Содержание
Введение
1 Обзор промышленных установок и характеристика применяемого сырья
2 Описание технологического процесса
2.1 Описание технологической схемы
2.2 Описание оборудования
2.3 Краткая характеристика оборудования.
2.3.1 Экструдер с червячным прессом ЧП 90x30 2.3.2 Загрузчик ЗГВ 500
2.3.3 СушилкаСГ-300
2.3.4 Головка трубная ГТ-50/75
2.3.5 Калибратор
2.3.6 Охлаждающая ванна
2.3.7 Толщиномер
2.3.8 Маркиратор
2.3.9 Тянущее устройство
2.3.10 Длиномер
2.3.11 Машина намоточная.
3 Система управления электроприводом экструдера и требования к ней
4 Расчёт мощности и выбор электродвигателя
4.1 Выбор электродвигателя
4.2 Электродвигатели постоянного тока серии 6ПФ
4.3 Датчики тока и скорости
4.4 Время разгона двигателя
5 Управляемый выпрямитель
5.1 Выбор тиристоров
5.2 Расчет сглаживающего дросселя
5.3 Регулировочная характеристика преобразователя
6 Описание разомкнутой системы электропривода
6.1 Структурная схема разомкнутого электропривода
6.2 Статизм в разомкнутой системе регулирования
7 Синтез замкнутой системы электропривода экструдера
7.1 Подчиненное регулирование координат электропривода.
7.2 Оптимизация контура регулирования тока
7.3 Оптимизация контура регулирования скорости
7.4 Расчет статической характеристики
8 Расчёт динамических характеристик
8.1 Устойчивость электропривода
8.2 Расчет переходного процесса
9 Расчёт неуправляемого выпрямителя
9.1 Выбор и расчет параметров трансформатора
9.2 Расчет и выбор диодов
10 Выбор аппаратуры защиты
1 1 Безопасность и экологичность проекта
11.1 Общая характеристика проектируемого объекта
11.2 Шум и вибрация
11.3 Микроклимат на рабочем месте
11.4 Вентиляция и отопление
11.5 Освещение
11.5.1 Расчет естественного освещения
11.5.2 Расчет искусственного освещения
11.6 Электробезопасность
11.7 Защита от статического электричества
11.8 Молниезащита
11.9 Пожарная профилактика и средства пожаротушения
11.10 Технологическая безопасность
11.1 1 Средства индивидуальной защиты
11.1 2 Охрана окружающей среды
12 Технико-экономическое обоснование проекта
12.1 Расчет основных фондов, капитальных затрат на оборудование
12.2 Расчёт численности и фонда заработной платы
12.3 Расчёт расходов на содержание и эксплуатацию оборудования
12.4 Расчёт цеховых расходов
12.5 Электроэнергия на технологические цели
12.6 Калькуляция себестоимости продукции
12.7 Расчет экономической эффективности
Заключение
Приложения
Электропривод экструдера
Спецификация ДЭЭЛ. 14060465.07.10 000
Чертеж общего вида ДЭЭЛ. 14060465.07.10 ВО
Характеристики ДЭЭЛ. 14060465.07.10 Э1
Схема структурная ДЭЭЛ. 14060465.07.10 Э2
Схема электрическая функциональная ДЭЭЛ. 14060465.07.1С ЭЗ
Перечень элементов к электрической схеме ДЭЭЛ.14060465.07Л0 ПЭ
Таблицы экономических расчетов ДЭЭЛ.14060465.07.10 ТБ
Одним из важнейших условий создания материально-технической базы страны, мощным рычагом повышения общественного производства и ускорения технического прогресса во всех отраслях является химизация народного хозяйства. Химическая промышленность в нашей стране развивалась более высокими темпами, чем вся промышленность в целом.
Современные химические заводы появились и в Татарии, Коренной реконструкции подверглись старые предприятия. Химические предприятия республики уже в середине 50-х годов выпускали большой ассортимент продуктов: фотожелатин, кино-фотопленку, резиновые технические изделия, моющие средства, реактивы и другие виды продукции, имеющие большое народнохозяйственное значение.
Новым важным этапом в развитии химической промышленности, явилось решение об ее ускорении и принята программа по увеличению выпуска полимеров, искусственных и синтетических волокон, пластических масс, синтетического каучука и других материалов, открывающих новые возможности прогресса во всех областях производства.
Важнейшей особенностью развития химической промышленности в новых условиях было то, что большинство в новых условиях химических производств переводилось на новую сырьевую базу природный и попутный газы нефтедобычи и газы нефтеперерабатывающих заводов. Ресурсов этого сырья в нашей стране было достаточно. Особенно перспективным в этом плане являлись районы Среднего Поволжья. Располагая огромными запасами нефти и мощной нефтеперерабатывающей промышленностью. Татарстан имел исключительно благоприятные условия для получения синтетического сырья на основе переработки попутных нефтяных газов. Попутные нефтяные газы являлись самыми богатыми по содержанию ценнейших фракций для производства многих важнейших фракций и синтетических материалов.
В 1959 - 65 гг намечалась стройка и ввод в эксплуатацию два мощных предприятия по производству новых видов синтетических материалов. Одно из них было решено разместить в Ленинском районе г. Казани. Важнейшим фактором было то, что использование дешевого и доступного сырья - сжиженных газов Минебаевского завода, доставляемых более эффективным способом (по продуктопроводу) обеспечивает высокую рентабельность производства.
13 июля 1963г. была получена первая партия Казанского фенола и ацетона.
В настоящее время АО «Казаньоргсинтез» выпускает большой ассортимент продукции ацетон, фенол, полиэтилен низкого и высокого давления, а так же изделия из него и многое другое.
Открытое акционерное общество «Казаньоргсинтез» - дно из крупнейших химических предприятий Республики Татарстан и Российской
Федерации, производит более 38 % всего российского полиэтилена и является его крупнейшим экспортером. Сегодня "Казаньоргсинтез" имеет 40-летний опыт работы на рынке химических товаров, является крупнейшим производителем широкого спектра продукции органической химии.
Одним из цехов АО «Казаньоргсинтез» по выпуску изделий из полиэтилена низкого давления является цех пластмассовых изделий. Основной продукцией этого цеха являются трубы напорные, предназначенные для трубопроводов, транспортирующих воду и трубы из полиэтилена для газопроводов.
Полиэтиленовые трубы изготавливаются на трубных экструзионных линиях. Расплав полимера выдавливается из фильеры экструдера в виде непрерывной трубчатой заготовки, которая тянущим устройством протягивается через калибрующую насадку, где с помощью матрицы и дорна труба калибруется по наружному и внутреннему диаметрам и частично охлаждается. Затем труба поступает в охлаждающую ваииу, в которой она окончательно охлаждается водой. После прохождения через маркирующее устройство готовая труба разрезается на куски или наматывается в бухту, Контроль за работой линии осуществляет автоматическая система, получающая информацию от 15-20 термопар, расположенных в различных зонах технологического процесса, информацию о двух значениях давления расплава до и после фильтра, о двух, трех значениях частоты вращения шнека и тянущего устройства, о толщине стенки, о диаметре трубы, о давлении масла в системе смазки. Таким образом, система автоматически перенастраивает себя под оптимальный режим работы для обеспечения наивысшего качества.
ОАО «Казаньоргсинтез» производит трубы напорные из полиэтилена низкого давления для строительства трубопроводов хозяйственно-бытового водоснабжения, а также для транспортирования жидких и газообразных веществ, к которым полиэтилен химически стоек.
1. Обзор промышленных установок и характеристика применяемого сырья
Современные прессовые машины оснащаются преимущественно индивидуальным электроприводом.
В электроприводах прессовых машин можно выделить следующие группы:
1. главные электроприводы машин, снабженных маховиками;
2. главные безмаховиковые электроприводы машин;
3. электроприводы насосов и компрессоров, используемые в гидропрессах и молотах;
4. электроприводы вспомогательных механизмов механических и гидравлических прессовых машин.
Механические прессовые машины с маховиками электроприводами являются наибольшей группой по числу типов и количеству выпускаемых и эксплуатируемых машин. Сюда входят: все кривошипные прессы, ковочные машины и вальцы, большинство автоматов и ножниц, винтовые прессы и др.
В технологических процессах переработки пластмасс червячные машины используются для изготовления труб, листов, пленок, а также для пластикации и гранулирования.
В червячных прессах для переработки пластмасс имеются вдоль цилиндрического корпуса зоны, подогрев массы в которых осуществляется с помощью специальных нагревателей.
Статистический момент сопротивления червячных машин мало зависит от частоты вращения. Обычно плавное регулирование частоты вращения требуется в диапазоне 5:1 – 10:1. Это вызвано с тем, что червячные машины устанавливаются в непрерывных агрегатах для производства изделий из полимерных материалов. Поэтому электроприводы обычно выполняются с двигателем постоянного тока.
Полиэтилен (-СН2-СН2-)п - продукт полимеризации бесцветного газа этилена, относящийся к кристаллизующимся полимерам. По плотности полиэтилен подразделяют на полиэтилен низкой плотности, получаемый в процессе полимеризации при высоком давлении (ПЭВД), содержащий 55-65% кристаллической фазы, и полиэтилен высокой плотности, получаемый при низком давлении (ПЭНД), содержащий 74-95% кристаллической фазы [1].
Чем выше плотность и кристалличность полиэтилена, тем выше прочность и теплостойкость материала. Длительно полиэтилен можно применять при температуре до 60-100 °С. Морозостойкость достигает минус 70 °С и ниже. Полиэтилен химически стоек и при нормальной температуре не растворим ни в одном из известных растворителях.
Недостатком полиэтилена является его подверженность старению. Для защиты от старения в полиэтилен вводят стабилизаторы и ингибиторы (2-3% сажи замедляет процессы старения в 30 раз).
Под действием ионизирующего излучения полиэтилен твердеет: приобретает большую прочность и теплостойкость.
Полиэтилен применяют для изготовления труб, литых и прессованных не силовых деталей, пленок, он служит покрытием на металлах для защиты от коррозии, влаги, электротока.
Для производства гладких труб на АО «Казаньоргсинтез» используется экструзионная линия ЛДГТ 90x30-50/75, предназначенная для изготовления гладких труб с наружным диаметром 50, 63 и 75мм методом непрерывной шнековой экструзии из полиэтилена низкого давления.
В качестве исходного сырья используется полиэтилен низкого давления марки 273-79 высшего и первого сортов ГОСТ 16.338-85 и полиэтилен вторичный по ТУ 63-178-74-88. Цифры в маркировке полиэтилена 273-79 обозначают:
2 - процесс полимеризации этилена протекает на комплексных металлоорганических катализаторах при низком давлении; 73 – порядковый номер базовой марки; 7 - степень галогенизации полиэтилена; 9 – группа плотности полиэтилена. Основные характеристики полиэтилена марки 273-79 приведены в таблице 1.1:
Таблица 1.1 - Основные характеристики полиэтилена марки 273-79
Наименование показателей
Значение показателей
1. Плотность, г/см
2. Показатели текучести расплава при
нагрузке 5 кг, г/10мин
3. Размер гранул, мм
4. Температура воспламенения, °С
5. Температура самовоспламенения, °С
6. Токсичность
0,957-0,964
в/с 0,3-0,5
1/с 0,3-0,55
2-5
280
340-352
не токсичен
Гранулированный полиэтилен из бункеров для хранения в расходную цеховую емкость транспортируется системой пневмотранспорта в трех режимах управления: ручной, автоматический и от ЭВМ.
Переключатель выбора режима находится на мнемосхеме в операторной. При ручном режиме управления заполнение расходных бункеров производится кнопками и переключателями на мнемосхеме [2].
В режиме автоматического управления выбор бункера, путь транспортировки и запрос на заполнение расходного бункера производится автоматически через сигнализацию датчиков уровня в расходном бункере.
В режиме управления от ЭВМ заполнение расходного бункера производится так же, как в режиме автоматического управления, но запрос на заполнение поступает от ЭВМ.
Из расходной цеховой емкости сырье самотеком поступает в сушилку экструдера. Предусмотрена также загрузка полиэтилена из мешков в сушилку при помощи загрузчика. В сушилке экструдера материал при необходимости подогревается горячим воздухом, продуваемым сквозь массу гранулита, а затем самотеком поступает в загрузочную воронку экструдера.
Получение трубной заготовки осуществляется в экструдере с диаметром шнека 90мм. Перед началом экструзии включается обогрев зон цилиндра и головки. Одновременно с обогревом зон цилиндра, с целью предотвращения оплавления гранул полиэтилена, находящихся в нижней части загрузочной воронки.
1. Складирование и контроль сырья.
2. Транспортирование сырья к технологической линии.
3. Подсушка, нагрев сырья и загрузка сырья.
4. Экструзия трубной заготовки.
5. Калибровка и охлаждение трубы.
6. Контроль качества трубы.
7. Маркировка.
8. Намотка трубы в бухты, упаковка, складирование трубы.
9. Хранение и переработка отходов.
Получение трубной заготовки осуществляется в экструдере с диаметром шнека 90мм. Перед началом экструзии включается обогрев зон цилиндра и головки. Одновременно с обогревом зон цилиндра, с целью предотвращения оплавления гранул полиэтилена, находящихся в 11 нижней части загрузочной воронки.
После достижения заданных температур машину выдерживают в этом режиме в течении 1 часа при отсутствии материала в цилиндре.
Пуск экструдера производится на малых оборотах вращения шнека, и постепенно открывают шибер на загрузочной воронке. Материал, поступающий в загрузочную зону цилиндра, захватывается, гомогенизируется и подается в формирующую часть головки. Цилиндры головки разделены на несколько тепловых зон, с самостоятельной автоматической регулировкой температуры каждой зоны.
Процесс продвижения материала в цилиндре сопровождается большим выделением тепла, возникшим в результате механической работы, трения материала о шнек и стенки цилиндра, что может привести к перегреву массы и нарушению технологического процесса.
Для снижения избытка тепла зоны цилиндра охлаждаются водой. Ведение процесса экструзии осуществляется машиной в соответствии с технологической картой.
Несмотря на простоту формы сечения трубы - кольцо - существуют свои факторы, которые способствуют усложнению конструкции инструмента. С одной стороны, выпускаемые трубы могут отличаться очень большим разбросом диаметров (от 5 до 1600 мм). С другой стороны, трубы используются для транспортировки жидкости и газов под давлением, а также для химических реагентов. Это предполагает наличие большой кольцевой жесткости, равномерной толщины стенок, а в случае контакта с химически активными веществами слой трубы, соприкасающийся с этой агрессивной средой, должен хорошо переносить химические и биологические воздействия.
Расплавленный полиэтилен из экструдера выдавливается через кольцевую щель головки в виде трубообразной заготовки и поступает в калибрующее устройство, где происходит образование на поверхности заготовки охлажденного затвердевшего слоя, который к моменту выхода заготовки из калибрующего устройства обеспечивает сохранение трубой необходимой формы и размеров при прохождении через охлаждающие ванны.
Из калибрующего устройства труба подается в ванны охлаждения, где производится дальнейшее ее охлаждение орошением труб водой.
После выхода трубы из ванн для диаметра до 500мм труба проходит через прибор для измерения толщины стенки (толщиномер).
Действие этого прибора основано на индуктивном принципе, при котором измеряющая головка реагирует на металл, вводимый в активную зону головки. В измеряемую трубу вводится рефлектор. Подпружиненные детали рефлектора плотно прилегают к внутренней поверхности трубы. Прибор фиксирует расстояние между измерительной головкой и деталями рефлектора. Затем труба проходит через маркирующее устройство. Маркировка происходит прижатием разогретого шрифта к поверхности трубы.
Отвод трубы и протяжка ее через выше сказанные устройства осуществляется тянущим устройством гусеничного типа. За тянущим устройством устанавливается намоточное устройство. Намотка труб в бухты выполняется на барабан намоточного устройства. Скорость намотки плавно регулируется. Отрезка труб в конце намотки на барабан производится вручную ножом.
В состав экструзионной линии по производству полиэтиленовых гладких труб типа ЛГПТ 90x30-50/75 входит:
1. Экструдер с червячным прессом ЧП 90x30.
2. Загрузчик ЗГВ-500.
3. Сушилка СГ-300.
4. Головка трубная ГТ 50/75
5. Калибратор.
6. Ванны охлаждения.
7. Толщиномер.
8. Маркиратор.
9. Тянущее устройство.
10. Машина намоточная.
11. Регулятор скорости.
12. Шкаф управления.
2.3 Краткая характеристика оборудования
2.3.1 Экструдер с червячным прессом ЧП 90x30
Отечественная промышленность выпускает одночервячные и двухчервячные прессы, применяемые самостоятельно и в агрегатах, предназначенных для переработки полимерных материалов в изделия.
Червячный пресс состоит из следующих основных узлов: червяка; материального цилиндра (с запрессованной гильзой и терморегуляторами); редуктора, обеспечивающего широкий диапазон регулирования оборотов шнека; электропривода; загрузочной воронки; шкафов с автоматическими приборами контроля и управления температуры; шкафов с автоматикой управления электроприводом; пульта управления (для установки и контроля числа оборотов червяка).
Экструдер с червячным прессом предназначен для непрерывной переработки гранулированных термопластов в однородный расплав и равномерного выдавливания его через формирующую головку.
Рисунок 2.2 Шнек экструдера.
Технические характеристики:
Диаметр червяка равен - 90 мм.
Отношение рабочей длины червяка к его диаметру - 30
Частота вращения червяка (регулируемая) - (0,98+9,84) или (9,4+94) об/мин.
Производительность пресса по полиэтилену низкого давления при Р = 10 МПа не менее 320 кг/ч.
Привод пресса осуществляется электродвигателем постоянного тока через редуктор Ц2У-355Н-16-13.
Обогрев корпуса пресса и загрузочной воронки - электрическими нагревателями сопротивления. Мощность нагревателя 19,4 кВт.
Количество обогреваемых зон корпуса равно 6.
Диапазон автоматического регулирования температуры - (5О-35О)°С.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
