Разработка автоматизированной системы управления промышленной холодильной установкой

Типы соединений

Существуют различные типы входов и выходов. Один может получать сигналы с датчиков и выключателей, другой - получать сигнал напряжения, третий тип может представлять собой релейные выходы и т.д. Отдельные типы показаны в таблице ниже.

Выбор точек подключения

При настройке контроллера, необходимо определить требуемые входы и выходы. Эти подключения должны быть выполнены или к модулю контроллера, или к модулю расширения. Следует быть внимательными, чтобы не перепутать типы соединений (аналоговый входной сигнал, например, не должен быть подсоединен к цифровому входу).

Программирование соединений

Контроллер должен знать, где подключаются отдельные входные и выходные сигналы. Это осуществляется заданием следующей информации:

- к какому модулю

- в какой точке («терминалы»)

- что подсоединено (например, датчик давления/тип/диапазон давления)

Обзор модулей для АК - 2



10. Охрана труда и техника безопасности

10.1 Электроосвещение

Питание осветительной цепи осуществляется от группового щита ЩА-601-У3, который вмещает шесть выключателей АЕ1031 в группах.

Назначение групп такое:

группа 1 - осуществляет питание освещения холодильной камеры;

группа 2 - осуществляет питание освещения машинного отделения;

группа 3 - осуществляет питание освещения платформы;

группы 4, 5, 6 - резервные.

Групповой щиток расположен в машинном отделении.

1. Расчет освещения.

Расчет производим методом коэффициента использования светового потока.

Индекс помещения (i) определим по формуле:

где h- расчетная высота , м;

А,В - стороны помещения в плане, м

Принимаем высоту установления светильника hсв. =3,5 м.

Высота рабочей площади hр = 0,8 м.

Тогда расчетная высота h = hсв. - hр = 3,5-0,8= 2,7 м

Для установки принимаем светильники типа ППД.

Для светильника ППД и i= 1,66 - коэффициент использования светового потока ( h ) равняется h = 0.44.

Световой поток лампы F определим по формуле:

E- освещенность ,лк;

k- коэффициент запаса;

s- площадь помещения ,м2 ;

z- коэффициент , учитывающий размещение светильников;

n- количество светильников.

Принимаем лампу Р= 100 Вт , которая имеет F= 1350 лм.

Светильники следует подвешивать на кронштейнах типа С233.

Расчет освещения помещения машинного отделения

Индекс помещения:

Коэффициент h=0,2.

принимаем количество светильников n=4 , освещенность Е=100 лак.

Принимаем лампу Р=150 Вт ,которая имеет F=2000 лм.

Светильники следует подвешивать на кронштейнах типа С233.

10.2 Расчет тока уставки автоматических выключателей группового щитка

Расчет тока уставки группы №1.

Установлена мощность ламп P1 = 8*100 =800 Вт.

Рабочий ток I1 равняется:

I1 = P1 / U = 800/ 220 =3,64 A

Принимаем ток уставки I1У = 6 А.

Расчет тока уставки группы №2.

Установлена мощность ламп Р3 = 4*150 =600 Вт.

I3 = 600/ 220 =2,73 A

Принимаем ток уставки I3У = 6 А

Расчет тока уставки группы №3.

Установлена мощность ламп Р4= 1*200 =200 Вт.

I4 = 200/ 220 =0,9 A

Принимаем ток уставки I4У = 6 А

10.3 Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды - совокупность государственных и общественных мероприятий направленных на сохранение атмосферы, почвы, растительности и животного мира, воды и земных недр. Это новая форма во взаимодействии человека и природы, рожденная в современных условиях она представляет систему государственных и общественных мер, направленных на гармоническое взаимодействие общества и природы, сохранение и воспроизводство действующих экологических сообществ и ресурсов.

Перед тем как производить какие-либо действия по защите окружающей среды необходимо провести анализ проектируемого объекта как источника негативных влияний на природу.

Одним из видов загрязнения природы является сам воздух, так как он после прохождения через цех компрессорного оборудования приобретает некоторые негативные факторы, которые отрицательно влияют на окружающую среду. Чтобы этого не происходило при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха предусматривается использование рециркуляции и установка дополнительных фильтров на вытяжных системах.

Во время эксплуатации, монтаже или ремонте воздухохлаждающих устройств необходимо предусмотреть то, что рабочие вещества применяемые в холодильных машинах оказывают негативное влияние на окружающую среду. При заправке (сливе) хладагента нужно следить, чтобы не произошла утечка в атмосферу из баллона или соединительных шлангов. После слива хладагента его можно повторно использовать после регенерации, но следует помнить, что для побывавшего в эксплуатации хладагента используется специальная тара отличная от заправочных баллонов. Вместе с хладагентами используются холодильные масла, которые загрязняют почву и атмосферу. Хотя и разработка экологически чистых масел (экосмазки) ведется ускоренными темпами, но до сих пор в холодильных машинах используются старые масла. Следовательно, нужно собирать в специальные контейнеры использованное масло и утилизировать или регенерировать его.

Кроме того, при эксплуатации холодильного оборудования возникает проблема с водоснабжением, для снижения температуры работающего оборудования (компрессора). Поэтому для экономии водных ресурсов и поддержания надёжной работы холодильной установки, применяют систему оборотного водоснабжения

11. Расчет экономических показателей

Себестоимость продукции - это выражение в денежной форме затраты предприятия на производство и реализацию продукции. Себестоимость показывает, во что обходится предпринимателю выпуск всей продукции или конкретных её видов.

Таблица 11.1

Статьи затрат	Ед. изм.	Цена за ед-цу	Количество	Сумма
			На всю прод-ю	На ед-цу холода	На всю прод-ю	На ед-цу холода
Электроэнергия силовая	кВт·ч	1,22	683844	0,37	834289,7	0,45
Вода производственная	мі/год	0,65	45407,21	0,024	29514,7	0,016
Сырьё и материалы
Хладагент	кг/год	4,75	1519	0,0008	7215,25	0,003
Масло	кг/год	13	46656	0,025	606528	0,329
Зар/плата производственных рабочих	руб./год	--	--	--	227207,7	0,123
Начисление на зарплату	руб./год	--	--	--	10565,16	0,0057
Цеховые расходы	Рубль	--	--	--	1155319,6	0,62
ИТОГО цеховая себестоимость	Руб	--	--	--	2870640,1	1,5548

Суммарный расход по каждой статье делится на выработку холода. Полученные расходы на единицу холода складываются, и составляется себестоимость производства единицы холода: 1 рубль 55 копеек за 1 кВт.

Определение количества выработанного холода

Затраты на производство холода при различных температурах кипения неравноценны, поэтому их следует относить к условной величине - приведенной выработке холода, которая определяется как сумма произведений выработки холода в рабочих условиях на переводной коэффициент.



Выработка холода в условных единицах в рабочих условиях (кВт):

Qраб = K·Q0·n/4,187

где, К - коэффициент, учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах;

Q0 - холодопроизводительность компрессора, кВт;

n - время работы компрессора, кс;

Коэффициент учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах (К), принимают в зависимости от температуры кипения хладагента.

Qраб = 1,07·245·19400/4,187 = 1214642,94 кВт

Приведённая выработка холода по всему холодильнику определяется как сумма произведений выработки холода каждым компрессором в рабочих условиях на переводной коэффициент (кВт):

Q = УQраб·Kп

где, Кп - коэффициент перевода;

Коэффициент перевода (Кп) принимают в зависимости от температуры кипения хладагента.

Q = 1214642,94·2·0,76 = 1846257,3 кВт

Определение затрат на электроэнергию

По данной статье рассчитывают затраты на силовую энергию для привода компрессоров и вентиляторов, установленных на основном холодильном оборудовании.

Годовое потребление электроэнергии (кВт·ч):



W = Nэ·Kc·n·n1

где, Nэ - номинальная мощность установленного электродвигателя, кВт;

Кс - коэффициент спроса ( для компрессоров принимать Кс=0,7);

n - время работы компрессоров и оборудования, ч.

n1 - число компрессоров с одинаковой мощностью.

Время работы оборудования принимают.

Годовое потребление энергии компрессорами:

W = 88,9·0,7·5400·2 = 672084 кВт·ч

Годовое потребление электроэнергии водяными насосами:

W = 2,8·0,7·3000·2 = 11760 кВт·ч

Общее годовое потребление энергии:

УW = 672084 + 11760 = 683844 кВт·ч

Цена на электроэнергию зависит от местных условий и должна приниматься по действующим в районе строительства тарифам для промышленных предприятий.

Стоимость электроэнергии (руб./год):

Цэл = W*1,22 руб./год

Цэл = 683844·1,22 = 834289,7 руб./год.

Определение затрат на воду

Расход воды на охлаждение компрессоров и конденсаторов учитывается при использовании водопроводной воды. При наличии устройств для охлаждения оборотной воды учитывается только расход воды на восполнение потерь на охлаждающих устройств, если вода добавляется из городской сети.

Годовое потребление воды (мі/год):



Gвд = qвд·Qо·Z·n/4,178

где, qвд - удельный расход воды, мі/усл.ед.;

Qо - холодопроизводительность компрессора в рабочих условиях при определённой температуре кипения, кВт;

Z - количество одновременно работающих компрессоров при данной температуре кипения;

n - время работы компрессора в году, кс.

Gвд = 0,02·245·2·19400/4,178 = 45407,21 мі/год

Расход воды на охлаждение компрессоров следует принимать по заводским ценам, приведённых в паспортах компрессоров.

Цена на воду зависит от местных условий.

Стоимость воды (руб./год):

Цвд = Gвд·0,65

Цвд = 45407,21·0,65 = 29514,69 руб./год

Определение затрат на пополнение системы хладагентом

Эти затраты находятся в прямой зависимости от установленной холодопроизводительности компрессоров. Их относят к статье «Сырьё и основные материалы». Норма расхода хладагента на пополнение системы на 1 кВт установленной стандартной холодопроизводительностью при непосредственном охлаждении составляет в год (кВт·кг):

Gхл = УQo·qам

где, qам - норма расхода хладагента на пополнение системы в год на 1 кВт, кг/год.;

Qо - холодопроизводительность компрессоров, кВт.



Gхл = 245·2·3,1 = 1519 кВт·кг

Стоимость хладагента (руб./год):

Цха = Gхл·4,75

Цха = 1519·4,75 = 7215,25 руб./год

Определение затрат на смазочные масла для холодильных машин

Эти затраты относятся к статье расхода «Сырьё и основные материалы».

Потребное количество масла непосредственно связано с получением холода и находится непосредственно в прямой зависимости от времени работы компрессоров. Для уменьшения уноса масла из компрессора устанавливается маслоотделитель интенсивного действия с устройством для возврата масла в картер. Тем не менее, полного отделение масла достичь не удается, и требуется добавление масла для возмещения потерь.

Годовую потребность в смазочном масле (М) на восстановление уноса из компрессора можно определить по формуле (кг/год):

М = У(qм·Z·n)·n/nй

где, qм - расход масла на один цилиндр, кг/ч;

Z - число цилиндров;

n - число часов работы компрессора в год;

nй - нормативное время, через которое масло должно смениться, ч.

Унос масла принимают по характеристике компрессора.

М = (0,05·8·5400+0,05·8·5400)·5400/500 = 46656 кг/год

Стоимость масла (руб./год):

Цм = М·13

Цм = 46656·13 = 606528 руб./год

Заработная плата обслуживающего персонала

К производственным рабочим относятся машинисты, помощники машинистов и слесари по ремонту оборудования.

Заработную плату производственных рабочих рассчитывают по каждому разряду на планируемый период с учетом премии за выполнение основных показателей плана. Рассчитанная для каждой категории производственных рабочих заработная плата суммируется.

Фонд заработной платы (руб.):

З = 1,075·Т·ф·n·K

где, Т - часовая тарифная ставка, руб.;

ф - число часов работы за планируемый год, ч;

n - число рабочих, имеющих данный разряд, чел

k - коэффициент, учитывающий премии за выполнение плановых показателей; для рабочих - сдельщиков К = от 1,2 до 1,25; для рабочих - повременщиков К = от 1,1 до 1,2.

Нормативы численности персонала компрессионных цехов

Число сменных механиков определяют, исходя из конкретных условий для каждого предприятия в отдельности. Принимают 2 сменных механика при суммарной холодопроизводительности установленных компрессоров до 2000 кВт.

Численность слесарей по ремонту принимают в зависимости от количества компрессоров, до 6 компрессоров - 2 слесаря.

Заработная плата машинистов.

З = 1,075·25·1957·2·1,2 = 126226,50 руб.

Заработная плата слесарей.

З = 1,075·20·1957·2·1,2 = 100981,20 руб.

Начисления на заработную плату принимается в размере 4,65% к основной и дополнительной заработной плате.

Р= З·4,65%

Р = (126226,50 + 100981,20)·0,0465 = 10565,16 руб

Цеховые расходы

На цеховые расходы составляют смету по основным статьям расхода.

Таблица 11.2

СТАТЬИ РАСХОДА	Единицы измерения	Сумма	На единицу холода
Заработная плата цехового персонала	Руб./год	227207,7	0,123
Начисления на заработную плату 4,65%	Руб./год	10565,16	0,0057
Амортизация оборудования	Руб./год	508000	0,275
Текущий ремонт	Руб./год	254000	0,137
Охрана труда	Руб./год	12000	0,0064
Содержание зданий и оборудования	Руб./год	86998,8	0,047
Износ малоценного и быстроизнашивающегося инвентаря	Руб./год	50800	0,027
Прочие расходы	Руб./год	5747,9	0,003
ИТОГО цеховые расходы	Руб./год	1155319,6	0,62

Годовой фонд заработной платы цехового персонала рассчитывают, исходя из месячных окладов работников за 11 мес. и с надбавкой 7,5% на дополнительные оплаты. Фонд заработной платы должен быть увеличен на размер премии за выполнение плана по всем показателям.

Амортизационные отчисления составляют от 8 до 11,5% от стоимости оборудования и монтажа. Если цены на монтаж не известны, стоимость монтажных работ принимается в размере 20% от стоимости оборудования. Кроме того, должны быть учтены расходы на упаковку и транспортирование оборудования. Кроме того, должны быть учтены расходы на упаковку и транспортирование оборудования в размере 7% от его стоимости.

А = (1,07·Цоб + 0,2·Цмонт)·m



где, А - амортизационные отчисления, руб.;

1,07 - коэффициент, учитывающий расходы на упаковку и транспортирование оборудования;

Цоб - суммарная стоимость оборудования, руб;

Цмонт - стоимость монтажных работ, руб;

m - норма амортизационных отчислений (m= от 0,8 до 0,115).

Расходы на текущий ремонт (Трем.) оборудования принимают до 50% от амортизационных отчислений. Расходы по охране труда (ОТед) принимают из расчёта 3000 руб. в год на одного работающего. Расходы на содержание зданий, сооружений, оборудования (Сз.о.) принимают до 1,5% от стоимости основных фондов.

Расходы на износ малоценного и быстроизнашивающегося инвентаря (И) должны составлять не более 10% от амортизационных отчислений. На прочие расходы (Пр) предусматривается до 0,5% от общей суммы цеховых расходов.

Суммарный расход по каждой статье делится на выработку холода. Полученные расходы на единицу холода складываются и составляют себестоимость производства единицы холода.

А = (1,07·5000000 + 0,2·5000000)·0,08 = 508000 руб.

Амортизация оборудования на единицу холода (руб./кВт):

Аед.х. = А/Q

Аед.х. = 508000/ 1846257,3 = 0,275 руб./кВт

Текущий ремонт (руб):

Трем. = А·0,5

Трем. = 508000·0,5 = 254000 руб.

Текущий ремонт на единицу холода (руб/кВт):

Трем. = Трем /Q

Трем'. = 254000/1846257,3 = 0,137 руб./кВт

Охрана труда (руб.)

ОТ = ОТед.· n

ОТ = 3000·4 = 12000 руб.

Охрана труда на единицу холода (руб./кВт):

ОТед.х. = ОТ/Q

ОТед.х. = 12000/1846257,3 = 0,006 руб./кВт

Стоимость здания (руб.):

Сз=Сз'·Fстр

где, Сз' - стоимость 1мІ, руб./мІ;

Fстр. - строительная площадь машинного отделения, мІ.

Сз = 1111·720 = 799920 руб.

Стоимость основных фондов (руб.)

ОФ=Сз+Со

ОФ=799920+5000000 = 5799920 руб.

Расходы на содержание зданий и оборудования (руб.):

Сз.о.=0,015·ОФ

Сз.о.=0,015·5799920 = 86998,8 руб.

Содержание зданий и оборудования на единицу холода (руб./кВт):

Сз.о'= Сз.о./Q

Сз.о'.= 86998,8/1846257,3 = 0,047 руб./кВт

Износ малоценного и изнашивающегося инвентаря (руб.):

И=0,1·А

И=0,1·508000 = 50800 руб.

Износ инвентаря на единицу холода (руб/кВт):

Иед.х. = И/Q

Иед.х. = 50800/1846257,3 = 0,027 руб./кВт

Общецеховые расходы (руб.):

Цр=З+Р+А+Трем+ОТ+Сз.о.+И

Цр=227207,7 + 10565,1 + 508000 + 254000 + 12000 + 86998,8 + 50800 = 1149571,6 руб.

Прочие расходы (руб.):

Пр=0,005·Цр

Пр=0,005·1149571,6 = 5747,9 руб.

Прочие расходы на единицу холода (руб/кВт):

Пр'=Пр/Q

Пр'=5747,9/1846257,3 = 0,003 руб./кВт

Срок окупаемости определяется:

То=Кв/А

То=500000/508000 = 1 год

12. Выводы

В результате произведенного проектирования была создана система автоматического регулирования работы холодильной установки.

При проектировании автоматики был сделан акцент на использование современных микропроцессорных комплектующих, что окажет положительный эффект на народнохозяйственный комплекс.

Расчеты переходных процессов в холодильной камере показали, что система автоматического контроля поддерживает температуру в камере в заданном диапазоне несмотря на колебания температуры внешней среды.

Был произведен технико-экономический расчет, в результате которого был получен положительный экономический эффект.

Суммируя вышеизложенное, можно сделать вывод о целесообразности внедрения и применения холодильного модуля.

13. Литература

1. Лашутина Н.Г. и др. «Холодильно-компрессорные машины и установки». - 4-е издание, переработанное и дополненное - М.: Колос, 1994.

2. Лашутина Н.Г. «Холодильная техника в мясной и молочной промышленности». - 2-е издание - М.: Агропромиздат, 1989.

3. Мамедов О.Ю. Современная экономика. Ростов-на-Дону, 2001г.

4. Улейский Н.Т. «Холодильное оборудование». - Ростов-на-Дону: Феникс, 2000.

5. Явнель Б.К. «Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха». - 2-е издание, - М.: Пищевая пром-сть, 1978.

6. Явнель Б.К «Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха». - 3-е издание, - М.: Агропромиздат, 1989.

7. Официальный сайт компании «Danfoss»

8. Интернет-ресурс - «Холодильщик.ру».

9. ГОСТ 21.404-85 «Автоматизация технологических процессов».

10. СНиП 2.11.02-87 «ХОЛОДИЛЬНИКИ».