непосредственного окружения организации, в первую очередь имеет своей задачей составления профиля тех, кто покупает продукт, реализуемый организацией.
Анализ поставщиков направлен на выявление тех аспектов в деятельности субъектов, снабжающих организацию различным сырьем, полуфабрикатами, энергетическими и информационными ресурсами, финансами, от которых зависят эффективность работы организации.
Изучение конкурентов направлено на то, чтобы выявить слабые и сильные стороны конкурентов
4. Технологический процесс АБЗ
Холодные и влажные песок и щебень подаются со склада в бункеры агрегата питания погрузчиками, кранами с грейферным захватом или конвейером. Из бункеров агрегата питания песок и щебень непрерывно подаются питателями в соответствии с требуемой производительностью на сборный ленточный конвейер, расположенный в нижней части агрегата питания. Со сборного конвейера материалы поступают на наклонный ковшовый элеватор (или конвейер), который загружает холодные и влажные песок и щебень в сушильный барабан. В барабане песок и щебень высушиваются и нагреваются до рабочей температуры. Материалы нагреваются за счет сжигания в топках сушильных агрегатов жидкого или газообразного топлива. Жидкое топливо хранится в специальных баках, в которых оно нагревается и подается насосом к форсункам сушильного барабана. Образующиеся при сжигании топлива и просушивания материалов горячие газы и пыль поступают в пылеулавливающую систему, в которой пыль осаждается и затем направляется в сортировочное устройство и дозируется совместно с песком.
Нагретые до рабочей температуры песок и щебень из сушильного барабана поступают на элеватор и подаются им в сортировочное устройство смесительного агрегата, где материалы разделяются на фракции по размерам зерен и подаются в бункера для горячего материала. Из этих бункеров песок и фракции щебня поступают в дозаторы.
Необходимый для приготовления смеси минеральный порошок поступает в смесительный агрегат из агрегата минерального порошка, включающего оборудование для хранения и транспортировки этого материала. Заданное содержание минерального порошка в смеси обеспечивается дозаторами агрегата минерального порошка или смесительного агрегата.
Битум разогревается в хранилище до жидкотекучего состояния нагревательно-перекачивающим агрегатом и подается в нагреватель битума, где он обезвоживается и нагревается до рабочей температуры. Обезвоженный и нагретый до рабочей температуры битум транспортируется насосами по битумопроводам на хранение в битумные цистерны. К смесительному агрегату битум подается и нагревателя битума или битумных цистерн. Поступающий к смесительному агрегату битум дозируется и вводится в смеситель. Оборудования для битума обогревается теплоносителями, получаемым или нагреваемым в отдельном агрегате. Все поданные в смеситель компоненты перемешиваются и готовая продукция выгружается в автосамосвалы или направляется подъемниками в бункер для готовой смеси.
Работой асфальтосмесительных установок управляют из кабины.
Рисунок 1. Технологическая схема АБЗ :
1 - расходный склад щебня и песка; 2 - склад минерального порошка; 3 - холодный элеватор; 4 - сушильный барабан; 5 - горячий элеватор; 6 - битумохранилище; 7 - битумоплавильная батарея; 8 - установка для приготовления поверхностно-активных добавок; 9 - цилиндрический грохот; 10 - горячий бункер; 11 - бункер весовой дозировки; 12 - мешалка; 13 - элеватор для подачи минерального порошка; 14 - пульт управления; 15 - питатель; 16 - лоток для сброса щебня
5. Состав и обоснование применяемого оборудования
Выбор установки
Имея часовую производительность, выбираем: Установку Д-617-2
Тип установки - стационарная периодического действия
Производительность 50 т/час
С установленной мощностью:
- электродвигателей 300 кВт
- электронагревателей 170 кВт
Расход топлива 650 кг/час
Масса 150 т
Габаритные размеры:
Длина 43 м
Ширина 32 м
Высота 20 м
Состав комплекта установки:
Агрегат питания Д-587А-1
- общая вместимость бункеров 16 м3
- количество бункеров 4 шт.
- тип дозатора питателя электровибрационный
- производительность дозатора питателя 80-120 т/час
- габаритные размеры в рабочем положении :
длина 10 м
ширина 2.86 м
высота 3.21 м
- установленная мощность 5.5 кВт
- масса 6.31 т
Агрегат сушки и нагрева песка и щебня Д-620-1
- производительность по сухому материалу 50 т/час
- конечная температура материалов +2000 С
- размеры сушильного барабана:
длина 8.5 м
диаметр 1.8 м
- масса 26.8 т
- установленная мощность 100.8 кВт
Топливный бак Д-595
- вместительность бака (мазут) 5250 л
- способ нагрева топлива пар
- расход пара 1200 кг/час
- производительность 600 кг/час
- габаритные размеры:
длина 3.3 м
ширина 1.8 м
высота 2.1 м
- масса 1.15 т
Смесительный агрегат Д-619А
- производительность 50 т/час
-масса перемешиваемой массы 1.2 т
- вместимость “горячего бункера” 25 м3
- установленная мощность 76 кВт
- тип дозатора битума объемный
- габаритные размеры:
длина 11.6 м
ширина 8.5 м
высота 5.9 м
- масса 25.76 т
Агрегат минерального порошка ДС-60
- вместимость 20 м3
- производительность 22.4 т/час
- тип транспортного средства механический
- габаритные размеры:
длина 6.6 м
ширина 3.7 м
высота 14.0 м
- масса 6.65 т
Агрегат подогрева битума в хранилище Д-592-2
- производительность при нагреве до 900 6 т/час
- расход пара 560 кг/час
- давление пара 0.8 мПа
- мощность электродвигателя 5.5 кВт
- масса 3.1 т
Агрегат обезвоживания и подогрева битума до рабочей температуры Д-649
- вместимость основного агрегата 29 м3
- вместимость расходных котлов 30х3 м3
- производительность 10 т/час
- установленная мощность:
электродвигателей 24.5 кВт
электронагревателей 189 кВт
- масса 22 т
Расходная емкость готового битума Д-594
- вместимость цистерны 30 м3
- способ нагрева битума паровой
- сохраняемая температура битума +900 С
- масса 13.9 т
Бункер готовой смеси ДС-62
- максимальная масса смеси в бункере 50 т
- габаритные размеры в рабочем положении:
длина 16.64 м
ширина 4 м
высота 12.75 м
- масса 13.2 т
Кабина управления ДС-95
6. Энергетическое и водяное обеспечение
Для энергетического обеспечения работы всех агрегатов и установок, а также освещения на территории АБЗ расположена трансформаторная подстанция. Её мощность рассчитана и достаточна для проектируемого АБЗ.
Паровое и водяное снабжение обеспечивает котельная, расположенная на территории АБЗ. Паровой способ применяется для нагрева битума в складах, а также обогрева битума и насосов. Паровой способ исключает возможность коксования.