Линия по производству сахара-песка

Общий вид.cdw

Технические характеристики:
Частота вращения барабана
Загрузка сахарного песка
Выгрузка сахарного песка
Патрубок для выхода
ДП.47.015.05.00.000.ОВ

Шестерня СБ.cdw

Технические требования:
Радиальное смещение валов не более:
шестерни и редуктора - 0
Перекос валов не более:
ДП.47.015.07.05.000.

Генплан.CDW

Операторная модель.CDW

Сборочный сушилки.cdw

Радиальное смещение валов электродвигателя
и редуктора не болие 0.3 мм.
Угловое смещение валов электродвигателя и
редуктора не болие 1
Радиальное смещение тихоходного вала
редуктора и вала привода сушилки не болие 0.5
Муфта предохранительная
ДП.47.015.06.09.000.
Общее передаточное число
Техническая характеристика

Корпус подшипника.cdw

Острые кромки притупить R=0
Неуказанные предельные отклонения размеров:
отверстий +t; валов -t; остальных

Разрез здания.cdw

Вал.cdw

265 285 НВ кроме места
Острые кромки притупить.
Неуказанные предельные отклонения размеров:
Сталь 45 ГОСТ 1050-88

Колесо.cdw

зубья 50 56 HRC на глубину 0
Неуказанные предельные отклонения размеров:
Нормальный исходный контур
Коэффициент смещения
Сталь 35Л ГОСТ 1050-88

Спецификация.spw

ДП.47.015.07.05.000.СП
ДП.47.015.07.05.000.
Болт М8х25 ГОСТ 7798-70
Болт М20х30 ГОСТ 7798-70
Гайка М20 ГОСТ 5915-70
Манжета 65х90 ГОСТ 8752-79
Манжета 80х105 ГОСТ 8752-79
Подшипник №1313 ГОСТ 5720-75
Шайба 20 ГОСТ 6402-70
Швеллер 16Пх320 ГОСТ 8240-89
Шпонка 20х12х110 ГОСТ 23360-78

Крышка подшипника.cdw

Неуказанные радиусы 2 мм max.
Неуказанные предельные отклонения размеров поверхностей:
t2 по ГОСТ 25670-83.

Экономика.cdw

Балансовая стоимость оборудования. руб.
Норма амортизации. %
Отчисления на ремонт
Численность обслуживающего персонала
Затраты на электроэнергию
Годовые эксплуатационные затраты. руб.
Годовой экономический эффект
ДП.47.015.09.00.000.
эффективность проекта
Сравнительная экономическая эффективность проекта

Диплом ПЗ.doc

ТЕХНИКО–ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА10
1 Краткая историческая справка о предприятии10
2. Характеристика перерабатывающего предприятия11
3 Анализ хозяйственной деятельности14
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ16
1 Характеристика продукции сырья и полуфабрикатов16
2 Особенности производства и потребления готовой продукции17
3 Стадии технологического процесса 18
4 Технология переработки сахарной свёклы в сахар-песок18
5 Характеристика комплексов оборудования21
ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ29
1 Проектирование основных параметров зданий и сооружений29
2 Расчет водоснабжения32
3 Расчет вентиляции34
4 Расчет отопления37
5 Система канализации отходов предприятия39
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ42
1 Описание разрабатываемого аппарата42
2 Технологические расчеты45
2.1 Расчет барабана на прочность45
2.2 Расчет барабана на жесткость47
2.3 Расчет свободно надетого бандажа47
2.4 Геометрические размеры бандажа и опорного ролика52
3 Кинематический и силовой расчет привода54
3.1 Расчет открытой цилиндрической прямозубой передачи55
3.2 Предварительный расчет валов58
3.3 Подбор подшипников59
3.4 Проверка прочности шпоночных соединений60
1 Производственный травматизм на предприятии62
2 Инструкция безопасной эксплуатации барабанной сушилки64
3 Производственное освещение66
4 Охрана окружающей среды72
5 Инженерно-технические решения по пожаро-электробезопасности73
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА80
1 Расчет инвестиций80
2 Расчет эксплуатационных затрат81
3 Определение ожидаемого экономического эффекта от применения
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ88
Среди перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса наиболее материалоемкой является сахарная промышленность в которой объем сырья и вспомогательных материалов используемых в производстве в несколько раз превышает выход готовой продукции.
За сравнительно короткий срок сахарная промышленность России из передовой превратилась в убыточную отрасль пищевой индустрии с приходом 90–х годов многие предприятия были поставлены на грань выживания влачили жалкое существование и были на грани банкротства.
Но уже начиная с 98–х начала просматриваться некая тенденция развития агропромышленного комплекса в части малого бизнеса и частного предпринимательства наметились предпосылки стабилизации экономики страны что послужило неким толчком в развитии всей промышленности в целом.
Современный свеклосахарный завод – это крупное хорошо оснащенное и технически перевооруженное предприятие которое использует для производственного процесса современные технологии и оснащено передовой техникой и достижениями научно–технического прогресса работающее круглогодично по непрерывной схеме производства.
Растения из которых в промышленных масштабах вырабатывается сахароза в виде пищевого продукта называется сахароносами. Сахароза очень распространена в природе но в таких концентрациях при которых возможно ее промышленное рентабельное производство она встречается в небольшом количестве растений:
Сахарный тростник (лат. Saccharum) – многолетнее растение семейства злаковых.
Сахарное сорго (лат. Sorghum saccharatum) – многолетнее растение семейства злаковых.
Сахарная свекла (лат. Beta vulgaris) – двухлетнее растение семейства маревых.
Также в природе известны и такие «экзотические» сахароносы как сахарный клен рожковое дерево сахарные пальмы Примерный химический состав растений содержащих сахарозу (кристаллический сахар) приведены в таблице 1.
Таблица 1 – химический состав сока в % к массе сырья.
В виду специфики произрастания технологичности производства в России основной культурой для производства является сахарная свекла.
Первые опыты получения сахара из свеклы были проведены в России И.Я. Биндгеймом который в 1792г. описал их в брошюре а в 1798г. приготовил несколько проб свекловичного сахара и в начале 1799г. представил эти пробы правительству в Петербург.
Производственные опыты получения свекловичного сахара начал в 1799 – 1801гг. помещик Я.С. Есипов. В своем подмосковном имении с. Никольском он получил в 1801г. 5 пудов чистого сахара переработав около 500 пудов свеклы (1 пуд равен 13 килограммам). И уже в 1802г. Я.С. Есиповым совместно с Е.И. Бланкенагелем был создан и пущен первый в России свеклосахарный завод в с. Алябьево Чернского уезда Тульской губернии на котором за сезон производства было выработано 300 пудов сахара. От того на сколько актуально подобрано и технически обоснованно применение конкретного типа оборудования а также от надежности и долговечности работы этого оборудования зависят производственно-экономические показатели предприятия. Моральный и материальный износ использование низко производительного и старого оборудования а также простой оборудования из-за неисправности или внепланового ремонта вследствие длительной эксплуатации нарушают производственный процесс резко снижают экономические показатели предприятия. Поэтому обеспечивая надлежащее техническое вооружение на данном этапе позволит значительно увеличить производительность труда и выход готового продукта при минимальных потерях в производственном процессе. Количество и качество сахара а также коэффициент потерь на каждый производственный процесс напрямую зависит от используемого технологического оборудования поэтому своевременная замена или внедрение нового оборудования может гарантировать качественный выпуск продукции и безостановочное производство в течение всего рабочего сезона. Поэтому в целях ускорения переработки свеклы а также снижения потерь основного сырья и повышения выхода и качества выработки сахара следует достигать за счет реконструкции и технического перевооружения производства поскольку только внедрение нового оборудования может гарантировать повышение производительности труда выход и качество готовой продукции.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
1 Краткая историческая справка о предприятии
Пуск завода состоялся 13 ноября 1965 года.
В 2002 году завод награжден Дипломом III степени за победу в конкурсе «Лучший сахарный завод в России».
Коллективу завода направленно благодарственное письмо МНС России за добросовестное и своевременное исполнение налоговых платежей.
В апреле 2004 года в Москве в Центральном доме литераторов состоялась вторая торжественная церемония награждения лауреатов Национальной премии имени Петра Аркадьевича Столыпина.
Деятельность завода направлена на выпуск качественной и конкурентоспособной продукции соответствующей принятым стандартам и удовлетворяющей потребностям покупателя.
Виды производственной деятельности предприятия:
– Оказание услуг по переработки сахарной свеклы и сахара – сырца.
– Производство и реализация сахара – песка из сахарной свеклы и сахара – сырца.
– Производство и реализация патоки – массы.
– Производство и реализация жома свекловичного свежего сушеного и гранулированного.
– Производство и реализация товарной извести.
Основная продукция предприятия – сахарный песок – является сертифицированной продукцией и соответствует требованиям нормативных документов и ГОСТов.
Поставка партии товара производится после соответствующей оплаты (предоплата аккредитив банковская гарантия залог ценных бумаг и других ликвидных активов)
Отлаженная система доставки сахара потребителю позволяет в кратчайшие сроки произвести отгрузку в любую точку Российской Федерации а так же экспортировать товар в страны ближнего зарубежья.
2. Характеристика перерабатывающего предприятия
Никифоровский сахарозавод расположен на территории Тамбовской области в Никифоровском районе. Связь с населенными пунктами осуществляется автотранспортом по дорогам с асфальтобетонным покрытием. Дороги находятся в хорошем состоянии. Круглогодично действует регулярное автобусное сообщение.
Основным направлением завода является производство сахара. В соответствии с основными направлениями технического прогресса по производству сахара происходят существенные качественные изменения решаются сложные задачи по техническому перевооружению предприятия повышению организационного уровня их работы.
Завод представляет собой сложный технологический комплекс оборудованный технологическим складским транспортным энергетическим санитарно–технологическим вспомогательным оборудованием а также регулирующей и контрольно – измерительной аппаратурой.
Обеспеченность предприятия сырьем для основного производства осуществляется следующими основными поставщиками по областям:
– Тамбовская обл.: Мичуринский Никифоровский Тамбовский Петровский Сосновский Рассказовский Староюрьевский Бондарский Знаменский и Первомайский районы.
– Рязанская обл.: Ново–Деревенский Сапожковский Захаровский Ряжский Сараевский районы.
– Липецкая обл.: Чаплыгинский Добровский Лев Толстовский районы.
Планирование и учет хозяйственной деятельности на предприятии осуществляет планово–экономическая служба и бухгалтерия.
К территории предприятия примыкает дорога с твердым асфальтовым покрытием и железнодорожная ветка от станции Никифоровка Ю.В.Ж.Д. что существенно облегчает транспортировку сырья и готовой продукции. Генеральный план предприятия приведен на рисунке 1.1.[4]
– сокоочистительное и продуктовое отделение 2 – сушка сахара и упаковка 3 – склад сахара-песка 4 – ТЗЦ 5 – силос бестарного хранения сахара 6 – дымовая труба 7 – склад брикетированного жома 8 – жомосушка с брикетным отделением 9 – моечное и диффузное отделение 10 – известковое отделение 11 – мехмастерская 12 – насосная станкция 13 – соломоловушка 14 – галерея главного транспортера 15 – отстойник 16 – паточные баки 17 – козловой кран 18 – склад известкового камня 19 – бак химочищенной воды 20 – резервуар для воды 21 – резервуар для мазута 22 – сторожевая будка 23 – гидротранспортер 24 – бурачная 25 – гидроразгрузка из жд транспорта 26 – гидроразгрузка из автомашин 27 – галерея транспортера отжатого жома 28 – жомохранилище 29 – весовая 30 – грязевые насосы 31 – кагатное поле 32 – проходная 33 – турникет 34 – паточные насосы 35 – мазутно-насосная станция 36 – контора 37 – столовая 38 – насосная станция кислых жомовых вод 39 – пожарное депо 40 – жд пути 41 – отопительная котельная 42 – станция осветления речной воды 43 – навес 44 – трансформаторная подстанция 45 – гостиница
Рисунок 1.1 – Генеральный план сахарного завода
3 Анализ хозяйственной деятельности
Данные о работе завода представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Анализ производственной деятельности завода
Электроэнергия кВт*час
Прочее производственное
Непроизводственное потребление
Отчет о выработке сахара–песка
Отчет о количестве рабочих
Среднесписочная численность рабочих чел.
На основании приведенных выше данных таблицы 1.1 просматривается зависимость выхода готовой продукции от года.
Рисунок 1.2 – График зависимости выхода готовой продукции от количества перерабатываемой свеклы
График показывает что выход готового продукта – сахара песка с годами уменьшается а количество перерабатываемого сырья остается неизменным. На основании этого можно судить о том что с каждым годом растет коэффициент потерь при производственном процессе. Данный коэффициент может зависеть от таких факторов как не планомерное поступление сырья а также от морального и физического износа оборудования используемого для технологического процесса производства.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Характеристика продукции сырья и полуфабрикатов
Сахар – практически чистая сахароза (С12Н22О11) обладающая сладким вкусом легко и полностью усваиваемая организмом способствующая быстрому восстановлению затраченной энергии.
Инвертный сахар благодаря фруктозе гигроскопичен. Он предохраняет варенье от засахаривания замедляет процесс черствения хлеба предохраняет от высыхания кондитерские изделия (мармелад пастилу зефир помадку и др.).
Исходным сырьем для получения сахара являются сахарная свекла и сахарный тростник. Благодаря более высокой урожайности сахарного тростника по сравнению с сахарной свеклой с каждого гектара его посевов получают сахара примерно в 2 раза больше хотя содержание сахарозы в стеблях сахарного тростника несколько меньше чем в сахарной свекле.
Сахарная промышленность выпускает следующие виды сахара:
– сахар-песок – сыпучий пищевой продукт белого цвета (без комков) имеющий сладкий вкус без посторонних привкусов и запахов (с содержанием влаги не более 014 % сахарозы не менее 9975 % металлопримесей не более 3 мг на 1 кг сахара с размерами на более 03 мм);
– сахар жидкий – жидкий пищевой продукт светло-желтого цвета сладкий на вкус без посторонних привкусов и запахов (с содержанием сахарозы не менее 9980 % для высшей категории и не менее 995 % для первой категории с содержанием сухих веществ не менее 64 %);
– сахар-рафинад – кусковой прессованный сахар рафинадный сахар-песок и рафинадная пудра белого цвета сладкие на вкус без посторонних привкусов и запахов (с содержанием сахарозы не менее 999 % редуцирующих веществ не более 003
% влаги не более 02 %).
2 Особенности производства и потребления готовой продукции
На всех сахарных заводах России действует типовая схема получения сахара – песка из сахарной свеклы с непрерывным обессахариванием свекловичной стружки прессованием жома и возвратом жомопрессовой воды в диффузионную установку известково-углекислотной очисткой диффузионного сока тремя кристаллизациями и аффинацией желтого сахара III кристаллизации. В корнеплодах сахарной свеклы содержится 20 25 % сухих веществ из них содержание сахарозы колеблется от 14 до 18 %. Сахарозу извлекают из свеклы диффузионным способом. Полученный диффузионный сок содержит 15 16 % сухих веществ из них 14 15 % сахарозы и около 2 % несахаров. Чтобы избавиться от несахаров проводят очистку диффузионного сока известью (дефекация) с последующим удалением ее избытка диоксидом углерода (сатурация). Для снижения цветности и щелочности фильтрованный сок II сатурации обрабатывают диоксидом серы (сульфитация). Сгущение сока ведут в два этапа: сначала его сгущают на выпарной установке до содержания сухих веществ 55 65 % (при этом сахароза еще не кристаллизуется) а затем после дополнительной очистки вязкий сироп на вакуум-аппарате сгущают до содержания сухих веществ 925 935 % и получают утфель. Готовый утфель I кристаллизации центрифугируют получая кристаллы сахара и два оттека. Сахар–песок выгружают из центрифуги с содержанием влаги 08 1 % и высушивают горячим воздухом температурой 105 110 °С до 014 % (при бестарном хранении массовая доля влаги в сахаре-песке должна быть 003 004 %).
Норма потребления сахарозы составляет 75 г в день включая сахар находящийся в других пищевых продуктах. В настоящее время в России действует 95 свеклосахарных заводов перерабатывающих в сутки 280 тыс. т свеклы. Период уборки сахарной свеклы длится 40 50 сут. в году. Средняя производственная мощность одного завода составляет 284 тыс. т переработки свеклы в сутки с коэффициентом извлечения сахара из свеклы 72 %.
3 Стадии технологического процесса
Процесс получения сахара-песка на свеклосахарных заводах складывается из следующих стадий:
-подача свеклы и очистка ее от примесей;
-получение диффузионного сока из свекловичной стружки;
-очистка диффузионного сока;
-сгущение сока выпариванием;
-варка утфеля и получение кристаллического сахара;
-сушка охлаждение и хранение сахара-песка.[2]
4 Технология переработки сахарной свёклы в сахар-песок
Технологическая схема производства сахара-песка представлена на рисунке 2.1 и в графической части.
Технология переработки сахарной свёклы в сахар-песок осуществляется следующим образом. Сахарную свёклу подают в завод по наклонному жёлобу гидравлического транспортёра водным потоком. В конце гидротранспортера свекловодяная смесь центробежным насосом направляется на водоотделитель где от нее отделяется грязная вода называемая транспортерно-моечной. Эту воду после осветления отстаиванием снова возвращают в гидротранспортер. Далее свекла поступает в свекломоечную машину и отмывается от легких (ботва солома) и тяжелых (песок камни) примесей.
Отмытые корнеплоды свеклы взвешивают на автоматических весах и изрезывают в стружку которая поступает в диффузионный аппарат где ее нагревают до температуры 70 75°С и обессахаривают горячей водой в противотоке. В результате экстракции (диффузии) сахароза и часть несахаров свекловичного сока переходят в воду образуя так называемый диффузионный сок. Обессахаренную стружку называемую жомом отжимают в прессе и удаляют с завода а жомопрессовую воду после термообработки и осветления возвращают в диффузионный аппарат.
Рисунок 2.1 – Технологическая схема производства сахара-песка
Диффузионный сок содержит большое количество растворенных (12 18 кг на 100 кг СВ сока) и взвешенных примесей поэтому подвергают химической и физико-химической очистке оксидом кальция СаО и диоксидом углерода СО2 которые получают на заводе при обжиге известняка (СаСОз). После очистки и фильтрования взвешенные примеси удаляют из сока полностью а растворимые – примерно на 13.
Для того чтобы снизить интенсивность образования красящих веществ очищенный сок с содержанием 11 14 % СВ сульфитируют газообразным диоксидом серы а затем сгущают до 60 65 % СВ в выпарной установке. Полученный сироп еще раз сульфитируют фильтруют и направляют на кристаллизацию сахара. Чтобы получить чистый кристаллический сахар (сахар-песок) сироп уваривают до пересыщения в вакуум-аппаратах под разрежением а затем добавив сахарной пудры вызывают зарождение кристаллов наращивают их и смесь кристаллов с межкристальным раствором называемую утфелем 1 кристаллизации разделяют в центрифугах на сахар-песок и первый оттек. Промывая сахар-песок в центрифугах горячей водой получают второй оттек. После выгрузки из центрифуг сахар–песок сушат а первый и второй оттеки содержащие большое количество сахара подают на уваривание утфеля II кристаллизации. Готовый утфель II кристаллизации центрифугируют с промыванием сахара горячей водой. Первый и второй оттеки утфеля II кристаллизации идут на уваривание утфеля III кристаллизации а желтый сахар – на приготовление клеровки.
Утфель III кристаллизации уваривают в вакуум-аппарате при кипячении под разрежением затем продолжают кристаллизацию сахара в кристаллизационной установке при охлаждении. Обессахаренный таким образом межкристальный раствор утфеля из которого уже трудно получить кристаллический сахар после центрифугирования удаляют с завода без разбавления. Этот оттек называют мелассой. Сахар III кристаллизации содержит больше примесей чем сахар 1 кристаллизации поэтому его смешивают с разбавленным первым оттеком утфеля 1 кристаллизации называемым аффинирующим раствором и центрифугируют. При перемешивании часть примесей (инвертный сахар соли кальция красящие вещества и др.) переходит с поверхности кристаллов в оттек (диффундирует) в результате чего сахар становится чище.
Смесь сахара III кристаллизации и разбавленного первого оттека утфеля 1 кристаллизации называемую аффинационным утфелем центрифугируют вместе с утфелем II кристаллизации. Полученный сахар II и III кристаллизации растворяют в очищенном соке до содержания 65 70 % СВ (полученный раствор называется клеровкой) и смешивают с сиропом из выпарной установки перед сульфитацией.
Отходы производства (жом меласса) используют на корм скоту. Меласса также служит сырьем для производства хлебопекарных дрожжей этилового спирта лимонной кислоты и других продуктов. Фильтрационный осадок подсушивают и вывозят на поля для подщелачивания кислых почв. [8]
5 Характеристика комплексов оборудования
Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки свеклы к производству состоящего из свеклоподъемной установки гидротранспортера песколовушки ботволовушки камнеловушки и водоотделителя а также свекломоечной машины.
Ведущий комплекс оборудования линии состоит из конвейера с магнитным сепаратором свеклорезки весов диффузионной установки шнекового пресса и сушилки для жома.
Следующий комплекс оборудования представляют фильтры с подогревательными устройствами аппараты предварительной и основной дефекации сатураторы отстойники сульфитаторы и фильтры.
Наиболее энергоемким комплексом оборудования линии является выпарная установка с концентратором а также вакуум-аппараты мешалки и центрифуги.
Завершающий комплекс оборудования линии состоит из виброконвейера сушильно-охладительной установки и вибросита.
Операторная модель производства сахара-песка представлена на рисунке 2.2 и в графической части.[2]
Рисунок 2.2 – Операторная модель свеклосахарного производства
Сахарная свекла подается в завод из бурачной или с кагатного поля. По гидравлическому конвейеру она поступает к свеклонасосам и поднимается на высоту до 20 м. Дальнейшее перемещение ее для осуществления различных операций технологического процесса происходит самотеком. По длине гидравлического конвейера 1 последовательно установлены соломоботволовушки 6 камнеловушки 5 и водоотделители 8. Это технологическое оборудование предназначено для отделения легких (солома ботва) и тяжелых (песок камни) примесей а также для отделения транспортерно-моечной воды. Сахарная свекла после водоотделителей поступает в моечную машину 7.
Моечная машина предназначена для окончательной очистки свеклы (количество прилипшей земли составляет при ручной уборке 3 5 % свеклы а при механизированной уборке комбайнами – 8 10 %).
Количество воды подаваемой на мойку свеклы зависит от степени ее загрязненности конструкции машины и в среднем составляет 60 100 % к массе свеклы. В сточные воды гидравлического конвейера и моечной машины попадают отломившиеся хвостики свеклы небольшие кусочки и мелкие корнеплоды (всего 1 3 % к массе свеклы) поэтому транспортерно-моечные воды предварительно направляются в сепаратор для отделения от них хвостиков и кусочков свеклы которые после обработки поступают на ленточный конвейер 12.
Затем свеклу взвешивают на весах 11 и направляют в измельчающие машины-свеклорезки 11. Стружка должна быть ровной упругой и без мезги пластинчатого или ромбовидного сечения толщиной 05 10 мм.
Свекловичная стружка из измельчающих машин с помощью ленточного конвейера 10 на котором установлены конвейерные весы подается в диффузионную установку 13.
Сахар растворенный в свекловичном соке корнеплода извлекается из клеток противоточной диффузией при которой стружка поступает в головную часть агрегата и движется к хвостовой части отдавая сахар путем диффузии в движущуюся навстречу экстрагенту высолаживающую воду. Из конца хвостовой части агрегата выводится стружка с малой концентрацией сахара а экстрагент обогащенный сахаром выводится как диффузионный сок. Из 100 кг свеклы получают приблизительно 120 кг диффузионного сока. Жом отводится из диффузионных установок конвейером в цех для прессования сушки и брикетирования.
Диффузионный сок пропускается через подогреватель 14 и направляется в аппараты предварительной 16 и основной дефекации 20 где он очищается в результате коагуляции белков и красящих веществ и осаждения ряда анионов дающих нерастворимые соли с ионом кальция содержащимся в известковом молоке (раствор извести). Известковое молоко вводится в сок с помощью дозирующих устройств 19.
Дефекованный сок подается в аппарат первой сатурации 21 где он дополнительно очищается путем адсорбции растворимых несахаров и особенно красящих веществ на поверхности частиц мелкого осадка СаСО3 который образуется при пропускании диоксида углерода через дефекованный сок. Сок первой сатурации подается через подогреватель 24 в отстойник-декантатор 26. В отстойниках сок делится на две фракции: осветленную (80 % всего сока) и сгущенную суспензию поступающую на вакуум-фильтры 29.
Фильтрованный сок первой сатурации направляется в аппараты второй сатурации 33 где из него удаляется известь в виде СаСОз.
Сок второй сатурации подается на фильтры 37. Соки сахарного производства приходится фильтровать несколько раз. В зависимости от цели фильтрования используются различные схемы процесса и фильтровальное оборудование.
Отфильтрованный сок из фильтра 37 подается в котел сульфитации 39. Цель сульфитации – уменьшение цветности сока путем обработки его диоксидом серы который получают при сжигании серы в печи 38.
Сульфитированный сок направляют на станцию фильтров 40 а затем транспортируют через подогреватели 42 в первый корпус выпарной станции 43. Выпарные установки предназначены для последовательного сгущения очищенного сока второй сатурации до концентрации густого сиропа; при этом содержание сухих веществ в продукте увеличивается с 14 16 % в первом корпусе до 65 70 % (сгущенный сироп) в последнем. Свежий пар поступает только в первый корпус а последующие корпуса обогреваются соковым паром предыдущего корпуса. Площадь поверхности нагрева выпарной станции сахарного завода составляет 10000 м2.
Полученный сироп направляется в сульфитатор 44 а затем на станцию фильтрации 58. Фильтрованный сироп подогревается в подогревателе 62 откуда поступает в вакуум-аппараты первого продукта 64. Сироп в вакуум-аппаратах уваривается до пересыщения сахар выделяется в виде кристаллов. Продукт полученный после уваривания называется утфелем. Он содержит около 75 % воды и около 55 % выкристаллизовавшегося сахара.
Сироп уваривают в периодически действующих вакуум-аппаратах 64. Утфель первой кристаллизации из вакуум-аппаратов поступает в приемную утфелемешалку 63 откуда его направляют в распределительную мешалку 65 а затем в центрифуги 66 где под действием центробежной силы кристаллы сахара отделяются от межкристальной жидкости. Эта жидкость называется первым оттеком. Чистота первого оттека 75 78 % что значительно ниже чистоты утфеля.
Чтобы получить из центрифуги белый сахар его кристаллы промывают небольшим количеством горячей воды – пробеливают. При пробеливании часть сахара растворяется поэтому из центрифуги отходит оттек более высокой чистоты – второй оттек.
Второй и первый оттеки подают в вакуум-аппарат второй (последней) кристаллизации 59 где получают утфель второй кристаллизации содержащий около 50 % кристаллического сахара. Этот утфель постепенно охлаждают до температуры 40 °С при перемешивании в утфелемешалках – кристаллизаторах 61. При этом дополнительно выкристаллизовывается еще некоторое количество сахара. Наконец утфель второй кристаллизации направляется через утфелераспределитель второго продукта 51 в центрифуги 50 где от кристаллов сахара отделяется меласса которая является отходом сахарного производства так как получение из нее сахара путем дальнейшего сгущения и кристаллизации нерентабельно. Желтый сахар второй кристаллизации рафинируют первым оттеком полученный утфель направляется в распределительную мешалку а затем в центрифуги. Полученный сахар растворяется и сок поступает в линию производства.
Белый сахар выгружаемый из центрифуг 66 имеет температуру 70 °С и влажность 05 % при пробеливании паром или влажность 15 % при пробеливании водой. Он попадает на виброконвейер 71 и транспортируется в сушильно-охладительную установку 67.
После сушки сахар-песок поступает на весовой ленточный конвейер 77 и далее на вибросито. Комочки сахара отделяются растворяются и возвращаются в продуктовый цех.
Товарный сахар-песок поступает пластинчатым транспортёром 78 в склады длительного хранения.[2]
Перечень оборудования линии по производству сахара-песка представлен в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Перечень оборудования линий по производству сахара-песка
Наименование оборудования
Транспортёр хвостиков
Диффузионная установка
Продолжение таблицы 2.1
Сборник диффузионного сока
Дозатор известкового молока
Аппарат для основной дефекации
Аппарат для пересатурирования сока I сатурации
Отстойник–декантатор
Аппарат II сатурации
Серосжигательная печь
Аппарат сульфитации сока
Утфелераспределитель
Аффинационная мешалка
Ёмкость для мелкой фракции
Ёмкость для крупной фракции
Мешкозашивочная машина
ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1 Проектирование основных параметров зданий и сооружений
Основное производственное здание располагается с учетом розы ветров максимальной поточности производства иррациональности людских и грузовых потоков. При этом необходима прокладка автомобильных дорог и других путей сообщения. Ориентировка зданий и помещений относительно розы ветров должна обеспечивать наиболее благоприятные условия естественной вентиляции и освещенности.
Теплоэнергетическое хозяйство включает в себя котельную трансформаторные подстанции компрессорный цех.
На данном предприятии в качестве горючего используется мазут.
Расположение санитарно–технических сооружений (здания и сооружения для водоснабжения канализации сточных вод) диктуется условиями конкретной планировки производственных строений источниками водоснабжения количеством потребляемой в производстве воды пожарными требованиями.
От принятых источников водоснабжения зависят водопроводные сооружения. При использовании артезианских скважин (две артезианские скважины – одна рабочая и одна резервная) необходимо наличие водонапорной башни насосной станции и противопожарного резервуара.
Расстояние от самостоятельных очистных сооружений до пищевых цехов должно быть не менее 300 м от станции перекачки сточных жидкостей до пищевых цехов – не менее 50 м прочих административных и бытовых помещений – не менее 25 м.
При проектировании автомобильных дорог учитывают следующее:
– ширина одностороннего проезда – 35 м двустороннего – 6 м в три
– ширина цеховых и противопожарных дорог при движении в одну полосу – 3 м в две полосы – 5.5 м; для электрокар – при движении в одну полосу – 1.5 м в две полосы – 2.5 м;
– разворотные площадки для автомобилей должны быть не менее 12х12 м.
Ширина основных проходов в цехе рекомендуется не менее 2.5 3 м проходы между отдельными машинами имеющими движущиеся части – не менее 1 м.
Расстояние между выступающими частями аппаратов должно составлять 0.8 1 м а в местах где не предусмотрено движение рабочих – 0.5 м.
Шнеки ленточные конвейеры размещают с расстоянием от стены не менее 075 м.
К инженерным коммуникациям относят пути для передачи пара воды холода электроэнергии связи сигнализации и управления.
Применение для питания электрической энергии практически не накладывает дополнительных ограничений на расстановку оборудования.
Подвод электроэнергии к потребителям может осуществляться от распределительного пункта по радиальным магистральным и смешанным сетям. Целесообразно чтобы основной выключатель располагался непосредственно у входа в производственное помещение или вблизи от путей эвакуации персонала.
При расстановке технологического оборудования необходимо предусматривать возможность установки защитных электрических систем непосредственно около соответствующего аппарата. Возможна групповая установка защитных систем но в любом случае они должны устанавливаться в непосредственной близости от них.
Расположение защитных электрических систем должно обеспечивать возможность каждого аппарата без влияния на работу остальных а расположение общего рубильника должно обеспечить отключение извне всего цехового оборудования при аварийной ситуации.
Для электрического снабжения оборудования применяют 3-фазные четырехпроходные сети прокладываемые в коробах или трубах. Размеры коробов и диаметр труб выбирают в зависимости от мощности оборудования. Трубы рекомендуется прокладывать вплотную друг другу вдоль стен. При проектировании и монтаже электрического оборудования необходимо руководствоваться «Правилами устройств электроустановок» и «Правилами электробезопасности». Все аппараты должны быть надежно заземлены.
Учитывая общие требования технологическая линия должна представлять единое устройство из максимально согласованных между собой машин и аппаратов а также систем подвода энергоносителей технологических сред сырья и полуфабрикатов.
Кроме того при компоновке линий требуется учесть необходимость подвода трубопроводов горячей и холодной воды для санитарной обработки оборудования и заполнения рабочих камер и емкостей. При этом технологическое оборудование должно работать при наличии приточно-вытяжной вентиляции которая должна быть рассчитана на удаление всех производственных вредностей образующихся при тепловой обработке продуктов сгорания топлива паров пыли и т.п.
Для транспортировки и удаления отработанной жидкости и конденсата должны использоваться лотки со съемными решетками устанавливаемыми на одном уровне с полом которые должны выходить в канализационное устройство с трапом. Материал применяемый для изготовления рамы или решетки должен быть коррозийностойким.
Для сокращения протяженности инженерных сетей и уменьшения территории необходимой для их укладки целесообразно сети питьевого производственного и противопожарного водоснабжения горячей и холодной воды (промышленной фекальной) канализации пара газа электрические и другие располагать по совмещенным трассам с соответствующей их изоляцией.
В основе компоновки помещений и зданий производства лежит единый производственный поток. Расположение каждой технологической схемы и их системы в любом помещении должно обеспечивать нормальные санитарно-гигиенические условия производства.
2 Расчет водоснабжения
Здание оборудуется следующими системами водоснабжения: хозяйственно-питьевыми противопожарными производственными. Они могут быть раздельными и объединенными (СНиП 11–30–76).
Для определения потребного количества воды необходимо установить всех возможных потребителей данного ресурса. Количество обслуживающего персонала в помещении – 120 человек. Учитывая расход воды по данным таблицы 1.1 дипломного проекта .
Суточная потребность предприятия учитывая что завод работает 4 6 месяцев в год:
где: количество рабочих месяцев в году .
Далее определяем количество воды для обслуживания технологической линии по формуле (3.2):
Определим количество воды на нужды обслуживающего персонала по формуле (3.3):
где – количество обслуживающего персонала ;
– суточная норма водопотребления для обслуживающего персонала .
Часовой расход насоса находим по формуле (3.6):
где – продолжительность работы насоса .
Определяем секундный расход напора насоса по формуле (3.5):
Диаметр основного трубопровода на предприятии находим по формуле (3.6):
С учетом этого диаметр трубопровода:
Принимаем диаметр основного трубопровода равным .
Определяем высоту накопителя воды по формуле (3.7):
где – сводный напор в сети принимаем равным самым высоким точкам потребителя ;
– потери напора при движении от накопителя до потребителя ;
– высота накопителя от участка застройки ;
– высота здания предприятия.
Напор воды определяется по формуле (3.10):
где – расстояние от поверхности земли до уровня воды в скважине;
– высота накопителя .
Мощность электродвигателя по формуле (3.9):
Подбираем электродвигатель с мощностью .
Для того чтобы создать такую воздушную среду в помещениях которая бы обеспечивала нормальное пребывание в них людей и положительно влияла на технологический процесс производства используют различные вентиляционные устройства.
Они должны удовлетворять следующим требованиям:
– площадь для размещения вентиляционного оборудования и каналов должна быть минимальной и не ухудшать интерьеров;
– хорошая виброизоляция и звукоизоляция вентиляционного оборудования от строительных конструкций.
– вентиляция производственного здания в зависимости от источника движения воздуха может быть естественной или механической; в зависимости от доли воздухообмена – общеобменной или местной; в зависимости от назначения – приточной вытяжной или проточно-вытяжной.
Для поддержания параметров микроклимата помещения в оптимальном режиме или близком к нему необходимо удалять из помещения вредные газы тепло или влагу и обновлять воздух т.е. осуществлять воздухообмен.
Процесс замены загрязненного воздуха помещений свежим чистым называют вентиляцией. После принятия мер по совершенствованию технологии и оптимизации конструктивного исполнения оборудования с целью исключения воздействия вредностей на человека или снижения их уровней и концентраций до предельно допустимых значений вентиляция позволяет наилучшим образом снизить избыточные количества теплоты влаги вредных газов паров и пыли.
Расчет вентиляции цехов по производству сахара начинаем с определения воздухообмена по формуле:
где – численность работающих в цехах ;
– расход воздуха на одного работающего м3ч не менее: 30м3час при объеме помещения приходящемся на одного рабочего не менее 20 м3;
В производственных помещениях применяем систему вентиляции с искусственным побуждением воздуха. Несмотря на повышенные затраты на ее устройство и эксплуатацию такая система обладает следующими преимуществами: подача воздуха в любую точку помещения; обработка приточного воздуха посредством его нагрева увлажнения и очистки от нежелательных примесей; улавливание вредностей непосредственно в местах их выделения; очистка удаляемого воздуха и использование его теплоты для нагрева подаваемого в помещение наружного воздуха.
В состав системы вентиляции входят:
– воздухозаборники в виде отверстий в конструкциях ограждений оснащенных жалюзийными решетками;
– устройства для регулировки количества поступающего воздуха (клапаны заслонки шиберы);
– вентилятор воздуховоды фильтры воздухораспределительные устройства.
Для расчетов принимаем скорость движения воздуха 9 мс.
Определяем местные потери напора по формуле (3.14):
где – коэффициент местных потерь напора ;
– скорость воздуха на соответствующем участке вентиляционной сети ;
– плотность движущегося в сети воздуха .
Далее определяем потери напора на прямых участках вентиляционной сети по формуле (3.12):
где – коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе зависящий от материала из которого она изготовлена: для железных труб ;
– длина трубы соответствующего участка сети ;
– принятый диаметр трубы на расчетном участке .
Рассчитываем общие потери напора в сети по формуле (3.13):
Зная требуемый воздухообмен рассчитываем производительность вентиляторов с учетом потерь или подсосов воздуха в вентиляционной сети по формуле (3.14):
где – поправочный коэффициент на расчетное количество воздуха в данном случае .
Выбираем центробежный вентилятор серии Ц4–70 с колесами диаметром 0.1 м и лопастями загнутыми назад. КПД этого вентилятора 0.8.
Рассчитываем мощность электродвигателя для принятого вентилятора по формуле (3.15):
Отопление предназначено для поддержания нормируемой температуры воздуха в производственных помещениях в холодное время года. Кроме того оно способствует лучшей сохранности зданий и оборудования так как одновременно позволяет регулировать и влажность воздуха создовая определенный микроклимат.
Выбираем центральное водяное отопление. Система центрального отопления включает в себя котел нагреваемый газом нагревательные приборы средства передачи теплоносителя (трубопроводы) и средства обеспечения работоспособности (предохранительные клапаны).
Система отопления должна компенсировать теплопотери через строительные ограждения расход теплоты на нагрев нагнетаемого холодного воздуха поступающего извне.
Рассчитываем расход теплоты через наружные ограждения здания по формуле (3.19):
где – удельная отопительная характеристика здания выбирается из заданного интервала значений ;
– объем здания без подвальной части по наружному обмеру ;
– средняя расчетная температура внутреннего воздуха цеха ;
– расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования систем отопления .
Затем рассчитываем расход теплоты на вентиляцию производственного здания по формуле (3.17):
где – удельная вентиляционная характеристика здания выбирается из условия ;
Тв – средняя расчетная температура внутреннего воздуха цеха
Тн.в – расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции 258 К.
Производим расчет количества теплоты потребляемой на технологические нужды по формуле (3.18):
где Gт – расход на технологические нужды воды или пара Gт=6840кгч;
kв – коэффициент возврата конденсата или горячей воды принимается равным kв=0.7;
iв – теплосодержание возвращаемых в котел воды iв=280кДжкг.
Определяем тепловую мощность котельной установки с учетом расхода теплоты на собственные нужды котельной и потерь в теплосетях при перемещении теплоносителя:
где – расход тепла на отопление ;
– расход тепла на вентиляцию ;
– расход тепла на технологические нужды .
По полученному значению Рк подбирается тип и марка котла. Устанавливаем три котла так как при выходе из строя одного котла оставшиеся обеспечат не менее 80 % расчетной тепловой мощности.
5 Система канализации отходов предприятия
Комплекс инженерных сооружений машин и аппаратов служащих для приема отвода очистки обеззараживания и сброса сточных вод представляет систему канализации.
Основными источниками образования сточных вод в свеклосахарном производстве являются:
– теплообменные аппараты;
– мойка дезинфекция стерилизация технологического оборудования и продуктовых теплопроводов;
– мойка рыхление регенерация фильтров;
– отработанная транспортирующая вода;
– продувка паровых котлов;
По характеру загрязнений сточные воды свеклосахарных заводов делят на три категории:
– транспортно-моечные;
– производственно-загрязненные и хозяйственно-бытовые.
К отработавшим относят воды выходящие из технологического оборудования включая барометрическую воду от вакуумохлаждения. Отработанную воду с теплообменных аппаратов используют повторно для нужд котельной. Всю отработанную воду неиспользованную в производстве сбрасывают в канализационный коллектор.
К транспортно-моечным относят воды от мойки и гидротранспорта клубней которые используют многократно в обороте после отстаивания и дезинфекции.
К производственно-загрязненным относят воды образующиеся от мойки технологического оборудования всех цехов завода от мойки полов производственных помещений душевых санузлов и т.д. Из отделения тепловой обработки сырья поступают воды от мойки и дезинфекции
Производственно-загрязненные воды относят к сточным водам третьей категории. Они содержат органические вещества находящиеся в твердом растворенном и коллоидном состоянии которые легко окисляются быстро забраживают и загнивают.
К хозяйственно-бытовым сточным относят воды санузлов и душевых.
Поскольку на сахарозаводе в качестве сырья используют только клубневые культуры в частности свеклу то образуются сточные воды первой и третьей категории загрязнений: отработавшие производственно-загрязненные и хозяйственно-бытовые.
В случае сброса их в водоемы без предварительной очистки они оказывают вредное воздействие на воду. В результате биохимического окисления органических соединений содержащихся в сточных водах из водоема поглощается большое количество кислорода в результате фауна и флора водоемов погибает.
Условно чистые сточные воды образуются в результате эксплуатации технологического оборудования. Бытовые сточные воды отводят от производственных предприятий самостоятельными сетями или при помощи присоединения к общесплавной системе.
На данном заводе используется централизованная собственная система канализации. Она является наиболее эффективной так как сточные воды являются загрязненными и нуждаются в очистке.
Внутренняя канализационная сеть замкнутая. Используются железобетонные трубы диаметром 1000 мм. Глубина заложения труб составляет 25 м.
Внутренняя канализационная сеть выполнена скрыто с заделкой в строительные конструкции под полом из асбестоцементных труб.
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
1 Описание разрабатываемого аппарата
Барабаны сушильные предназначены для сушки сыпучих материалов топочными газами в различных отраслях промышленности: строительных материалов металлургической химической стекольной и т.д. В промышленности барабаны устанавливаются в технологических линиях для тепловой сушки различных сыпучих материалов крупностью частиц от 0 до 80 мм в зависимости от диаметров применяемых барабанов.
Данные сушилки являются прямоточными т.е. подача материала и топочных газов осуществляется параллельно. Температура топочных газов поступающих в барабан не должна превышать 600 - 900°С. При более высокой температуре внутренние перегородки корпуса быстро перегорают а материал может потерять свои свойства или воспламениться. Температура дымовых газов на выходе из барабана составляет 100-200°С температура материала - около 100°С. Эксплуатация барабана допускается в диапазоне температур стенки корпуса от -25 °С до +350 °С. Сушилки барабанные имеют ряд преимуществ перед другими сушилками (например пневматическими или паровыми трубчатыми):
а) благодаря непрерывному перемешиванию при вращении сушилки частицы высушиваемого материала соприкасаются с газами очень короткое время что позволяет применять более высокую температуру газов;
б) применение газов с высокой температурой делает эти сушилки очень экономичными как по расходу тепла так и по расходу энергии;
в) барабанные сушилки имеют сравнительно большую производительность;
г) при использовании определённых типов насадок в этих сушилках можно подсушивать кусковые материалы не обладающие сыпучими свойствами.
Устройство сушильного барабана
Барабан сушильный состоит из корпуса 1 с внутренними насадками станции опорной 2 станции опорно-упорной 3 привода 4. Цилиндрический корпус 1 двумя бандажами (опорным 5 и опорно-упорным 6) опирается на роликовые опоры 2 и 3. Вращается барабан с частотой 3 –75 мин-1 от привода 4 через зубчато-венцовую пару 7. Опорные ролики и приводной механизм монтируются на рамах установленных под углом 1 - 4° к горизонту и закрепленных на фундаментах.
Рисунок 4.1 – Схема барабанной сушилки
Материал в барабане просушивается газами из топок или отходящими дымовыми газами из зоны охлаждения печей. Топки (теплогенераторы) работают на газообразном или жидком топливе сжигание которого происходит в горелке. Топочные газы омывают пересыпающийся материал нагревают его и поглощают содержащуюся в нем влагу. Для активизации передачи тепла барабаны внутри снабжены различными внутренними теплообменными устройствами. В серийно выпускаемой конструкции устанавливаются насадки: в начале – винтовая в средней части – подъемно-лопастная в конце – секторная.
В зависимости от свойств сушимого материала могут быть установлены другие типы насадок: распределительная комбинированная цепная ячейковая перевалочная и их комбинации. Эффективность сушки материалов в сушильных барабанах характеризуется удельной паронапряжённостью – количеством воды испарённой за 1 час с 1 м3 рабочего объёма барабана. Удельная паронапряжённость зависит от свойств материалов их начальной и конечной влажности и для различных материалов может сильно отличаться. При выборе сушильных барабанов пользуются опытными показателями.
Материал для просушки поступает в барабан из камеры загрузки где смешивается с топочными газами. При вращении корпуса материал пересыпается по внутренним насадкам и продвигается вдоль оси барабана за счет уклона корпуса нагреваясь при сушке. Для уменьшения потерь тепла через стенки барабана наружную поверхность сушильной части барабана теплоизолируют.
Сушка происходит при прямом контакте дымовых газов с материалом тремя основными способами:
обдув дымовыми газами при падении материала с лопаток;
через наружную оголенную поверхность материала находящегося в завале;
от более нагретых внутренних деталей сушильной части барабана.
При сушке материала в сушильных барабанах необходимо соблюдать следующие условия:
создавать максимально возможный перепад температур газов при входе и выходе из барабана. При этом следует учесть что при температуре поступающих газов больше 700-800°С создаётся опасность деформации барабана а температуре газов меньше 110-75°С возможна конденсация паров воды и не только прекращается сушка материала но он даже увлажняется;
равномерно питать барабан материалом куски должны быть одинаковыми по величине. При чрезмерно быстром поступлении в барабан он выйдет из него недосушенным а при недостаточном поступлении – пересушенным;
обеспечить определённую скорость движения газов которая не должна превышать 15 20 мс при более высокой скорости повышается унос материала и возрастает пылеобразование.
2 Технологические расчеты
2.1 Расчет барабана на прочность
Рассчитываем рабочие органы барабанной сушилки. Исходные данные для расчета: производительность Q = 10000 кгч; коэффициент заполнения барабана = 02; частота вращения барабана = 050 с–1; диаметр барабана Dн = 2000 мм; длина барабана L = 9000 мм.
Определяем толщину стенки барабана по формуле (4.1):
Sб = (0.007 ÷ 0.01) Dн = 0005 2000 = 10 мм (4.1)
где Dн – наружный диаметр барабана.
Масса обрабатываемого материала находящегося в аппарате находим по формуле:
где Dв – внутренний диаметр барабана (Dв = Dн –2S = 2000 – 20 = 1980); – коэффициент заполнения барабана; L – длина барабана; ρм – плотность насыпная материала ρм = 1250 кгм3.
Поперечная сила действующая на барабан в месте крепления венцовой шестерни рисунок 4.2:
где mш – масса венцовой шестерни; mкр – масса элементов крепления венцовой шестерни; g = 981 мс2.
Общую массу барабанной сушилки определяем по формуле:
m = mм + mш + mкр + mк = 12000 кг (4.4)
где mк – масса корпуса барабана.
Рисунок 4.2 – Распределение нагрузок на барабан
Определяем линейную нагрузку по формуле:
Q = m gL = 12000 9819 = 13080 H.(4.5)
Реакции опор от действия q и Qв
RА = qL2 + Qвl1l2 = 692592 + 3924161 = 31805 Н
RВ = qL2+ Qв(l2 – l1) l2 = 692592 + 3924(61 – 1)61= 34444 Н. (4.6)
Определяем максимальный изгибающий момент:
Мmax = qL(2l2 – L)8 + Qв(l2 – l1)l1l2=
= 69259(261 – 9)8 + 3924 (61 – 1)161 = 27432 Hм. (4.7)
Момент сопротивления сечения барабана:
где Dср – средний диаметр барабана.
Напряжение в барабане:
где [] = 5 ÷ 10 МПа – допускаемое напряжение для аппаратов из сталей марок Ст2 Ст3 Ст10 Ст15 без футеровки.
где L = 2 l2 = L – 2l.
2.2 Расчет барабана на жесткость
Суммарный максимальный прогиб от действующих нагрузок определяем по формуле:
где q1 = mмgL = 6925 9819 = 7548 H – линейная нагрузка от массы обрабатываемого материала; q2 = mgL = 12000 9819 = 13080 H – линейная нагрузка от массы барабана; Е = 2 1011 Па – модуль упругости материала корпуса; Ix = 1S3б12 = 1 001312 = 8310–8 – момент инерции единичного кольцевого сечения барабана.
Относительный прогиб
где [] = 1200 – допускаемый относительный прогиб (барабан без футеровки).
2.3 Расчет свободно надетого бандажа
Реакция опорного ролика рисунок 4.3 определяем по формуле:
RP=Rоп (2сos·j) (4.16)
где Rоп= ma j – половина угла между роликами.
RPA=31805(2·cos30 o)=18363 H.
RPB=34444(2·cos30 o)=19886 H.
Угол между башмаками равен:
где nб – число башмаков (четное число).
Рисунок 4.3 – Схема действия опорных реакций и нагрузок действующих на бандаж
Силы действующие на башмак:
Q0=4Rопnб=4·318058 =15902 Н.(4.18)
Когда один башмак расположен в самой нижней точке вертикального диаметра:
Q1=Q0 ·cos(i·j)(4.19)
где i = 0 1 2 nб – порядковый номер башмака.
Q1=15902·cos(450) = 11244 H;
Q2=15902·cos(2·450) = 0 H;
Q3=15902·cos(3·450) = – 11244 H;
Q4=15902·cos(4·450) = –15902 H;
Q5=15902·cos(5·450) = – 11244H;
Q6=15902·cos(6·450) = 0 H;
Q7=15902·cos(7·450) = 11244 H;
Q8=15902·cos(8·450) = 15902 H.
Определим расчетные углы для отдельных пар сил:
Изгибающий момент M0 и нормальная сила N0 действующие в ключевом сечении бандажа показаны на рисунке 4.3.
Бандаж является замкнутой статически неопределимой системой нагруженной внешними силами симметричными относительно вертикали.
Чтобы система стала статически определимой необходимо мысленно рассечь бандаж в ключевом сечении и нарушенную связь заменить моментом М0 и нормальной силой N0 значения которых легко определить с помощью метода Кастельяно:
где Rср= Dср.б 2 – средний радиус бандажа; Dср.б=(114÷122)·Dн=228 м.
Тогда суммируя получим:
M0=M00+M01+ +M0n (4.22)
где M00 M01 M0n – изгибающие моменты от действующих на бандаж сил Q0 Q1 Qn.
M0 = –865 + 1380 – 7540 – 1528 + 10470 – 16752 – 1730 = – 16565 H·м.
Определяем нормальные внутренние силы:
N00= – Q0 2·( – )·tg = –159022·180(180 – 150)·tg150 = 26 Н;
N0=N00+N01+ N0n (4.24)
где N00N01 N0n– нормальные внутренние силы в сечениях приложения сил Q0 Q1 Qn.
N0= 26 + 32 + 057 + 51 – 042 + 026 + 51 = 1641 H.
Изгибающий момент в любом сечении бандажа если :
Mj2=M0+N0Rср(1–cosj2);
Mj2=M0+N0Rср(1–cosj2)+Q0Rсрs (4.25)
Mj2= – 16565 +1641114(1–cos30)= – 16563 Hм;
Mj2= – 16565 +1641114(1–cos30) +15902114s
Mj2=M0+N0Rch(1–cosj2)+RpRcps (4.26)
Mj2= – 16565 +1641114(1–cos30) = – 16562 Hм;
Mj2= – 16565 +1641114(1–cos30) – 34444114sin(30 – 150) = 17443 Hм.
Выражения (4.25 4.26) позволяют определить изгибающие моменты в каждом сечении.
2.4 Геометрические размеры бандажа и опорного ролика
Ширина бандажа определяется по формуле:
где Е1 Е2 –модули упругости материала бандажа и опорного ролика; [к] – допускаемое контактное напряжение; Dн.б – наружный диаметр бандажа; dр – диаметр опорного ролика 025 Dн.б≤ dр≥033 Dн.б.
Высоту сечения бандажа определяем по формуле:
где Мma []из – допускаемое напряжение на изгиб.
Наружный диаметр бандажа:
Dн.б=Dср.б+hб=2280 + 60 = 2340 мм. (4.29)
Диаметр внешней опорной поверхности башмаков:
Dоп=Dв.б – tαtDср.б–uб (4.30)
где αt – коэффициент линейного расширения материала барабана; t – разность между температурами барабана при монтаже и рабочем состоянии; uб=2мм – максимальный монтажный зазор между внутренним диаметром бандажа и наружным диаметром башмака.
Dоп=1980 – 001251142280 – 2 = 1653 мм.
Ширину опорного ролика определяем по формуле:
bр=b+αt t +uр (4.31)
где uр – конструктивная добавка компенсирующая отклонения возникающие при монтаже (uр=30 40мм); l2 – расстояние между бандажами.
bр= 02 + 11400125 + 003 = 0372 м.
Контактные напряжения возникающие в материале бандажа и ролика:
где qk – усилие приходящееся на единицу длины контакта qk = Rpb = = 34444200 = 172 H.
Ширина упорного ролика:
где б – угол наклона барабана (б=1 5 о); ’ – угол конусности упорного ролика (’=17 о);E1 E3 – модули упругости материала бандажа и упорного ролика.
Диаметр упорного ролика:
Dу.р.=Dн.б.sin(’2)=2340sin(172) = 345 мм. (4.34)
Напряжение в бандаже от температурных воздействий на наружной поверхности:
на внутренней поверхности
где – коэффициент Пуассона; tб – перепад температур в сечении бандажа.
3 Кинематический и силовой расчет привода
Мощность затрачиваемая на вращение барабана определяется по формуле:
где – коэффициент зависящий от вида насадки и степени заполнения барабана = 0063 n = 30з = 30 05314 = 48 мин–1.
По рекомендациям [7] принимаем электродвигатель с синхронной частотой вращения nc = 1000 мин–1.
После подстановки значений получим:
По требуемой мощности 235 кВт выбираем электродвигатель типа 4А112МА6 у которого Рдв = 30 кВт с частотой вращения ротора двигателя nдв = 955 мин-1 диаметр выходного конца вала двигателя dдв = 32 мм угловая скорость электродвигателя с–1.
Определяем общее передаточное отношение привода:
uобщ = nэдn = 95548 = 199.
Находим передаточное число открытой зубчатой передачи:
uз.п. = uобщuред = 19931 = 642
Принимаем uз.п = 65 (для открытых зубчатых передач не обязательно принимать стандартные значения u).
Определяем частоту вращения и угловые скорости валов привода:
ведущего вала редуктора
n1 = nэд = 955 мин–1
ведомого вала редуктора (ведущего вала открытой зубчатой передачи)
n2 = n1 uред = 95531 = 308 мин–1
= n230 = 314 30830 = 322 с–1;
ведомого вала открытой зубчатой передачи
n3 = 30865 = 474 мин–1
= n330 = 314 47430 = 049 с–1.
Отклонение от заданной скорости
= [(05 – 049)05] 100% = 2 %
Крутящие моменты на валах:
– на быстроходном валу редуктора Т1=Нмм;
– на тихоходном валу редуктора Т2=Т1
– на валу барабана Т3=Т2iз.п. = 930 103 65 = 6045 103 Нмм.
3.1 Расчет открытой цилиндрической прямозубой передачи
Определяем межосевое расстояние для чего находим значения параметров входящих в эту формулу. Передаточное число uз.п = 63. Номинальный вращающий момент на валу колеса Т3 = 6045 103 Нмм. Для открытых зубчатых колес принимаем коэффициент ширины венца зубчатого колеса относительно межосевого расстояния ва = 01. При этом находим
КН = (1 – Кр) + Кр = 114(1 – 075) + 075 = 1035(4.38)
где = 114 Кр = 075 – при умеренных колебаниях нагрузки.
Предполагая что габаритные размеры шестерни не превышают d1 ≤ 315 мм и b1 ≤ 200 мм для ее изготовления принимаем сталь 45 Л (литье) термическая обработка – улучшение твердость Ннв1 = 190 НВ. Для изготовления колеса любого диаметра принимаем сталь 35 Л (литье) термическая обработка – нормализация твердость Ннв2 = 170 НВ.
Пределы контактной и изгибной выносливости зубьев [7]:
н lim 1 = 2 Ннв1 + 70 = 2 190 +70 = 450 МПа(4.39)
н lim 2 = 2 Ннв2 + 70 = 2 170 + 70 = 410 МПа
F lim 2 = 18 Ннв2 = 18 170 = 306 МПа.
Определяем допускаемые контактные напряжения принимая SH min = 11 для нормализованных и улучшенных зубчатых колес и ZN = 1 во всех случаях для открытой передачи:
для материала шестерни
для материала колеса
НР2 = ( н lim 2 SH min) ZN = (41011)1 = 373 МПа.
Принимаем меньшее из полученных значений т.е.
Находим допускаемые значения напряжения изгиба при расчете на прочность принимая SF min = 23 для колес изготовленных из литых заготовок Yα = 1 при одностороннем приложении нагрузки и YN = 1 во всех случаях для открытой передачи [7]:
Для открытой зубчатой передачи полученные значения допускаемых напряжений изгиба уменьшаем вдвое и в качестве расчетных принимаем FP1 = 745 МПа FP2 = 655 МПа.
Подставляем полученные данные в формулу и производим вычисление:
aw = Ka (u +1) = (4.43)
=495 (65 +1) = 1284 мм.
Принимаем aw = 1300 мм (для открытых зубчатых передач не обязательно принимать стандартные значения aw).
Определяем ширину венца зубчатого колеса по формуле:
b2 = ba aw = 01 1300 = 130 мм.(4.44)
Принимаем b2 = 130 мм. Ширина венца шестерни
b1 = b2 + (2 5) мм = 130 + (2 5) = 132 135 мм.
Принимаем b1 = 135 мм.
Определяем модуль зацепления из условия выносливости при изгибе:
m = 66 T3 (uз.п + 1)( uз.п aw b2 FP2) = (4.45)
= 66 6045 103(65 + 1)(65 1300 130 655) = 415 мм.
Принимаем стандартное значение m = 5 мм.
Определяем суммарное число зубьев:
zΣ = 2 awm = 2 13005 = 520;(4.46)
число зубьев шестерни [7]:
z1 = zΣ( uз.п + 1) = 520(65 + 1) = 693(4.47)
число зубьев колеса:
z2 = zΣ – z1 = 520 – 70 = 450.(4.48)
Фактическое передаточное число передачи
uз.п = z2 z1 = 45070 = 642.
Отклонение от принятого значения
uз.п = [(65 – 642)65]100% = 123 % ≤ 25%
Определяем делительные диаметры колес:
d1 = m z1 = 5 70 = 350 мм.(4.49)
d2 = m z2 = 5 450 = 2250 мм.
Фактическое межосевое расстояние передачи
aw = (d1 + d2)2 = (350 + 2250)2 = 1300 мм.
Находим диаметры вершин и впадин зубьев:
dа1 = d1 + 2 m = 350 + 25 = 360 мм(4.50)
df1 = d1 – 25 m = 350 – 125 = 3375 мм
dа2 = d2 + 2 m = 2250 + 10 = 2260 мм(4.51)
df2 = d2 – 25 m = 2250 – 125 = 22375 мм.
Определяем окружную скорость в зацеплении:
= 2 d1(2 103) = 322 3502 103 = 056 мс.(4.52)
Принимаем 9-ю степень [7] точности изготовления зубчатых колес.
Вычисляем силы действующие в зацеплении:
Ft1 = Ft2 = 2 T3d2 = 2 6045 103 2250 = 5374 H;(4.53)
Fr1 = Fr2 = Ft2 tgα = 5374 0364 = 1956 H.(4.54)
Выполняем проверочный расчет зубьев колеса из условия обеспечения выносливости зубьев при изгибе. Для этого принимаем значения коэффициентов:
КFα = (1 – Kp) + Kp = 108 (1 – 075) + 075 = 102
где = 102; КF = 113; YF1 = 14 и YF2 = 365.
Рабочее напряжение изгиба зубьев колеса:
F2 = T3 103 KFα KF KFYF2(uз.п + 1)(b2 m aw uз.п) =(4.55)
=6045 103 1 108 102 365(642 + 1)130 5 1300 642 =
= 332 МПа РР2 = 655 МПа.
3.2 Предварительный расчет валов
Расчет валов выполняем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Крутящий момент в поперечном сечении вала барабана
Т2 = 930 · 103 Н·мм.
Диаметр выходного конца вала dВ1 определяем при [tк] = 25 МПа
Подставив значения получим:
Принимаем dВ2 = 60 мм диаметр вала под подшипниками dП2 = 65 мм под шестерней dш = 80 мм.
3.3 Подбор подшипников
Предварительно для опор вала принимаем сферические двухрядные шарикоподшипники средней узкой серии 1313 d = 65 мм D = 140 мм В = 33 мм С = 62 кН е = 023.
Из предыдущих расчетов: сила Ft = 5374 Н; радиальная сила Fr = 1956 Н расстояния между точками приложения активных и реактивных сил: l1 = 130 мм.
Определяем радиальные реакции опор подшипников.
Рисунок 4.4 Расчетная схема ведущего вала открытой зубчатой передачи
в плоскости xz вследствие симметрии имеем:
RAХ = RBХ = Ft2 = 53742 = 2687 Н(4.57)
в плоскости уz вследствие симметрии имеем:
RуА = RуВ = Fr2 = 19562 = 978.(4.58)
Суммарные радиальные реакции подшипников:
для опоры А: PrA= Н;
для опоры В: PrВ= Н.
Определяем расчетный ресурс принятого подшипника 1313.
Исходные данные: FrА = 2860 Н FrВ = 2860 Н n2 = 308 мин-1.
Расчет ресурса ведем по нагруженному подшипнику В т.к. на него дополнительное давление оказывает нагрузка от муфты.
Эквивалентная динамическая нагрузка:
PЭ = FrВ K KT = 2860 15 1 = 4290 Н.(4.59)
Определяем базовый расчетный ресурс подшипника 1313:
Lh= тыс. часов.(4.60)
Окончательно принимаем подшипник №1313.
3.4 Проверка прочности шпоночных соединений
Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360–78.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжения смятия и условия прочности по формуле:
Допускаемые напряжения смятия:
при стальной ступице [sсм] = 100 120 МПа
при чугунной [sсм] = 50 70 МПа.
Из двух шпонок – под муфтой и под шестерней – более нагружена первая (меньше диаметра вала и поэтому меньше размера поперечного сечения шпонки). Проверяем шпонку под муфтой: d = 60 мм; b h = 18 11 мм; t1 = 7 мм; длина шпонки момент T2 = 930 103 Нмм;
Условие sсм[scм] не выполнено.
Для этого принимаем прямобочное шлицевое соединение с параметрами z x d x D = 16 х 52 х 60.
Выбранное соединение проверяют на смятие по формуле:
Здесь АСМ – расчетная поверхность смятия
где l – длина ступицы RСР = 025 (D – d).
Условие sсм [scм] выполнено.
1 Производственный травматизм на предприятии
Травмой называют нарушение анатомической целостности или физиологических функций тканей или органов человека вызванное внезапным внешним воздействием. На производстве травма (несчастный случай) обычно бывает следствием внезапного воздействия на работника какого-либо опасного производственного фактора при выполнении им трудовых обязанностей или заданий руководителя работ.
В соответствии с видом воздействия травмы подразделяют:
- механические (ушибы переломы раны и др.);
- тепловые (ожоги обморожения тепловые удары);
- химические (химические ожоги острое отравление удушье);
- электрические связанные с поражением человека электрическим током;
- комбинированные и прочие (например вызванные каким-либо излучением).
По степени тяжести последствий травмы можно подразделить:
- смертельные то есть повлекшие за собой летальный исход.
Показатели производственного травматизма
В таблице 5.1 показано распределение несчастных случаев по цехам основного и вспомогательного производства свеклосахарного завода.
Таблица 5.1 – Распределение несчастных случаев по цеху основного производства
Цеха основного производства
Цеха дополнительного производства
Цех ремонтно-механический
Итого по предприятию:
а) Коэффициент частоты определяем по формуле:
где - количество несчастных случаев за определенный период;
- среднесписочное число рабочих 120 человек.
Коэффициент частоты за 2006год по формуле (5.1):
где - количество несчастных случаев за 2006-2008 год включительно из таблицы 5.1;
- среднесписочное число рабочих .
Коэффициент частоты за 2007 год по формуле (5.2).
Коэффициент частоты за 2008 год
б) Коэффициент тяжести определяем по формуле:
где Т – общее количество дней нетрудоспособности всех работников.
в) общий коэффициент травматизма определяем по формуле:
В целях снижения травматизма необходимо следить за дисциплиной труда регулярно проводить инструктаж по техники безопасности снабжать рабочих средствами индивидуальной защиты.
2 Инструкция безопасной эксплуатации барабанной сушилки
Перед началом работы барабанной сушилки обслуживающий персонал обязан знать и выполнять правила техники безопасности и противопожарной безопасности машин и механизмов входящих в комплекс сушилки а также топки работающей на жидком твердом или газообразном топливе. К работе допускаются лица успешно сдавшие экзамен по технике безопасности и противопожарной безопасности. Кроме того на каждом рабочем месте должен быть проведен инструктаж по правилам безопасного обслуживания машин и механизмов и противопожарной безопасности.
В обязанности сушильщика входит надзор за исправным состоянием и работой оборудования относящегося к сушилке. Сушильщик контролирует работу оператора топки дает ему указания о времени пуска ее в работу о температуре агента сушки и об остановке топки и сушилки.
Обслуживать сушилку разрешается только в комбинезоне и берете при этом обшлага рукавов и брюк должны быть застегнуты волосы убраны под головной убор. Запрещается носить поверх комбинезона теплую одежду и поясной ремень.
На рабочих местах и этажах сушилки устанавливают звонки громкого боя которые включаются как с пульта управления так и с рабочего места. На пульте управления и на рабочих местах устанавливают плакаты: «Перед пуском – дай сигнал». Пуск и останов машин и механизмов должны осуществляться с пульта управления и с рабочего места.
Обслуживание электрических сетей привода машин и механизмов освещения сетей вторичной коммутации диспетчеризации и контроль осуществляются электриком не ниже 4 разряда.
Площадки обслуживания ограждаются прочными перилами высотой не менее 1м со сплошной обшивкой внизу на высоту 02 м. Лестницы должны быть прочными с расстоянием по высоте между ступенями при угле наклона к горизонту 450200 мм при 600 – 250 мм. Ограждения приводных ремней делают легкими прочными и устанавливают так чтобы было удобно производить санитарную уборку возле оборудования нижняя часть ограждения не должна доходить до пола на 100 мм.
Пожарная опасность сушилки обуславливается наличием в агрегате легко воспламеняющихся материалов – пыли органической примеси и высушиваемого продукта попавшего в диффузоры.
В процессе работы сушилки происходит выделение пыли. Пыль оседает на неровности стенок сушильной камеры а также в распределительных камерах на горизонтальных участках (уголках швеллерах) и других конструктивных элементах. Подвергаясь длительному нагреву она может самовозгораться.
Основным опасным местом в пожарном отношении является топка поэтому особое внимание при эксплуатации сушилки необходимо уделять топке.
Эксплуатация топок сушилки предусматривается на газе с автоматизацией процесса горения. При работе с газообразным топливом создаются лучшие санитарно – гигиенические условия по сравнению с работой на твердом топливе. В сушильных установках агентом сушки является чистый нагретый воздух или смесь топочных газов с атмосферным воздухом который добавляется в количестве необходимого для полного сгорания и получения требуемой температуры агента сушки. Агент сушки не должен содержать дыма копоти и не должен иметь запаха сернистых газов. Топочные и предтопочные помещения необходимо выполнять из несгораемых материалов.
При окончании работы и остановке топки необходимо дополнительно перекрывать топливопровод ручным вентилем. В противном случае особенно при плохой работе элекромагнитного вентиля возможно пропускание топлива через форсунку на раскаленную форкамеру. Интенсивное испарение топлива в этом случае приводит к накоплению взрывоопасной смеси в топочном пространстве. Вероятность взрыва можно предотвратить при включении вентилятора камеры нагрева которым эта смесь вытягивается из топки.
Для выполнения требований по электробезопасности необходимо хорошо знать схему автоматизации сушилки которая предусматривает:
– предупредительную сигнализацию;
– дистанционный запуск электродвигателей;
– автоматизацию процесса горения топлива;
– дистанционное измерение температуры агента сушки;
– сигнализацию о превышении температуры агента сушки;
– остановку топки при аварийной температуре агента сушки.
3 Производственное освещение
Производственное освещение - важнейший показатель гигиены труда неотъемлемая часть его организации и культуры производства.
Свет является естественным условием нашего существования. Он влияет на состояние психических функций и физиологические процессы происходящие в организме. Хорошее освещение вызывает улучшение протекания основных процессов нервной деятельности человека что непосредственно на прямую сказывается на его состоянии.
Увеличение или повышение качества освещенности способствует улучшению работоспособности даже в тех случаях когда процесс труда практически не зависит от зрительного восприятия. При плохом освещении человек быстро устает впадает в состояние сонливости вследствие чего менее продуктивно работает а также это ведет к возрастанию потенциальной опасности ошибочных действий что может привести к возникновению несчастных случаев.
Отношение максимальной освещенности к минимальной применительно к VIII разряду точности работы должно быть в пределах трех а сама освещенность должна быть около 200 люкс.
Гигиенические требования к производственному освещению основанные на психофизических особенностях восприятия света и его влиянии на организм человека сводятся к следующему:
- создаваемый искусственными источниками света световой поток должен по своему спектральному составу максимально приближаться к солнечному;
- уровень освещенности должен быть достаточным и соответствовать гигиеническим нормам учитывающим условия зрительной работы;
- освещение не должно создавать блесткости как самих источников света так и других предметов в пределах рабочей зоны;
-должна обеспечиваться равномерность и устойчивость уровня освещенности во всем помещении (во избежание частой переадаптации и утомления зрения).
Светотехнический расчет
При расчете необходимо учитывать влияние условий окружающей среды. В зависимости от этого помещения делятся на следующие категории: сухое влажное сырое пыльное особо сырое особо сырое с химически активной средой пожароопасное взрывоопасное.
Выбор нормируемой освещённости осуществляется по нормам СНиП 23–05–95 в зависимости от характеристики зрительных работ наименьшего размера объекта различения с фоном и характеристики фона. На основе СНиП 23–05–95 разработаны отраслевые нормы рабочего освещения производственных административных общественных и бытовых помещений. Они представляют собой расписание значений минимальной освещённости рабочих поверхностей основных технологических операций производственного процесса в рассматриваемом помещении.
При эксплуатации осветительной установки освещённости на рабочих местах уменьшается. Основные причины снижения освещённости – уменьшение светового потока источников света в процессе горения и загрязнения источников света осветительной арматуры стен и потолка освещаемого помещения. Уменьшение освещённости в расчётах установленной мощности источников света в процессе горения и загрязнения источников света осветительной арматуры стен и потолка освещаемого помещения. Уменьшение освещённости в расчетах установленной мощности источников учитывается коэффициентом запаса Кз значение которого зависит от наличия пыли дыма и копоти в рабочей зоне помещения от конструкции светильников типа источников света и периодической чистки светильников.
Расчет рабочего освещения методом коэффициента использования
Таблица 5.2 – Нормы освещённости помещений и коэффициент запаса
Плоскость нормирования освещенности и высота плоскости над полом м
Выбор осветительных приборов
Таблица 5.3 – Характеристики светильников
Класс светораспределения по ГОСТ 17677–82
Тип кривой силы света
Степень защиты по ГОСТ
Степень установки по ГОСТ
Определение количества источников света (светильников) в помещениях
В отделении сушки потолок побелен стены покрашены в светлые тона следовательно отражающие свойства достаточно высокие. Поэтому возможно использование светильников типа ЛСП24 с лампами ЛБ–40–4.
где A и B – длина и ширина помещения.
Расчетная высота установки светильника:
где Hо – высота помещения 34 м;
высота свеса светильника;
расстояние рабочей поверхности 02 м;
Коэффициенты отражения для данного помещения:
рабочей поверхности ρРП=10%.
Число светильников в помещении:
где S– площадь помещения;
Фсв = Фл=3000 Лм – световой поток лампы ЛБ–40–4;
nс – количество ламп в светильнике;
Z – коэффициент минимальной освещенности (для люминесцентных ламп Z = 1.1) (СНиП II–4–79);
– коэффициент использования светового потока светильника ( = 063);
Кз– коэффициент запаса (СНиП II–4–79);
Расстояние между рядами светильников LВ и расстояние между светильниками LА:
где λС – наивыгоднейшее относительное расстояние λС=131.
где – расстояние от стены до ближайшего ряда светильников
Определяем число светильников в ряду:
Общее число светильников:
Что укладывается в допустимую погрешность.
Проверка светового потока точечным методом
Проверка применимости метода.
Размещение осветительных приборов в освещенном пространстве
Действительное расстояние между рядами светильников LВ и расстояние между светильниками в ряду LА определяется как:
где – расстояние от стены до ближайшего светильника в ряду;
где – расстояние от стены до ближайшего ряда светильников.
Рисунок 5.1 – Схема расположения светильников в помещении
4 Охрана окружающей среды
В эпоху научно-технической революции характер взаимодействия общества и природы изменился весьма существенно. Воздействие человека на окружающую среду по своим масштабам и интенсивности можно сопоставить с геологической силой.
В основе решений об осуществлении природных мероприятий лежит социально-экологический фактор. Охрана воды воздуха почв растительного и животного мира от загрязнений.
Охрана окружающей среды является одной из актуальных проблем современности. В связи с развитием всех отраслей народного хозяйства и особенно предприятий пищевой промышленности возникают две важные проблемы водоснабжение предприятий и удаление с их территории сточных вод а также технологически отработанного воздуха по возможности их очистки и направление на повторное использование.
Реальной основой решения проблемы окружающей среды является создание бессточных процессов замкнутых циклов водоснабжения разработка эффективных способов очистки.
Применение очистительных сооружений с целью сокращения выбросов вредных веществ в окружающую среду вызывает необходимость контроля состава вод на всех ступенях очистки.
5 Инженерно-технические решения по пожаро-электробезопасности
а) Рекомендации по пожаробезопасной эксплуатации оборудования
Для пожарной безопасности необходимо выполнять следующие мероприятия:
обеспечить питание источников излучения от самостоятельного распределительного щита шкафного типа с защищающей дверцей;
оборудовать электрощит вводным рубильником для отключения всей электросети а также автоматическими выключателями или предохранителями для защиты сети от перегрузок и коротких замыканий. При этом номинальный ток плавких вставок предохранителей должен быть больше рабочего тока нагрузки или равен ему а сечение проводов должно соответствовать допустимому длительному току равному 125% номинальному току плавкой вставки;
производить монтировку электросети руководствуясь соответствующими правилами; провода через отверстия в стенах перегородках и других конструкциях прокладывать раздельно;
соединять провода только при помощи сварки пайки или специальных зажимов.
Для тушения пожара предусмотрены следующие средства:
– пожаротехнический инвентарь;
– огнетушители типа «ОП-5» и «ОУ-5»;
– асбестовые одеяла песок и вода.
Противопожарное водоснабжение представляет собой комплекс инженерных устройств для подачи воды к месту пожара под соответствующим давлением в течение не менее 3-х часов.
Системой внутреннего пожарного водоснабжения предусмотрено размещение пожарных кранов таким образом чтобы загорание в любой точке помещения можно было тушить двумя струями одновременно. Внутреннее водоснабжение соединено с внешним двумя отводами.
В целях предупреждения пожара в электроустановках предусмотрены тепловые реле и плавкие вставки для защиты от токов короткого замыкания.
На предприятии имеется ДПД члены которой имеют свои обязанности при выполнении задания по ликвидации очага загорания.
Для оповещения о возникновении пожара предусмотрена автоматическая сигнализация с биметаллическими датчиками а также предусмотрена телефонная связь.
Имеется разработанный и изученный план эвакуации людей и материалов в случае возникновения пожара.
Расчет расхода воды для тушения пожара. Запас воды для внутреннего и внешнего тушения пожара в течении 3-х часов рассчитывается по формуле:
где nв - нормативный расход воды для внутреннего (n1) и внешнего (n2) тушения пожара дм3с.
Объем помещения равен 7000 м3.
Категория производства по пожарной опасности – «Д».
Обеспечение электробезопасности. Только исправная изоляция защищает электроустановку от утечки тока. Сопротивление изоляции должно быть не менее 05 МОм. Неисправная изоляция ведет к поражению персонала электрическим током и возникновению пожаров.
Так как с течением времени качество изоляции ухудшается все установки находящиеся в эксплуатации необходимо проверять на исправность изоляции.
Поэтому в данном проекте применяются закрытые электродвигатели имеющие влагозащищенную конструкцию. Проводка в производственном помещении выполнена изолированными проводами заключенными в металлические трубы при прокладке в тех местах где возможны механические повреждения провода.
Защита человека от повреждения электрическим током при прикосновении к металлическим частям машин и оборудования в случае пробоя изоляции осуществляется защитным заземлением.
Для защиты электроустановок от перегрузок и токов короткого замыкания в проекте предусмотрено применение автоматических выключателей и плавких вставок.
Все электродвигатели металлические конструкции и щиты управления имеют заземление причем каждая панель щита заземлена отдельно. Около щита и внутри его для защиты персонала предусмотрены резиновые коврики.
Находящиеся в эксплуатации заземляющие устройства а также временно неиспользуемые периодически контролируются. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.
Магистраль защитного проводника состоит из комбинации горизонтальных и вертикальных заземлителей (электродов). Отдельные вертикальные заземлители и горизонтальные соединительные полосы условимся называть элементами сложного заземляющего устройства.
Присоединение корпусов электромашин трансформаторов аппаратов светильников и т.п. металлических корпусов передвижных и переносных ЭУ и ЗУ при помощи заземляющего проводника сечением не менее 10 мм2.
Расположение ЗУ как правило в непосредственной близости от ЭУ. Оно должно из естественных и искусственных заземлителей. При этом в качестве естественных заземлителей следует использовать проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей горючих или взрывчатых газов и смесей) обсадные трубы скважин металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений находящиеся в соприкосновении с землей и другие элементы. Для искусственных заземлителей следует применять только стальные заземлители.
Рассчитаем искусственное защитное заземляющее устройство для участка размером 24х58 м состоящее из стальных заземлителей и полос. Заземлители – вертикальные электроды длиной м диаметром м середина которых расположена на глубине 08 м. Заземлители соединены между собой горизонтальным электродом из ленты сечением 4х40 мм; допустимое сопротивление контурного ЗУ растеканию тока Ом.
Расчетное удельное сопротивление для вертикального заземлителя:
ρрасч = в × r Омм(5.16)
для горизонтального заземлителя
ρрасч = г × r Омм(5.17)
гдеr - удельное сопротивление грунта принимаем r = 60 Омм (тип грунта – чернозем);
в – коэффициент сезонности в = 135 и г = 39 для II климатической зоны.
ρрасч.в = 135×60 = 81 Омм;
ρрасч. г = 39×60 = 234 Омм.
Рисунок 5.2 – Схема расположения вертикальных электродов
Сопротивление вертикального заземлителя
где ρрасч – расчетное удельное сопротивление грунта для вертикального заземлителя
lв – длина электрода (стержня) м
d – диаметр стержня м
hcр – средняя глубина заземления м.
Сопротивление горизонтального заземлителя
гдеrрасч – расчетное сопротивление грунта для горизонтального заземлителя.
h – глубина заложения 08 м;
b – ширина полосы связи = 004 м.
Определим теоретическое число вертикальных заземлителей (стержней)
где rэ 4 Ом для напряжения до 1000 В.
Принимаем число вертикальных стержней nв = 8 шт.
Расстояние между стержнями
Расчетное сопротивление заземляющего устройства равно
гдеhв hг – коэффициент использования вертикального и горизонтального электродов hв= 062 и hг = 067:
Требование соблюдено. Заземляющее устройство соответствует требованиям ПУЭ.
Контроль состоит в проверке технического состояния их наземной части а также в измерении сопротивления растеканию тока в подземной части. Осмотр наземной части заземления проводится не реже одного раза в месяц а подземной - не реже одного раза в 3 месяца.
Сопротивление заземления измеряют в период наименьшей проводимости почвы: один год летом при наибольшем высыхании почвы а в следующий год - зимой при наибольшем промерзании почвы.
При работе с электроустановками обслуживающий персонал применяет также индивидуальные средства защиты. По степени надежности индивидуальные средства защиты подразделяются на основные и дополнительные. При эксплуатации электроустановок напряжением до 1000 В к основным средствам защиты относятся: диэлектрические перчатки инструменты с изолированными рукоятками указатели напряжения а к дополнительным - диэлектрические боты коврики изолирующие подставки.
Находящиеся в эксплуатации в эксплуатации индивидуальные защитные средства периодически испытывают под повышенным напряжением переменного тока с частотой 50 Гц. Периодичность испытаний зависит от вида индивидуальных защитных средств.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА
Для определения экономической эффективности производства сахара-песка на Никифоровском сахарном заводе необходимо произвести основные расчеты по определению годового экономического эффекта.
Для сравнения рассматриваем две барабанные сушилки: базовый и новый. За базовый принята барабанная сушилка используемая на предприятии.
В таблицу 6.1 заносятся основные данные о характеристиках существующей барабанной сушилки и после модернизации.
Таблица 6.1 Исходные данные для расчетов
Расход электроэнергии
Стоимость электроэнергии за сезон
Амортизационные отчисления
Численность обслуживающих рабочих
Отчисления на ремонт
Расчетную балансовую стоимость машины выпускаемой промышленностью можно рассчитать по формуле:
где Б – расчетная балансовая стоимость машины руб.;
Цр – рыночная цена машины (по прейскуранту торгующих организаций) руб.;
т – коэффициент выражающий средние затраты на транспортировку монтажа машины и торговые положения;
для машин не требующих монтажа т1 = 11.
для машин требующих монтажа т2=12.
В исходном варианте:
Бс = 1600000 12 = 1920000 руб.
Цену на вновь создаваемую машину определяем по сопоставимой массе:
где Бн ББ – соответственно балансовая стоимость нового (проектируемого) и базового варианта;
Gн GБ – соответствующая масса нового (проектируемого) и базового варианта кг Gн = 20500 кг GБ = 19500 кг;
Бн = 1920000 = 2018462 руб.
2 Расчет эксплуатационных затрат
Размер эксплуатационных затрат по каждой из сравниваемых машин определяется по формуле:
ЗЭКСП = З + ЗА + ЗР + ЗСг + ЗСэ + ЗПэ(6.3)
где З – затраты на заработанную плату рабочих руб.;
ЗА – амортизационные отчисления машины руб.;
ЗР – отчисления на ремонт и техническое обслуживание машин руб.;
ЗСг – затраты на горюче-смазочные материалы руб.;
ЗСэ – затраты на электроэнергию руб.;
ЗПэ – прочие эксплуатационные затраты руб.
Затраты на заработную плату рабочих занятых на выполнении процесса определяются по формуле:
З = Д Т Л GТ руб.(6.4)
где Д – количество дней работы машины в году Д = 280;
Т дневная продолжительность работы на выполнение производственного процесса в часах Т = 24 ч;
Л – количество рабочих занятых на выполнении процесса Л = 1 чел.
Gт – часовая тарифная ставка с дополнительными начислениями руб.ч GТ = 22; 8 рабочих часов в сутки 24 рабочих дня в месяц
ЗИ = 280 24 1 22 = 161280 руб.
ЗПР = 280 24 1 22 = 161280 руб.
Амортизация машин и механизмов:
где Б – балансовая стоимость машины;
А – норма амортизационных отчислений А = 10 %
Затраты на ремонт и техническое обслуживание машин и оборудования определяются по формуле:
где Р норма отчислений на ремонт и техническое обслуживание машин 13 %.
Затраты на горюче-смазочные материалы отсутствуют.
Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле:
где Цэ – стоимость электроэнергии кВт по фактическим данным хозяйства ЦЭ= 25 руб.;
FГ – годовое потребление технологической электроэнергии кВтч;
FПР = 30 кВт; FИ = 55 кВт.
гдеN – потребляемая мощность кВт;
tСМ – продолжительность смены;
НСМ – число смен оборудования в год;
К3 – коэффициент загрузки оборудования (085);
Кс – коэффициент учитывающий потери в сети (096);
К0 – коэффициент одновременной работы оборудования;
Кс1 коэффициент учитывающий потери в сх (100);
Кпд – КПД (085 – 09);
NИ = 55 кВт; NПР= 30 кВт.
FГПР = = 19833 кВтч.
ЗЭЛ.ЭН.И = 25 36361 = 90902 руб.;
ЗЭЛ.ЭН.ПР= 25 19833 = 49583 руб.
Тогда общая сумма годовых эксплуатационных затрат можно определить по формуле:
ЗЭКСП = (З + ЗА + ЗР + ЗСг + ЗСэ) 15;(6.9)
ЗЭКСП И = (161280 + 192000 + 249600 + 90902) 15 = 1040673 руб.;
ЗЭКСП ПР = (161280 + 201846 + 262400 + 49583) 15 = 1012664 руб.
Эксплуатационные затраты на единицу выполняемой работы (удельные эксплуатационные затраты) определяются по формуле:
ЗУПР = = 1506 руб.т.
ΔЗЭК З = ЗЭКСП И – ЗЭКСП ПР(6.11)
ΔЗЭК З = 1040673 – 1012664 = 28009 руб.
3 Определение ожидаемого экономического эффекта от применения новой машины
Экономическая эффективность применения новых машин выражается экономией затрат которые определяются путем сопоставления эксплуатационных издержек по формуле:
ЭГ = (ЗУИ – ЗУПР) WГ
где ЗУИ и ЗУПР – соответственно эксплуатационные затраты на использование машин в исходном и проектируемом вариантах руб.
ЭГ = (1818 – 1506) 67200 = 209664 руб.
Степень снижения затрат определяется по формуле:
Приведенные затраты по каждому из сравниваемых вариантов машин в расчете на год определяются по формуле:
П3 = ЗУ + КУ ЕН руб.(6.13)
где ЗУ – удельные эксплуатационные затраты по каждому сравниваемому варианту машин руб.т;
КУ – удельные капиталовложения по каждому сравниваемому варианту машины руб.т;
ЕН – нормативный коэффициент окупаемости капиталовложений ЕН = 015.
Удельные капиталовложения определяются по формуле:
где К балансовая стоимость машин и оборудования обслуживающих процесс руб.
Тогда подставляя значения получим:
ПЗИ = 1818 + 343 015 = 235 руб.т
ПЗПР = 1506 + 30 015 = 195 руб.т.
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений определяем по формуле:
ΔКВ = 2018462 – 1920000 = 98462 руб.
Таким образом срок окупаемости дополнительных капитальных вложений 35 года. Полученный срок сравниваем с нормативным (7 лет). В результате сравнения видно что срок окупаемости капитальных вложений меньше нормативного срока.
Проведенные расчеты экономической эффективности показывают что разрабатываемый вариант превосходит базовый вариант.
Сравнительные показатели базового и нового вариантов представлены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 Сравнительная экономическая эффективности проекта
Проектируемый вариант
Балансовая стоимость оборудования руб.
Отчисления на ремонт %
Численность обслуживающего персонала чел
Затраты на электроэнергию руб.
Годовые эксплуатационные затраты руб.
Годовой экономический эффект руб.
Срок окупаемости лет
Выводы: предложенный проект разработки барабанной сушилки для сахара-песка эффективнее существующего базового варианта. Как показали расчеты годовой экономический эффект от внедрения разрабатываемого варианта составил 28009 рублей.
Предложенный в данном дипломном проекте вариант модернизации линии по производству сахара-песка на Никифоровском сахарном заводе является наиболее рациональным и наиболее подходящем применительно к данной линии.
Решение о модернизации линии путем разработки барабанной сушилки было выбрано не случайно так как именно процесс сушки сахара-песка вызывал наибольшие проблемы. После выбора решения по модернизации барабанной сушилки были проведены расчеты новой сушилки.
В качестве конструкторской разработки данного дипломного проекта было принято решение о модернизации барабанной сушилки путем удлинения сушильного барабана что в свою очередь позволило увеличить производительность на 40 тонн в сутки.
В итоге с учетом полученных данных было установлено что годовой экономический эффект новой линии после модернизации в сравнении с базовым вариантом равен 28009 руб.
Увеличилась производительность с 200 до 240 тсутки и следовательно вырос объем работ с 56000 до 67200 т за сезон. Срок окупаемости проекта составляет 35 года.
В ходе проектирования были разработаны мероприятия по технике безопасности и производственной санитарии направленные на безопасность труда и сохранение жизни работников перерабатывающего предприятия.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Анурьев В.И. «Справочник конструктора – машиностроителя». В 3-х т. – 6-е изд. перераб. и доп. – М.; Машиностроение 1982г. – 584с.
Азрилевич М.Я. «Технологическое оборудование сахарных заводов». – М.: Пищевая прмышленность 1982. – 312.
Базина Л.Ф. «Экономическое планирование перерабатывающих предприятий». – М.: Высшая школа 1999. – 631.
Востоков А.И. Лепешкин И.П. Будный А.В. «Расчет технической мощности оборудования и сооружений свеклосахарных заводов» изд. 2 переработанное и дополненное Издательство «Пищевая промышленность» М. 1965г.
Гребенюк С.М. «Технологическое оборудование сахарных заводов». – М.: Легкая и пищевая промышленность 1989. – 518.
Гребешков С.П. «Технологическое оборудование сахарных заводов». – М.: Пищевая промышленность 1992. – 588.
Куклин Н.Г Куклина Г.С. «Детали машин» – М.; Высшая школа 1987г.-642.
«Справочник сахарника» под редакцией инж. И.П. Лепешкина Пищепромиздат М. 1963 г.
Сапронов С.А. «Технология сахарного производства». – М.: Высшая школа1999. – 503.
Ясенко А.Н. «Основы проектирования типовых предприятий пищевой промышленности». – М.: Высшая школа 1997. – 438.
Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин. М. Машиностроение 1988.
Личко Н.М. Технология переработки продукции растениеводства. – М. Колос – 2000.
Чавтараева Т.С. «Детали машин. Справочные материалы по курсовому проектированию». Москва 2000. – 75 с.
Чернавский С.А. Боков К.Н. Чернин И.М. Ицкович Г.М. «Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для учащихся». – М.: Машиностроение 1988 г. – 416 с.
Березовский Ю.Н. Чернилевский Д.В. Петров М.С. «Детали машин» – М.: Машиностроение 1983. – 384 c.
Дунаев П.Ф. Леликов О.П. «Детали машин. Курсовое проектирование» – М.: Высшая школа 1984. – 336 c.
Расчет и проектирование деталей машин. К.П. Жуков. – Москва «Высшая школа» – 1978.