Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Описание технологического процесса

2. Разработка функциональной схемы автоматизации

2.1 Определение параметров для сигнализации, блокировки, контроля и регулирования с обоснованием

2.2 Функциональная схема автоматизации с описанием

3. Выбор контроллера для управления

Заключение

Список использованной литературы

Введение

На сегодняшний день любые производства благодаря своему росту и постоянному развитию нуждаются в автоматизации. Под управлением технологическим процессом понимается совокупность операций, необходимых для осуществления таких целей, как пуск и остановка технологического процесса, поддержание какого-либо параметра процесса на заданном уровне, изменение параметра по заданной программе и т. п. Установку, машину, агрегат, в котором протекает исследуемый технологический процесс, называют объектом управления.

В настоящее время хромирование получило широкое применение в различных областях промышленности для декоративной отделки, защиты от коррозии и механического износа различных деталей машин, механизмов, приборов и бытовых изделий. В зависимости от условий электролиза различают три типа хромовых покрытий: матовые покрытия, обладающие низкими физико-механическими свойствами; блестящие покрытия, отличающиеся высокими значениями твердости и износостойкости; молочные осадки, наименее пористые и наиболее пластичные. По функциональному назначению хромовые покрытия подразделяются на: защитно-декоративные, коррозионно-стойкие, износостойкие и антифрикционные. Защитно-декоративные покрытия могут быть трех типов: блестящие, которые наносятся по подслою меди и никеля и имеют толщину 0,25-1,0 мкм; матово-блестящие, которые применяются для отделки инструмента, оптической аппаратуры и т. д. Эти покрытия часто получают, придавая соответствующую шероховатость поверхности основного металла; черные и цветные, которые наносятся из электролитов специального состава. Коррозионно-стойкие покрытия могут быть однослойными и двухслойными. Первый вид покрытий - это покрытия молочные, которые должны иметь длину не менее 20 мкм. Коррозионно-стойкое двухслойное хромовое покрытие применяют в тех случаях, когда необходимо сочетать свойства высокой защитной способности и износостойкости покрытий. Такое покрытие имеет первый слой молочного хрома и второй слой - блестящего, отличающегося высокой твердостью и износостойкостью.

Износостойкие и антифрикционные покрытия могут быть плотными и пористыми. Электролитический метод отличается тем, что металл, на который наносится покрытие, пропускают через электропроводящий раствор, содержащий соли этого металла.

Достоинства этого метода:

· высокая равномерность толщины покрытия;

· низкая температура нанесения;

· невозможность регулирования в широких пределах толщины покрытия;

· отсутствие дорогостоящего и сложного в эксплуатации оборудования.

Недостатки:

· малая скорость нанесения;

· большой расход энергии;

· невозможность или трудность нанесения таких коррозионно-стойких металлов как алюминий или титан.

При электролитическом хромировании скорость движения стали 5-6 м/сек., производительность до 100 тыс.тонн в год (при толщине хромового покрытия 0,025 мкм). Скорость нанесения покрытия определяется плотностью тока при электролизе и составляет в агрегатах электролитического хромирования 0,1-0,2 мкм/сек. Это означает, что при толщине покрытия 1 мкм и скорости движения 5 м/сек длина зоны нанесения 25-50 м. Для уменьшения необходимых производственных площадей для получения покрытия нужной толщины включают последовательно несколько ванн.

1. Описание технологического процесса

Ванна, как правило, имеет двойные стенки. Промежуток между ними служит пароводяной рубашкой, при помощи которой поддерживается требуемая температура электролита. Для удаления газов и паров по бортам ванны предусмотрено вентиляционное устройство. При обычном хромовокислом электролите внутренние стенки ванны покрывают листовым свинцом (толщиной 2-4 мм.), относительно стойким в этой среде, или винипластом. Ввиду низкой теплопроводности винипласта обогрев и охлаждение электролита осуществляют при помощи змеевика из свинцовых труб, опущенного в электролит и расположенного по стенкам ванны. Винипласт представляет собой пластическую массу, получаемую термической пластификацией полихлорвинила. Он стоек в растворах солей, нагретых до 65оС. Если по условиям работы подогрев электролита не требуется, применение винипласта для облицовки не вызывает никаких затруднений, кроме освоения процесса его сварки. В случае применения винипласта для обкладки ванн, электролит которых требует подогрева, как это имеет место для ванн хромирования, необходимо учитывать, что при температурах выше 80оС твердость постепенно уменьшается и винипласт размягчается. Кроме того, так как винипласт применяют обычно в виде листов толщиной до 10 мм., передача тепла от нагретой водяной или паровой рубашки ванны к электролиту затруднена по сравнению с передачей тепла при облицовке свинцом.

Также рекомендуют следующие материалы для футеровки вместо винипласта и свинца: поливинилхлоридный пластикат для ванн хромирования, никелирования и др.; асбовиниловая масса для ванн никелирования, оцинкования, омеднения и травления; стеклопластик в качестве конструкционного материала для ванн травления, никелирования и др. Все эти материалы обеспечивают длительную защиту в агрессивных средах. Особенно химически стоек, технологичен и дешев поливинилхлоридный пластикат.

В ванну наливают водопроводную (прокипяченную и отстоявшуюся) воду. Перед загрузкой хромового ангидрида для лучшего растворения воду в ванне нагревают до 60-70оС. При загрузке хромового ангидрида раствор перемешивают. После окончательного растворения хромового ангидрида удельный вес электролита определяют ареометром, для чего отбирают и охлаждают пробу и переливают ее затем в мерный цилиндр. По таблице, в которой указана зависимость концентрации электролита от удельного веса, определяют, достаточное ли количество хромового ангидрида растворено.

Самое важное в пуске хромовой ванны - не допустить избытка или недостатка серной кислоты. Не следует приливать в ванну сразу все рассчитанное количество серной кислоты, так как обычно хромовый ангидрид сам содержит в качестве примеси H2SO4, избыток которой явится причиной плохой работы ванны (черные пятна непокрытой поверхности и т.д.). Недостаток серной кислоты также вызывает образование пятен, но эти пятна имеют коричневый оттенок. В ванну приливают сначала половину рассчитанного количества кислоты, затем завешивают аноды и включают ток. В качестве катодов берут какие-нибудь чистые стальные детали или пластинки и устанавливают в ванне плотность тока и температуру, соответствующие осаждению блестящего покрытия. Если получается блестящий осадок серебристого цвета и хром равномерно покрывает деталь, то кислоты больше не добавляют. Если же на хромированной поверхности имеются белые или черные точки (в виде зернышек мака), следует добавить еще половину оставшегося количества серной кислоты. Иногда необходимо приливать все рассчитанное количество H2SO4 или даже больше, пока не будут устранены черные точки; после этого ванна готова к работе.

Анализ хромовой ванны на содержание CrO3 и H2SO4 делают 1-2 раза в неделю, в зависимости от загрузки ванны и сложности выполняемой работы. Анализы на содержание Cr2O3, железа и других примесей делают не реже одного раза в месяц. Избыток Cr2O3 (более 8 г/л) и особенно железа суживает интервал блестящих осадков хрома, делает их матовыми, шероховатыми и хрупкими. При снижении в этом случае содержания серной кислоты наблюдается улучшение осадка, но ванна работает только при плотности тока 25-40 а/дм2. Такое же влияние оказывает избыток соединений и других металлов (медь, цинк, алюминий, натрий и др.). Допустимое содержание серной кислоты - минимальное 0,5%, максимальное 2% от содержания хромового ангидрида. Содержание соединений железа - до 10 г/л, азотной кислоты - 0,2 г/л. При содержании меди 8-10 г/л ванна выходит из строя. Наиболее вредной является примесь азотной кислоты, небольшие количества которой вызывают темные, недоброкачественные осадки. При загрязнении ванны органическими примесями (масло) электролит приобретает зеленый цвет.

Таблица1

Ванны низкой концентрации имеют узкий рабочий интервал, но высокий выход по току и хорошую кроющую способность. Возможно применение больших плотностей тока. Однако состав электролита вследствие малой концентрации легко изменяется, и раствор требует постоянной корректировки. Осадки, полученные из таких ванн, склоны к наростам на краях и обладают повышенной твердостью. Электролиты малой концентрации наиболее пригодны для твердого хромирования.

Ванны средней концентрации дают блестящие осадки в более широком интервале, но имеют более низкий выход по току. Кроющая способность ванн удовлетворительная. Применяемые плотности тока - в пределах 25-35 а/дм2. Раствор устойчив и колебания режима ванн незначительны. Осадки твердые, более равномерные, менее склонные к отслаиванию.

Ванны высокой концентрации имеют широкий рабочий интервал, но еще более низкий выход по току. Кроющая способность ванн несколько понижена. Применяемые обычно плотности тока составляют 10-20 а/дм2. Раствор отличается постоянством. Осадки менее твердые и весьма равномерные. Эти ванны применяют только для защитно-декоративного хромирования.

Состав хромовокислых электролитов в процессе электролиза непрерывно изменяется. Поддержание постоянной концентрации CrO3 и H2SO4 в электролите осуществляется путем периодического введения в него новых порций хромового ангидрида и серной кислоты. Количество добавляемого в ванну CrO3 определяется на основании удельного веса электролита или по результатам анализа. При непрерывной работе ванны добавление CrO3 осуществляется ежедневно. Корректирование электролита серной кислотой производится значительно реже. Один раз в 7-10 дней электролит подвергают анализу и на основании его рассчитывают недостающее количество серной кислоты и вводят ее в электролит. После этого электролит тщательно перемешивают и дают ему отстояться. При высоком содержании серной кислоты в электролите избыток ее необходимо удалить.

В процессе электролиза концентрация хрома в электролите может повышаться или понижаться в зависимости от соотношения площади катода и анода. При хромировании деталей, площадь покрытия которых больше площади анода, например, при хромировании внутренней поверхности цилиндра, концентрация хрома в электролите постепенно возрастает. Если же площадь детали - катода значительно меньше площади анода, что имеет место при хромировании наружных поверхностей деталей, то содержание хрома в электролите понижается. Чтобы не допускать значительного увеличения концентрации хрома в электролите, отношение между катодной и анодной поверхностями рекомендуется поддерживать в пределах от 1:1 до 1:2. Если содержание хрома все же не соответствует норме, то необходима проработка электролита током.

При хромировании вода из электролита быстро испаряется, что видно по снижению уровня электролита в ванне. Поэтому через каждые 2-3 часа работы в ванну добавляется недостающий объем воды. При этом используется промывная вода из ванны улавливания хромового ангидрида. В этой ванне производится первая промывка деталей после хромирования, что позволяет уловить большую часть хромового электролита, выносимого из ванны. автоматизация сигнализация блокировка контроллер

2. Разработка функциональной схемы автоматизации

2.1 Определение параметров для сигнализации, блокировки, контроля и регулирования с обоснованием

Основной задачей управления процессом хромирование является регулирования температуры пара из котельной, а также регулирование объема жидкостей воды, серной кислоты и ангидрида CrO3 с целью выделения его на заранее известный режим работы. Важнейшими из факторов, влияющих на отклонение параметров от требуемого режима работы, являются:

· температура пара

· расход подаваемого ангидрида, серной кислоты и воды

· уровень воды в емкости.

В данном процессе контролю подлежать температура пара из котельной

Регулированию подлежат подача серной кислоты и ангидрида CrO3

2.2 Функциональная схема автоматизации с описанием