Проект системы управления процессом производства майонеза

Проект системы управления процессом производства майонеза

Введение

К основным задачам автоматизации на предприятии относятся: повышение производительности труда в результате сокращения численности обслуживающего персонала и увеличение выработки продукции на агрегатах и в цехах на тех же площадях; устранение труда человека на участках с тяжелыми условиями труда (где повышенная запыленность воздуха, где высокий уровень шума, и т. д. ); общее повышение культуры труда, в том числе и управленческого, облегчение его условий; совершенствование технологического процесса, направленного на повышение единичной мощности агрегатов, а также на улучшение качества продукции. Все это невозможно без средств и системы автоматизации.

Поэтому необходимо создавать и широко внедрять комплексные автоматизированные системы управления (системы позволяющие предполагать не только автоматическое обеспечение нормального хода процесса с использованием различных автоматических устройств (контроля, регулирования, сигнализации и др.), но и автоматическое управление пуском и остановом аппаратов для ремонтных работ и в критических ситуациях. ) на основе применения современных технических средств и вычислительной техники, а также современные способы управления, базирующихся на использовании микроэлектроники, вычислительной технике, новейших приборов, всей индустрии информатики.

Таким образом, перед нами была поставлена цель - спроектировать такую систему управления процессом производства майонеза, которая будет обладать высокой надежностью и эффективностью.

Общее ознакомление с предприятием

История Группы компаний берёт начало от ЗАО "Синтез". Это предприятие занималось выпуском минизаводов по производству подсолнечного и сливочного масла, сгущенного молока, а так же создало по голландской технологии завод по производству песчано-цементной плитки для наружных отделочных работ. В 1994 году руководство ЗАО "Синтез" приобрело контрольный пакет акций АО "Эфирное" и получило управление над одним из старейших в России заводов (основанного еще в 1897 году) по производству кориандрового и анисового масла, которое использовалось крупнейшими мировыми производителями душистых веществ. Одним из названий завода было "Эфирный комбинат", и сокращение этого названия дало название всей Группе компаний - "ЭФКО".

В 1897 году в слободе Алексеевка рижским купцом Карлом Габеркорном был построен самый крупный по тем временам завод по переработке аниса. Завод был расположен в удобном месте, на въезде в Алексеевку со стороны волостей, выращивающих наибольшее количество аниса. На заводе применялась передовая на то время технология. Здесь перерабатывались анис, кориандр, фенхель, чабрец, полынь.

В годы гражданской войны завод утратил свое значение, - помещения завода стали использоваться под различные военные и административные нужды, пустующие здания использовались под конюшни.

Восстановление завода началось в 1923 году. Были собраны работавшие на заводе в довоенное время специалисты, установлено новое оборудование, отремонтированы цеха. В 1929 году завод достиг поразительной по тому времени производительности - 48 тонн кориандра в сутки, а к 1935 году это цифра поднялась до 96 тонн.

С ростом переработки кориандра возникла проблема использования обезэфиренных отходов. Строительство маслоэкстракционного завода для переработки обезэфиренного кориандра началось в Алексеевке в 1933 году рядом с действующим заводом эфирных масел.

С началом работы МЭЗа, после слияния двух заводов образовался Алексеевский эфиромаслоэкстракционный комбинат, который производил три вида конечной продукции: кориандровое эфирное масло, кориандровое жирное масло и кориандровый шрот. В 1935 году на заводе была организована научно-техническая лаборатория.

Процесс постоянного развития и совершенствования комбината остановила Великая Отечественная война.

В 1953 году был спроектирован более производительный непрерывно-действующий аппарат, который один в состоянии переработать до 240 тонн кориандра в сутки.

В 1956 году комбинат из сезонного превратился в предприятие, работающее круглый год.

В 1972 году коллектив комбината отмечал 75-летний юбилей своего предприятия. Успехи комбината были отмечены высокой правительственной наградой - орденом "Знак Почета".

В начале 1983 года на территории комбината был открыт цех по производству косметической продукции.

Изменившаяся в конце 80х - начале 90х годов политическая и экономическая ситуация в России внесла коррективы в жизнь комбината. Новый этап в жизни комбината наступил в 1994 году, когда Акционерное общество закрытого типа "Синтез" стало владельцем контрольного пакета акций АО "Эфирное". В августе 1994 года Генеральным директором АО "Эфирное" был избран Валерий Николаевич Кустов, работавший ранее руководителем АОЗТ "Синтез".

Основополагающими видами деятельности были выбраны производство и бутылирование подсолнечного масла, а также строительство комбикормового завода на территории предприятия.

Для обеспечения устойчивой загрузки предприятия качественным сырьем на протяжении всего года были арендованы, а затем и приобретены, пять элеваторов.

После приобретения эфирного комбината старые цеха его были отремонтированы, а для организации производства были отстроены новые помещения. Благодаря применению современных технологий и импортного оборудования производственные процессы на комбинате стали полностью автоматизированы.

В августе 1998 года начал работу майонезный цех, в сентябре 2000 года - цех по расфасовке сливочного масла, а в ноябре 2001 - цех по производству кетчупа.

В мае 2002 года открылся завод "ЭФКО-Слобода" по производству промышленных жиров, на организовано производство целого спектра высококачественной продукции, необходимой для российской пищевой промышленности (кондитерские жиры, заменители молочного жира, тугоплавкие маргарины, мягкие масла).

В 1999 году Группа компаний занялась инвестициями в сельское хозяйство. Была создана управляющая компания "Эфко-ресурс". Сегодня аграрно-инвестиционный комплекс группы компаний "ЭФКО" объединяет 30 хозяйств Белгородской и Воронежской областей.

Для решения задач управления грузопотоками по отправке готовой продукции в Торговые дома и другим потребителям, по обеспечению производства сырьем, материалами, комплектующими, а также по перевозкам сельскохозяйственной продукции реформируемых хозяйств создана собственная транспортная служба, которая координирует деятельность собственного и привлеченного автомобильного, речного и железнодорожного транспорта и является основой комплекса логистики группы компаний "ЭФКО".

Задачи стратегического планирования решаются управляющей Аграрно-промышленной инвестиционной компанией "ЭФКО" (АПИК "ЭФКО"), которая осуществляет руководство шестью основными функциональными комплексами.

Аграрно-инвестиционный комплекс <#"579757.files/image001.gif">

1.Порт RS-48S

2.Порт RS-232

3.Монтажное отверстие

4.Сверху-вниз (Клемы питания (+Vs,GND)JMT,COM, клемы последовательного порта (Da1a+,Data-M

5.Индикатор диагностики

6.Извлекаемая клемная колодка (V0*1V0-,V1+,V1-,...,V7*,V7-)

Рис .4.1. Габаритные размеры микроконтроллера ADAM-5000, мм.

Описание основных блоков контроллера:

Блоки центрального процессора:

=>ADAM-5000/485 - Блок процессора устройства распределенного сбора данных и управления с интерфейсом RS-485. Устройство ADAM-5000/485 объединяются в сеть на базе стандарта EIA RS-485, который является одним из наиболее распространенных промышленных стандартов двунаправленной последовательной передачи данных по симметричной двухпроводной линии связи. Стандарт EIA RS-485 ориентирован на применение в промышленных условиях для высокоскоростной передачи информации на большие расстояния.

· тип процессора: 80188, 16-разрядный.

· объем ОЗУ: 32 кбайт.

· объем флэш-ПЗУ: 128 кбайт.

· количество обслуживаемых модулей ввода-вывода: до 4.

· сторожевой таймер: встроен.

· мощность потребляемая блоком процессора: 1,0 Вт.

· дополнительный порт последовательной связи: RS-232C. =>ADAM-5000/CAN - Блок процессора устройства распределенного сбора

данных и управления с интерфейсом CAN. В устройствах серии ADAM-5000/CAN для организации сетевого взаимодействия реализован один из наиболее популярных стандартов промышленных сетей - CAN (Controller Area Network - сеть уровня контроллеров), который устанавливает правила обмена данными между контроллерами, датчиками и исполнительными механизмами. CAN является системой последовательной передачи данных, в которой обмен информацией между узлами осуществляется в широковещательном режиме.

До 256 устройств ADAM-5000/CAN может быть объединено в сеть на базе двухпроводной линии связи с использованием повторителей ADAM-4515

ADAM-425/4515: преобразователь RS-232C/CAN с гальванической развязкой, повторитель сигналов интерфейса CAN.

=>ADAM-5510 - Микроконтроллер программируемый IBM PC совместимый.

·   тип процессора: 80188, 16-разрядный.

·   объем ОЗУ: 256 кбайт.

·   объем флеш-ПЗУ: 256 кбайт.

·   операционная система: ROM-DOS во флеш-ПЗУ.

·   часы реального времени: встроенные.

·   интерфейс последовательной связи: RS-485.

·   напряжение изоляции интерфейса: 2500 В постоянного тока.

·   сторожевой таймер: встроен.

·   количество обслуживаемых модулей ввода-вывода: до 4.

·   порт последовательной связи: RS-485.

·   дополнительный порт последовательной связи: RS-232C.

·   светодиодная индикация состояния подсистем питания, коммуникационной и процессора.

·   автономное питание от батареи (дополнительно): до 96 часов (часы реального времени и 96 кбайт ОЗУ).

=>ADAM-5510 - Микроконтроллер программируемый IBM PC совместимый с батарейным питанием ОЗУ и часов/календаря. Модули ввода-вывода: =>ADAM-5017 : 8-канальный модуль аналогового ввода.

·   количество и тип каналов аналогового ввода: 8 дифференциальных.

·   диапазон входного сигнала: ±150 мВ, ±500 мВ, ±1 В, ±5 В, ±10 В, ±20 мА.

·   напряжение изоляции: 3000 В постоянного тока.

·   защита от перенапряжения: до ±35 В.

·   время аналого-цифрового преобразования: 100 мс (для 8 каналов).

·   входное сопротивление: 2 МОм.

·   полоса пропускания: 13.1 Гц.

·   основная погрешность измерения: не хуже ±0.1% .

·   температурный коэффициент смещения нуля: ±1.5 мкВ/°С.

·   температурный коэффициент смещения шкалы: ±25 РРМ/°С.

·   коэффициент ослабления помехи общего вида на частоте 50 Гц: не менее 92 дБ.

·   потребляемая мощность: 1.2 Вт.

>ADAM-5018 : 7-канальный модуль ввода сигналов термопар.

·   количество и тип каналов аналогового ввода: 7 дифференциальных.

·   диапазон входного сигнала: ±15 мВ, ±50 мВ, ±100 мВ, ±500 мВ, ±1 В, ±2.5 В, ±20 мА.

·   типы термопар и диапазоны измерения температуры:

J 0...760 °С К О...ЮОО°С Т -Ю0...400°С Е 0...1400°С R 500...1750 °С S 500... 1750 °С В 500...1800 °С

·   напряжение изоляции: 3000 В постоянного тока.

·   защита от перенапряжения: до ±35 В.

·   время аналого-цифрового преобразования: 100 мс (для 7 каналов).

·   входное сопротивление: 2 МОм.

·   полоса пропускания: 13.1 Гц.

·   основная погрешность измерения: не хуже ±0.1% .

·   температурный коэффициент смещения нуля: ±0.3 мкВ/°С.

·   температурный коэффициент смещения шкалы: ±25 РРМ/°С.

·   коэффициент ослабления помехи общего вида на частоте 50 Гц: не менее 92 дБ.

·   потребляемая мощность: 1.2 Вт.

>ADAM-5024 : 4-канальный модуль аналогового вывода.

·   количество каналов : 4.

·   диапазон входного сигнала: 0...20 мА, 4...20 мА, 0...10 В.

·   напряжение изоляции: 3000 В постоянного тока.

·   основная погрешность: в режиме формирования тока не хуже ±0.1% полной шкалы; в режиме формирования напряжения не хуже ±0.2% полной шкалы;

·   температурный коэффициент смещения нуля: в режиме формирования тока ±0.2 мкВ/°С; в режиме формирования напряжения ±30.0 мкВ/°С;

·   температурный коэффициент смещения шкалы: ±25 РРМ/°С.

·   скорость нарастания выходного сигнала (устанавливается программно):от 0.125 до 128.000 мА/с; от 0.0625 до 64.0000 В/с.

·   сопротивление нагрузки: 0...500 Ом.

·   потребляемая мощность: 2.5 Вт.

>ADAM-5051 : 16-канальный модуль дискретного ввода.

·   количество каналов: 16.

·   уровень логического "0": не более 1 В.

·   уровень логической "1": от 3.5 до 30.0 В.

·   вытекающий ток: не более 0.5 мА.

·   потребляемая мощность: 0.3 Вт.

>ADAM-5056 : 16-канальный модуль дискретного вывода.

·   количество и тип каналов вывода: 16, "открытый коллектор".

·   коммутируемое напряжение: до 30 В.

·   ток нагрузки: до 100 мА при мощности 450 мВт.

·   потребляемая мощность: 0.25 Вт.

>ADAM-5060 : 6-канальный модуль релейной коммутации.

>количество и тип релейных контактов: 2 нормально-открытых (SPST), 4 переключающих (SPDT).

>электрическая прочность контактов: по переменному току 125 В при 0.6 А и 250В при 0.3А; по постоянному току: ЗОВ при 2А и 110В при 0.6 А.

· напряжение пробоя: 500 В переменного тока.

· номинальное время включения (для SPST): 3 мс.

· номинальное время выключения (для SPST): 1 мс.

· номинальное время переключения (для SPDT): 10 мс.

· сопротивление изоляции: не менее 1000 МОм (при 500 В постоянного тока).

· потребляемая мощность: 0.7 Вт.

Устройство связи с сетью и другим компьютером:

ADAM-5000 предназначены для реализации систем с использованием протокола Field bus. Устройство серии ADAM-5000 подсистемы обмена данными, в которых базируется на стандарте EIA RS-485 и протокола CAN (Controller Area Network) позволяют организовывать многоточные промышленные сети, управляемые центральным компьютером. Блок центрального процессора (устройства ADAM-5000/485) содержит коммуникационный буфер типа FIFO, благодаря которому имеется возможность обмена данными по последовательному каналу со скоростью 115200 бит/с.

4.4 Рабочая станция Pentium 2

Верхний уровень разрабатываемой АСУТП базируется на ЭВМ типа Pentium 2. ПЭВМ оснащена: - процессором Pentium 300;

· оперативным запоминающим устройством ОЗУ объемом 64 Мбайт;

· дисплеем фирмы View Sonic;

· контроллером НЖМД (HDD), размером 4,3 Гбайт, марки Fuji;

· порт последовательной связи RS - 232;

· параллельным портом LPT 1;

· клавиатурой РС/2;

· принтером Star LS 1500.

5. Описание принципиальной электрической схемы

На основании функциональной схемы автоматизации процесса производства майонеза была разработана принципиальная электрическая схема управления пуска и останова производства.

Схемой управления электродвигателями предусмотрено три режима управления: автоматический, ручной и дистанционный. Первый режим предназначен для управления электродвигателями в зависимости от технологических контактов, второй - для управления процессом по месту, третий - для управления со щита.

Переключение режимов осуществляется при помощи универсальных переключателей SA1 - SA7.

Рассмотрим работу схемы в автоматическом режиме. Пуск процесса начинается нажатием кнопки SB1, в результате чего на обмотку реле KV1 подается напряжение, контакты KV1.1 замыкаются, блокируя работу этого реле. Контактом КVI.2 замыкается линия подачи напряжения на магнитный пускатель КМ1, которое своими контактами КМ1.1, КМ1.2, КМ1.3 замыкает линию подачи питания на двигатель Ml. Контакты KV1.3, KV1.4 - линию подачи напряжения на магнитные пускатели КМ2, КМ3, соответственно, которые своими контактами замыкают цепи питания на электродвигатели М2,М3 соответственно.

По прошествии некоторого времени , когда насос перекачает необходимое количество воды , придёт сигнал с расходомера разомкнув контакт SF1.1, тем самым разомкнув линию подачи питания на двигатель М3.Одновременно с этим замкнется контакт SF1.2 , тем самым замкнув цепь питания на реле времени КТ1 .

Через 5 минут реле времени КТ1 своими контактами КТ1.1 замкнет цепь подачи напряжения магнитного пускателя КМ4, который контактами КМ4.1,

KM 4.2, KM 4.3 запустит двигатель М4. Двигатель начнет перекачивать масло в варочную ёмкость. Когда насос перекачает необходимое количество масла в варочную ёмкость сигнал с расходомера разомкнет контакт SF2.1 обесточив тем самым линию питания двигателя М4.Одновременно с этим замкнётся контакт SF2.2, замкнув тем самым цепь питания на реле времени КТ2.

Аналогично через 2 минуты реле времени КТ2 своими контактами КТ2.1 замкнет цепь подачи напряжения магнитного пускателя КМ5, который контактами КМ5.1,KM 5.2, KM 5.3 запустит двигатель М5. Двигатель начнет перекачивать горчицу в варочную ёмкость. Когда насос перекачает необходимое количество горчицы в варочную ёмкость сигнал с расходомера разомкнет контакт SF3.1 обесточив тем самым линию питания двигателя М5.Одновременно с этим замкнётся контакт SF3.2, замкнув тем самым цепь питания на реле времени КТ3.

Через 5 минут реле времени КТ3 своими контактами КТ3.1 замкнет цепь подачи напряжения магнитного пускателя КМ6, который контактами КМ6.1,KM 6.2, KM 6.3 запустит двигатель М6. Двигатель начнет перекачивать уксусный раствор в варочную ёмкость. Когда насос перекачает необходимое количество горчицы в варочную ёмкость сигнал с расходомера разомкнет контакт SF4.1 обесточив тем самым линию питания двигателя М6.Также реле времени КТ3 своим контактом КТ3.2 замкнет цепь питания на реле времени КТ4, которое в свою очередь через 7 минут своими контактами КТ4.1 и КТ4.2 разомкнёт цепи питания на двигатели КМ1 и КМ2.Процесс приготовления майонеза закончен .Готовый майонез идет на фасовку.

В ручном и дистанционном управлении, запуск и останов всех двигателей аналогичен.

6. Алгоритм управления процессом

Перед пуском оборудования необходимо проверить его техническое состояние. Наличие пара и холодной воды в сети.

При нажатии кнопки «Пуск» последовательно включить:

·   двигатель мешалки в варочной ёмкости;

·   двигатель гомогенизатора;

·   открыть пневматический клапан для создания вакуума в варочной ёмкости;

·   открыть пневматический клапан подачи воды в варочную ёмкость

·   переключить 3- хходовой клапан в положение циркуляции;

·   насос подачи воды в варочную ёмкость;

·   открыть пневматический клапан подачи яичной пасты.

Как только необходимое количество воды поступит в варочную ёмкость необходимо закрыть пневматический клапан подачи воды и выключить насос подачи воды. Одновременно с этим как только необходимое количество яичной пасты поступит в варочную ёмкость необходимо закрыть пневматический клапан подачи яичной пасты.

Поскольку по технологии нельзя смешивать компоненты, смешиваемые в воде и масле, необходимо выждать 5 минут, а затем открыть пневматический клапан подачи масла и включить насос подачи масла в варочную ёмкость.

Как только необходимое количество масла поступит в варочную ёмкость необходимо закрыть пневматический клапан подачи масла и выключить насос подачи масла.

Далее необходимо открыть пневматический клапан подачи горчицы и включить насос подачи горчицы в варочную ёмкость. Как только необходимое количество горчицы поступит в варочную ёмкость необходимо закрыть пневматический клапан подачи горчицы и выключить насос подачи горчицы.

Затем нужно изменить частоту оборотов двигателя гомогенизатора с 1500об/мин до 3000об/мин.Далее выждать 5 мин и открыть пневматический клапан подачи уксусного раствора и включить насос подачи уксусного раствора в варочную ёмкость. Как только необходимое количество уксусного раствора поступит в варочную ёмкость необходимо закрыть пневматический клапан подачи уксусного раствора и выключить насос.

Следом необходимо выждать еще 7 минут и переключить 3-хходовой клапан в позицию заполнения промежуточной ёмкости. Далее выждать еще 15 минут и последовательно:

§   выключить двигатель мешалки варочной ёмкости;

§  выключить двигатель гомогенизатора;

§  закрыть пневматический клапан создания вакуума в варочной ёмкости.

Далее производиться мойка оборудования в соответствии с инструкциями по их эксплуатации.

1. Описание схемы распределенного сбора данных и управления

Рассмотренную систему управления на базе микроконтроллера ADAM-5000 предполагается включить в распределенную систему сбора данных и управления и охватить тем самым все предприятие в единую сеть. Для организации сетевого взаимодействия в устройствах серии ADAM-5000/CAN реализован один из наиболее популярных стандартов промышленных сетей CAN(Controller Area Network - сеть уровня контроллеров), который устанавливает правила обмена данными между контроллерами, датчиками и исполнительными механизмами. CAN является системой последовательной передачи данных. К рабочей станции на базе двухпроводной линии связи(витой пары) с использованием повторителей можно объединить до 256 устройств ADAM-5000/CAN.

Используя устройства серии ADAM-5000, состоящий из блока процессора и блоков ввода-вывода (в одном блоке может содержаться до четырех модулей ввода-вывода), можно создать иерархическую систему управления основными производственными процессами предприятия.

Модули блоков ввода-вывода являются:

· ADAM-5017 - 7-ми-канальный модуль аналогового ввода;

· ADAM-5018 - 7ми-канальный модуль ввода сигналов термопар;

· ADAM-5024 - 4х-канальный модуль аналогового вывода;

· ADAM-5051 - 16и-канальный модуль дискретного ввода;

· ADAM-5056 - 16и-канальный модуль дискретного вывода;

· ADAM-5060 - 6и-канальный модуль релейной коммутации.

8. Технико-экономический расчет

В данном разделе приводятся расчеты необходимой величины единовременных затрат на реализацию проекта, дополнительных текущих издержек и экономии трудовых, материальных и финансовых ресурсов. Определяется годовой экономический эффект, срок окупаемости затрат на реализацию проекта.

Таблица 8.1 - исходные данные для технико-экономических расчетов

Таблица 8.2 - номенклатура приобретаемых технических средств

8.1 Расчет капиталовложений в проект

Капитальные (единовременные) затраты на создание и внедрение проекта, которые могут направляться на проектирование, изготовление и монтаж новых узлов и оборудования, покупку комплектующих и технических средств, обеспечение дополнительными производственными площадями и инфраструктурой:

К = Км + Кв + Ки + Кп + Кд - Ко,

где Км - балансовая стоимость основного оборудования, дополнительного устанавливаемого по проекту, включает расходы на его приобретение (изготовление), транспортировку, хранение, монтаж и накладку, р.;

Кв - стоимость вспомогательного и резервного оборудования, р.;

Ки - затраты на создание дополнительной инфраструктуры, р.;

Кс - стоимость зданий и служебных помещений, дополнительно необходимых при реализации проекта, р.;

Кп - предпроизводственные затраты, включающие в себя расходы на проектирование и разработку, р.;

Кд - стоимость демонтируемых основных производственных фондов, равная разнице между их остаточной стоимостью (с учетом стоимости демонтажа) и выручкой от их реализации, р.;

Ко - экономия капиталовложений за счет реализации оборудования, технических средств (локальные средства автоматизации и ЭВМ) демонтируемых при реализации проекта (учитывается по выручке от их продажи на сторону), р.

Км = Км*1,15 = 285630*1,15 = 328474,5 р.,

Kв = Км*0,2 = 0,2*314548 = 65694,9 р.,

Ки = Км*0,1 = 0,1*314548 = 32847,45 р.,

Кп = (0,8/0,9)Км = 0,85*314548 = 279203,325р.

Ко = 0, так как при реализации проекта технические средства не демонтируются.

К = 328474,5 + 65694,9 + 32847,45 + 279203,325= 706220,175 р.

.2 Расчет дополнительных текущих расходов при реализации проекта

Дополнительные текущие расходы И (р./год) определяются по формуле:

И = Из + Иэ + Иат + Иас + Им + Ип,

где Из - затраты на содержание персонала, дополнительно необходимого для обслуживания оборудования и технических средств после реализации проекта 9с учетом расходов на оплату и охрану труда, отчислений в различные социальные фонды, платежей в местный бюджет за каждого работающего), р./год;

Иэ - стоимость дополнительно потребляемых энергоресурсов, р./год;

Иат - дополнительные расходы на содержание, текущий ремонт и амортизацию оборудования и технических средств, р./год;

Им - дополнительные расходы основных, вспомогательных материалов и приборов, р/год;

Ип - прочие дополнительные расходы (стоимость услуг сторонних организаций и содержания транспорта и другие административно-управленческие расходы), р./год.

Из = Зпл(1 + Кот +Ксо) + Нч

где Зпл - оплата труда дополнительного персонала, тыс.р/год

Зпл = Чд*Зср*12 = 5*4625*12 = 277500 тыс.р/год

где Чд - численность дополнительного персонала;

Зср = 4625р. - средняя заработная плата;

Кот - коэффициент, учитывающий затраты на охрану труда;

Ксо - коэффициент, учитывающий платежи в социальные фонды;

Нч = Зmin*Чд*Нсм*12 = 1100*5*0,13*12 = 8580 р/год - налоговые платежи в местный бюджет исходя из минимальной зарплаты (Зmin) и нормативной ставки налога (Нсм). Из = 274500*(1 + 0,1 + 0,26) + 8580 = 381900 р/год.

Иэ = М*Ки*Цэ*Тн,

где М - установленная мощность электропотребляющих устройств проекта;

Ки - коэффициент интенсивности использования;

Цэ - стоимость 1 кВт*ч;

Тн = Трэ*24 = 330*24 = 7920 ч/год - продолжительность работы энергооборудования, ч/год.

Иэ = 50,5*1,5*0,85*7920 = 409949 р/год;

Иат = ( Км + Кв + Ки )*(На+Нс)/100 = (328474,5+65694,9 + 32847,45)*(12+7)/100 = 81133,2р/год.,

где На - норматив расхода на текущий ремонт, содержание и амортизацию, %;

Иас + Ип + Им = 25000 р/год.

И = 381900 + 409949+ 81133,2+ 25000 = 797982,2р/год.

8.3 Расчет экономии текущих затрат при реализации проекта

Определяется на календарный год (р/год):

Эг = Эс + Эз + Эу + Эб + Эк + Эн + Эо - И

где Эс - экономия, обусловленная уменьшением расода сырья, материалов, топлива, тепла, электроэенергии и прочих предметов труда, р/год;

Эз - экономия на заработной плате промышленно-производственного персонала и сопутствующих ей отчислениях, р/год;

Эу - экономия на условно-постоянной части расходов, образующаяся при увеличении объема производства продукции, р/год;

Эб - экономия, обусловленная уменьшением брака продукции и повышением ее качества и сортности, р/год;

Эк - экономия, обусловленная повышением качества продукции, р/год;

Эн - экономия, обусловленная повышением уровня надежности работы оборудования, р/год;

Эо - экономия на расходах по содержанию, ремонту и эксплуатации оборудования, р/год.

Экономия на сырье (Эс):

Эс = Нс*Дс*(В1 + Ва)*Цс = 0,9*0,001*(18500 + 90)*38800 = 649162,8 р/год,

где Нс - норма расхода сырья на производство единицы продукции;

Дс - относительное снижение нормы его расхода, обусловленное внедрением проекта;

Цс - цена упомянутого сырья;

В1 - объем производства продукции до внедрения проекта;

Ва - прирост производства после внедрения проекта

Экономия за счет сокращения числа рабочих:

Эз = Зпл*(1 + Кот + Ксо) + Нч.

где Зпл - оплата труда уволенного персонала.

Зпл = Ч*Зср*12 = 2*4625*12 = 111000 р/год

где Ч - численность уволенного персонала.

Кот - коэффициент, учитывающий затраты на охрану труда;

Ксо - коэффициент, учитывающий платежи в социальные фонды;

Нч = Зmin*Ч*Нсм*12 = 1100*2*0,13*12 = 3432 р/год - налоговые платежи в местный бюджет исходя из минимальной зарплаты (Зmin) и нормативной ставки налога (Нсм).

Эз = 111000*(1 + 0,1 + 0,26) +3432 = 154392 р/год.

Экономия на условно-постоянной части расходов:

Эу = С1*А*Ва = 32980*0,15*90 =445230р/год,

где С1 - себестоимость единицы продукции до внедрения проекта;

А - относительная величина условно-постоянной составляющей себестоимости продукции.

Экономия, обусловленная повышением качества продукции Эк:

Эк = (Ц2-Ц1)*В2

где В2 - объем реализации продукции после внедрения проекта,

Ц1,Ц2 - цена продукции до и после повышения ее качества;

Эк = 0, так как цена на продукцию не изменяется,

Э0 = 0, так как экономия на расходах по содержанию, ремонту и эксплуатации оборудования не ожидается.

Эб = 0, так как уменьшение удельного веса бракованной продукции не ожидается.

Эн = (О1 - О2)*У = (10 - 6)*10000 = 40000 р/год,

где О1,О2 - количество внезапных внеплановых остановок оборудования в год до и после внедрения проекта;

У - ущерб предприятия, обусловленный внезапной остановкой оборудования, р.

Эт = 649162,8 + 154392 + 445230 + 40000 - 797982,2= 589802,6р.

.4 Расчет годового экономического эффекта и показателя рентабельности капиталовложений

Годовой Экономический эффект обусловленный внедрением проекта, составит:

Эг = Эт - Ен*К = 589802,6- 0,15*706220,175 = 483869,5р,

где Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений в проект:

Расчетный срок окупаемости капиталовложений с момента начала промышленной эксплуатации после внедрения проекта:

Т0 = К/Эт = (706220,175 /483869,5) = 1,45 лет.

Период реализации проекта Тр с начала финансирования до момента промышленной эксплуатации определяется с учетом времени, необходимого на проектирование Тп = 3 мес.; изготовление и получение комплектующих Ти = 2 мес.; сборку, монтаж и наладку Тм = 3 мес.; опытную эксплуатацию Тоэ = 1 мес.:

Тр = Тп + Ти + Тм + Тоэ = 3 + 2 + 3 + 1 = 9 мес.

Прирост прибыли предприятия Пп (р/год), обусловленный внедрением проекта:

Пп = Эт + (Ц1 - С1)*Ва + (Ц2 - Ц1)*В2 = 589802,6+ (38800 - 32980)*90 = 1113602,6р.

Показатель рентабельности капиталовложений в проект определен по Период возврата кредита определяем по формуле:

Р = (Пп/К)*100 = (1113602,6/706220,175)*100 = 157%.

Таблица 8.3 - результаты расчетов

9. Экологичность и безопасность проекта

.1 Производственная безопасность

На современном этапе развития промышленности, когда значительно возросла интенсивность труда, особую значимость приобрели мероприятия безопасности во всех сферах производственной деятельности.

Правовое регулирование производственной безопасности осуществляется на основе конституции РФ, основ законодательства РФ о труде, трудового кодекса РФ, а также положений и приказов отраслевых министров и ведомств.

На ОАО “ЭФКО” руководство работой по охране труда и организацию этой работы осуществляет административно-технический персонал предприятия.

С внедрением в управление производством АСУ ТП повышается качество выпускаемой продукции, за счет точного выполнения технологического режима, сокращается число обслуживающего персонала. Управление выполнением операций возлагается на ЭВМ. Все необходимые сведения о ходе технологического процесса отображаются на экране терминалов; обслуживание ЭВМ осуществляется специально обученным персоналом операторов. В помещении, где находится вычислительная техника и обслуживающий ее персонал, поддерживается постоянная температура и влажность воздуха с помощью кондиционера. Применение дистанционного управления позволяет снизить влияние опасных и вредных производственных факторов.

Достижение верхнего уровня в емкостях для хранения и резервирования молока сигнализируется лампами на щите управления и подача молока автоматически блокируется.

Среди физических факторов, действующих на работников цеха производства сгущенного молока, можно выделить следующие: электрический ток, шум работающего оборудования, вибрация, нагретые поверхности оборудования.

Напряжение электрического тока 220/380 В, под которое может попасть человек при нарушении изоляции. По степени опасности поражения людей электрическим током помещение относится к особо опасным, так как оно характеризуется одновременным наличием следующих факторов: наличие токопроводящих железобетонных полов и возможности одновременного прикосновения человека к коммуникациям и оборудованию, которое может оказаться под напряжением в аварийной ситуации. Электрический ток может вызвать ожоги, шок, парализацию, остановку сердца, разложение крови. Нормативные значения параметров напряжения следующие: технические - 220/380 В, санитарные - 36 В, гигиенические - 12 В. Технические защитные меры: заземление, недосягаемость токоведущих частей для прикосновения, изоляция. Санитарно- технические защитные меры: резиновый коврик, диэлектрические калоши, перчатки, предупреждающие плакаты. Все работающие должны обеспечиваться чистой и сухой обувью, а также спецодеждой.

.Рассчитаем защитное заземление для основной единицы оборудования (электродвигателя насоса):

Определим сопротивление одиночного вертикального заземления:

 Ом

где: t - расстояние от поверхности заземлителя до поверхности грунта, t=2,2м,

l,d - длина и диаметр стержневого заземлителя, l=3м, d=0,05м,

ρ1 - расчетное удельное сопротивление грунта,

ρ1= ρψ=30*1,3=39Ом*м

где: ψ - коэффициент сезонности, учитывающий возможность повышения сопротивления грунта в течение года для вертикального электрода, ψ=1,3

ρ - удельное сопротивление грунта (чернозем), ρ=Ом*м

. Определим ориентировочное число заземлителей:

= 3 шт,

где: [rз] - допустимое по нормам сопротивление заземляющего устройства, не более 4 Ом,

ηв - коэффициент использования вертикальных заземлителей.

.Примем расположение вертикальных заземлителей по контуру с расстоянием между смежными заземлителями 6м и определим необходимое число вертикальных заземлителей:

шт

. Определим сопротивление стальной полосы, соединяющей стержневые заземлители:

 Ом

где lп - длина полосы, lп=10 м,

to - расстояние от полосы до поверхности земли, to=0.7 м,

d - диаметр полосы,

d=0.5*b=0.5*0.08=0.04 м,

b - ширина полосы,

ρ1п - удельное сопротивление грунта при использовании соединительной полосы

ρ1п= ρ*ψп=30*2.5=75 Ом*м

. Вычислим общее расчетное сопротивление заземляющего устройства с учетом соединительной полосы:

 Ом.

Заземляющее устройство рассчитано верно, так как общее расчетное сопротивление устройства не превышает допустимого по нормам сопротивления и обеспечивает безопасную работу обслуживающего персонала.

Все машины (насосы, вентиляторы, компрессоры, воздуходувки) являются источником шума и вибрации.

Шум от работы насосов вызывает нарушение слуха, пищеварения, сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, кроветворных органов. Нормативные значения параметров следующие: технические - 85 дБ, санитарные - 85 дБ, гигиенические - 35 дБ.

Средства защиты от шума: звукопоглощающие покрытия, звукоизоляция, локализация шума кожухами, отделка стен звукоизолирующими панелями.

Вибрация пневматического оборудования воздействует на центральную нервную систему, органы равновесия.

Нормативные значения параметров следующие: технические - 100 мм/с2, санитарные - 80 мм/с2, гигиенические - 47 мм/с2.

Средства защиты от вибрации: снижение вибрации в источнике ее возникновения, виброгашение, виброизоляция.

Все технологическое и транспортное оборудование является источником выделения тепла . Повышенная температура вызывает нагрев тканей, потерю трудоспособности. Нормативные значения параметров теплоизоляции: температура теплоизолированной поверхности не должна быть выше 45◦С.

Средства защиты: теплоизоляция оборудования, ограждения, спецодежда, вентиляция, кондиционирование.

К химическим факторам относится применение аммиака в холодильных установках. Предельно допустимая концентрация аммиака 20 мг/м3, класс опасности - 4, агрегатное состояние - пар.

Защитными мерами являются приточно-вытяжная вентиляция, использование приборов контроля загазованности, герметизация оборудования, поддержание параметров микроклимата в помещении, лечебно-профилактическое питание, противогазы.

Таблица 9.1 - характеристика физико-химических и токсичных свойств моющих веществ, применяемых на производстве.

При работе с данными веществами следует соблюдать осторожность и применять следующие защитные средства: резиновые перчатки, фартук, спецодежда.

Биологические факторы, действующие на организм человека следующие: майонез служит питательной средой для различных микроорганизмов.

Защитными мерами являются: дезинфекция, периодически проводимая санитарная обработка помещения и медицинский осмотр персонала.

Остатки майонеза на поверхности технологического оборудования, тары представляют собой хорошую питательную среду для развития микроорганизмов. При обильной обремененности посторонней микрофлорой, продукты становятся непригодными для употребления в пищу.

Емкости после полного опорожнения ополаскивают холодной водой, а затем обрабатывают моющим раствором при температуре 65-70 ◦С в течение 5-10 мин. После их ополаскивают теплой водой (45 ◦С) до полного удаления моющего раствора, после чего оборудование дезинфицируют.

Для дезинфекции оборудования, инвентаря используют раствор хлорно извести, очищенный от нерастворимых примесей фильтрованием или отстаиванием так называемой хлорной воды.

Дезинфекцию горячей водой проводят при температуре 90-95 ◦С с временем циркуляции 10-15 мин.

Таблица 9.2 - характеристика психологических факторов и мероприятия по защите их влияния

Таблица 9.3 - нормы микроклимата в рабочей зоне

Таблица 9.4 - нормы освещенности рабочих поверхностей

Требования к помещениям для эксплуатации ВДТ и ПЭВМ

Помещения с ВДТ и ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественной освещенности (КЕО) не ниже 1,2 % в зонах с устойчивым снежным покровом и не ниже 1,5 % на остальной территории. Указанные значения КЕО нормируются для зданий, расположенных в III световом климатическом поясе.

Расположение рабочих мест с ВДТ и ПЭВМ для взрослых пользователей в подвальных помещениях не допускается. В случаях производственной необходимости, эксплуатация ВДТ и ПЭВМ в помещениях без естественного освещения может проводиться только по согласованию с органами и учреждениями Государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Площадь на одно рабочее место с ВДТ или ПЭВМ для взрослых пользователей должна составлять не менее 6 кв.м, а объем не менее 20 куб.м.

Производственные помещения, в которых для работы используются преимущественно ВДТ и ПЭВМ (диспетчерские, операторские, расчетные и др.), и учебные помещения (аудитории вычислительной техники, дисплейные классы, кабинеты и др.), не должны граничить с помещениями, в которых уровни шума и вибрации превышают нормируемые значения (механические цеха, мастерские, гимнастические залы и т.п.).

Для внутренней отделки интерьера помещений с ВДТ и ПЭВМ должны использоваться диффузно-отражающие материалы с коэффициентом отражения для потолка - 0,7-0,8; для стен - 0,5-0,6; для пола - 0,3-0,5.

.2 Экологическая безопасность

Вода используется в производстве в качестве охлаждающей жидкости, для мытья технологического оборудования, влажной уборки помещения. На 1 т майонеза приходится 4 - 6 м3 сточных вод. В связи с тем, что предприятие в процессе производства майонеза образует значительное количество жидких загрязненных стоков, необходимы специальные мероприятия по очистке этих стоков и сбросу их в водоем. Основные загрязнения сточных вод представляют органические соединения (белок, жиры) и минеральные вещества животного происхождения, концентрация которых может быть оценена количеством кислорода необходимы для их химического окисления (ХПК) или эквивалентным количеством кислорода, необходимому для их биологического окисления (БПК).

Таблица 9.5 - концентрация вредных примесей в стоках, мг/дм3

Для снижения концентрации вредных веществ в стоках необходимо использовать очистные сооружения. Очистка жидких стоков предприятия масло-жировой промышленности включает предварительную обработку стоков с целью выделения относительно крупных взвесей и жира и последующую так называемую деструктивную обработку, в результате которой происходит преобразование органических соединений животного происхождения в простые химические соединения.

Наиболее широкое распространение в системах очистки получила пескожироловушка, которая представляет собой крупную емкость с кольцевым лотком для сбора осветленной жидкости. Сточная жидкость поступает по трубе в приемную камеру, а затем в лоток, имеющий зубчатый водослив, вода через него равномерно стекает по периметру внутренней части отстойника. По мере движения от перегородки к центру жидкость опускается вниз, распределяясь равномерно по всему сечению отстойника, при этом она движется с малой скоростью. Поток теряет транспортирующую способность по отношению к частицам дисперсной фазы, вследствие чего происходит их отделение. В момент изменения потока с находящего на восходящий происходит наиболее интенсивное удаление взвесей, после чего осветленная вода переливается через борт сборного лотка и уходит через отводную трубу. Так удаляются частицы дисперсной фазы, плотность которых несколько больше плотности воды. В то же время при горизонтальном движении воды по поверхности внутренней части отстойника от перегородки к центру примеси, плотность которых ниже плотности воды, всплывают и накапливаются у расположенной в центре воронки, из которой их периодически удаляют.

.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Сырьём для майонеза служит подсолнечное масло. Пожароопасные свойства масла представлены в таблице 9.6.

Таблица 9.6 - пожароопасные свойства масла.

На ОАО «ЭФКО» используются холодильные установки, необходимые по условиям хранения и технологии пищевых продуктов. В качестве хладагента в них применяется аммиак, который является взрывоопасным токсичным газом. Аммиак является горючим газом, способным образовывать с воздухом воспламеняемые и взрывоопасные смеси при температуре не менее 50 ◦С. Нижний предел взрываемости 17% по объему, 112 г/м3 при 20 ◦С, верхний - 27% по объему и 189 г/м3 при 20 ◦С.

На производстве применяется огромное количество горючей тары: картонные ящики, бумажные мешки, пакеты, этикетки и т.п., что тоже сказывается на пожароопасности производства. Рассчитаем количество воды для пожаротушения помещения котельной, работающей на природном газе. Огнестойкость здания котельной относится ко II-ой степени. Категория производства - Г, т.к. связано со сжиганием топлива.

Расчетные расходы воды на котельную складываются из ее общепожарного расхода на наружное (от гидрантов) и внутреннее (от внутренних пожарных кранов) пожаротушение и максимальные расходы на производственные нужды.

В зависимости от степени огнестойкости (II), категории пожарной опасности (Г) и объема здания (2 тыс. м3) расход воды на наружное пожаротушение составит n1=10дм3/с, на внутреннее n2=5дм3/с. Для тушения пожара необходимо иметь следующее количество воды:

Q=11(n1+n2)=11(10+5)=165м3

На территории молочного завода предусмотрен пожарный водопровод, обеспечивающий расход воды 15 дм3/с. Кроме этого предусмотрена емкость для хранения запаса воды на тушение. Приняв диаметр емкости Де=10 м, определяем ее глубину.

Внутренняя площадь емкости:

Se = 3.14 Дe2/4 = 3.14*102/4 = 78.5 м2,

Глубина емкости:

H = Q/Se = 165/78.5 = 2.1 м принимаем 2,5 м.

Для предупреждения несчастных случаев емкость должна быть ограждена.

В производственных помещениях размещают первичные средства пожаротушения. Их характеристика приведена ниже.

Таблица 9.6 - характеристика первичных средств тушения

Таким образом, в данном разделе разработаны меры безопасности ведения технологического процесса приготовления майонеза.

10. Математическая модель процесса дезодорации

.1 Исходные данные

Массовый расход сырья: F11=13 т/ч.

Массовый расход сырья: F21i=6×10-3 т/ч, i=1,2..5.

Массовый расход дистиллята: D1=2,2 т/ч.

Массовый расход флегмы: R1=0 т/ч.

Общее число контактных ступеней разделения (тарелок в колонне): N1=5.

Номер тарелки питания (для масла): NF11=5.

Номер тарелки питания (для барботажного пара): NF2i=i, i=1,2..5.

Температура куба колонны: T10= 130,0 0C.

Температура верха колонны: T1N= 240,0 0C.

XF11j, - состав сырья для ввода питающей смеси .

k =4- число компонентов питающей смеси.

Табл. 10.1 - Исходные данные

Рис.10.1 - Схема процесса дезодорации подсолнечного масла

10.2 Математическое описание, допущения

При составлении математического описания процесса принимаются следующие допущения:

- разделительная способность куба колонны эквивалентна теоретической тарелке;

- пар, покидающий отдельные тарелки, находится в равновесии с жидкостью, т.е. рассматриваются теоретические тарелки;

унос жидкости паром с тарелок отсутствует;

расходы жидкости и пара в пределах отдельных секций колонны постоянны;

весь пар, поступающий с последней тарелки, полностью конденсируется;

температурный профиль по высоте колонны принимается линейным;

жидкость на тарелках колонны, а также в кубе и дефлегматоре идеально перемешивается.

Математическое описание статики процесса дезодорации подсолнечного масла основано на уравнениях материальных балансов колонны в целом и каждой контактной ступени по отдельным компонентам разделяемой смеси, включая куб и дефлегматор.

Для колонны дезодорации подсолнечного масла (рис. 1) общий материальный баланс в статическом режиме описывается уравнениями:

 (1)

Расходы пара и жидкости в отдельных секциях колонны.

,         (2)

,     (3)

,    (4)

,     (5)

,    (6)

,           (7)

Жидкая фаза:

,           (8)

,          (9)

, (10)

Уравнения покомпонентного материального баланса в стационарном состоянии, для каждой из тарелок колонны от куба до дефлегматора (система уравнений (11)):

где - расход пара и жидкости, уходящие с i -й тарелки колонны.

При известных потоках пара  и жидкости , рассчитанных по формулам (2-10) уравнения покомпонентного баланса (11) представляют собой систему (N1+2)×k уравнений относительно .

При этом общее число неизвестных концентраций  на каждой тарелке равно (N1+2)×k, а концентраций  - (N1+1)×k. Таким образом, общее число неизвестных (2N1+3)×k превышает число уравнений.

Используя уравнение Генри:

,  (12)

где  - константа фазового равновесия;

=const - коэффициент относительной летучести j-го компонента на i - ой тарелке (Ti -температура смеси).

Можно заменить  на  и свести число неизвестных к числу уравнений, что приводит исходную систему к нелинейному виду и вызывает трудности при ее решении. Поэтому, целесообразно применять итерационные методы.

В соответствии с заданным алгоритмом расчета значения температуры по тарелкам изменяются по линейному закону:

  (13)

Одним из способов решения поставленной задачи является метод независимого определения концентраций (метод Льюиса - Матиссона), согласно которому система уравнений приводится к линейному виду относительно определяемых концентраций  заменой в системе (11):

, (14)

При этом предполагается, что начальный профиль концентраций по жидкой фазе  по высоте колонны заранее известен (задан). В этом случае система уравнений (11) принимает вид (система уравнений (15)):

NF11=

В качестве начального распределения принимаем концентрации, вычисляемые следующим образом:

 (16)

где k=4 - число компонентов.

В виду произвольности начального профиля концентраций получающиеся составы  для каждой ступени после решения в сумме не равны 1 (или 100%). Поэтому последние корректируются (с помощью нормирования) и используются в качестве нового приближения для последующей итерации. Нормирование производится по формуле:

         (i=, j=) (17)

Критерием окончания решения является выполнение стехиометрического соотношения с заданной степенью точности для всех ступеней разделения:

,                          (i=)            (18)

где e =0.01 - точность расчета состава.

В случае невыполнения условия окончания вычисления происходит пересчет профиля концентраций колонны. При этом в качестве начальных профилей концентраций принимают профили, полученные при нормировании после предыдущей итерации.

Система (15) решается относительно  методом обращения матриц:

 (19)

где  - коэффициенты системы уравнений (15).

Значения данных коэффициентов определяются по соотношениям:

 (20)

Проверка истинности расчета осуществляется по общему покомпонентному материальному балансу системы в соответствии с уравнением:

 (21)

На рис.2 приведена укрупнённая схема алгоритма расчёта стационарного распределения концентраций. Для определения концентрации в кубе колонны и в дефлегматоре при различной нагрузке на колонну, необходимо организовать внешний цикл по расходу сырья №1 в приведённой схеме алгоритма.

10.3 Схема алгоритма расчета

Рис. 10.2. Алгоритм расчёта стационарного распределения концентраций

10.4 Программирование задачи

.4.1 Идентификация переменных

Все переменные, используемые в математическом описании, схеме алгоритма расчёта стационарного режима колонны и в программе обозначены аналогичным образом.

Индексация номера тарелок в программе:

- куб;

N1+1 - дефлегматор.

Индексация номеров компонентов в программе:

- линолевая кислота;

- олеиновая кислота;

- альдрин;

- дильдрин;

.4.2 Программирование

Используя составленный алгоритм, разработана программа расчета профилей концентраций компонентов по высоте колонны, концентраций выходных потоков и определения концентрации компонентов при различном расходе сырья №1, а также построения графиков по рассчитанным результатам.

Программирование выполнялось в среде MathCad.

Листинг программы представлен в приложение А.

10.5  
Результат расчета

Распределение концентраций по высоте колоны приведены в таблице 10.1.

Таблица 10.1

Профиль концентраций по высоте колонны

i - номер текущей тарелки;

x1 - концентрация линолевой кислоты по жидкой фазе;

x2 - концентрация олеиновой кислоты по жидкой фазе;

x3 - концентрация альдрина по жидкой фазе;

x4 - концентрация дильдрина по жидкой фазе;

y1 - концентрация линолевой кислоты по паровой фазе;

y2 - концентрация олеиновой кислоты по паровой фазе;

y3 - концентрация альдрина по паровой фазе;

y4 - концентрация дильдрина по паровой фазе.

Профиль распределения температуры по высоте колонны (рис. 11).

Рис. 10.1 Изменение температурного профиля по высоте колонны

На основании табл. 4.1 построим графики распределения концентраций по высоте колоны (рис. 3 - 10). Результаты расчета концентрации компонентов подсолнечного масла представлены в таблице 10.2 и на рис. 10.1 - 19.

Таблица 10.2

Профиль концентраций по высоте колонны при изменении расхода сырья

Концентрации компонентов по жидкой фазе в кубе и в дефлегматоре колонны:

x01 - линолевая кислота, масс. дол;

x02 - олеиновой кислота, масс. дол;

x03 - альдрин, масс. дол;

x04 - дильдрин, масс. дол;

xd1 - линолевая кислота, масс. дол;

xd2 - олеиновой кислота, масс. дол;

xd3 - альдрин, масс. дол;

xd4 - дильдрин, масс. дол;

Проверка общего материального покомпонентного баланса (см. формулу (21)) привела к следующим результатам:

Таблица 10.3

Рис. 10.2. Изменение концентрации альдрина (для жидкой фазы) по высоте колонны

Рис. 10.3. Изменение концентрации линолевой кислоты (для жидкой фазы) по высоте колонны

Рис. 10.4. Изменение концентрации олеиновой кислоты (для жидкой фазы) по высоте колонны

Рис. 10.5. Изменение концентрации дильдрина (для жидкой фазы) по высоте колонны

Рис. 10.6. Изменение концентрации олеиновой кислоты (для газовой фазы) по высоте колонны

Рис. 10.7. Изменение концентрации линолевой кислоты (для газовой фазы) по высоте колонны

Рис. 10.8. Изменение концентрации альдрина (для газовой фазы) по высоте колонны

Рис. 10.9. Изменение концентрации дильдрина (для газовой фазы) по высоте колонны

Рис. 10.10. Изменение концентрации линолевой кислоты (для жидкой фазы) в кубе колонны при различном расходе сырья.

Рис. 10.11. Изменение концентрации альдрина (для жидкой фазы) в кубе колонны при различном расходе сырья

Рис. 10.12. Изменение концентрации дильдрина (для жидкой фазы) в кубе колонны при различном расходе сырья

Рис. 10.13. Изменение концентрации олеиновой кислоты (для жидкой фазы) в кубе колонны при различном расходе сырья

Рис. 10.14. Изменение концентрации дильдрина (для жидкой фазы) в дефлегматоре при различном расходе сырья

Рис. 10.15. Изменение концентрации линолевой кислоты (для жидкой фазы) в дефлегматоре при различном расходе сырья

Рис. 10.16. Изменение концентрации альдрина (для жидкой фазы) в дефлегматоре при различном расходе сырья

Рис. 10.17. Изменение концентрации олеиновой кислоты (для жидкой фазы) в дефлегматоре при различном расходе сырья

.6 Анализ результатов исследования моделируемого объекта

Анализ общего покомпонентного материального баланса (табл. 4.3, формула (22)) колонны для дезодорации подсолнечного масла показал, что расход входного потока для каждого компонента равен сумме расходов выходных потоков. Следовательно, математическая модель адекватна моделируемому объекту.

В процессе дезодорации подсолнечного масла в кубовом продукте концентрация линолевой кислоты увеличилась с 10% до 12.4%, концентрация альдрина изменилась от 60% до 54.9%, концентрация дильдрина снизилась с 5% до 2%, концентрация олеиновой кислоты увеличилась с 25% до 31.7% при суммарной погрешности в 1% (рис. 3 - 10). Расчет профиля концентраций по жидкой фазе показал снижение содержания основных компонентов (линолевой и олеиновой кислоты) до допустимых пределов (46 - 55% и 30 - 40%, соответственно), что способствует улучшению вкусовых и ароматических свойств готового продукта.

При увеличении расхода питающей смеси на 60% концентрация линолевой и олеиновой кислоты в кубовом продукте и дистилляте уменьшилась на 8.4%, 0.3% и 9.2%, 0.1%, соответсвтенно. Концентрация альдрина и дильдрина в кубе колонны возросла на 4.1% и 64%. В дефлегматоре концентрация линолевой кислоты уменьшилась на 0.2%, а концентрация альдрина увеличилась 1.8% (табл. 4.2, рис. 12 - 19). Анализ показал, что увеличение нагрузки в исследуемом диапазоне является нерациональным, так как происходит ухудшение разделяющей способности колонны.

.7 Выводы по результатам работы

В рамках данной дипломной работы составлено математическое описание статики процесса дезодорации подсолнечного масла, осуществлен расчет составов выходных потоков, произведены расчет профиля концентраций по высоте колонны и расчет статической характеристики концентрации компонентов в кубе и дистилляте при изменении расхода питающее смеси. Для вышеперечисленных вычислений составлена программа в интегрированной среде MathCad.

Список использованных источников

1 Кафаров В. В. Глебов М. Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств. М: Высшая школа , 1991. С. 261-264, 386

2 Методические указания 134 по дисциплине « Моделирование объектов и систем управления » / Воронеж. гос. технол. акад. В. С. Кудряшов , А. Н. Гаврилов. Воронеж, 1997. 32 с.

Приложение А