Автоматизация управления камерами тепла и влаги

метки: Камера, Климатический, Автоматизация, Система, Тепло, Влага, Влажность, Управление

Преддипломная практика студентов является важнейшей частью подготовки высококвалифицированных специалистов и проводится на промышленных предприятиях.

Преддипломная практика организуется с целью закрепления студентами знаний, полученных при изучении дисциплин, предусмотренных учебным планом подготовки и овладения практическими умениями и навыками инженерной деятельности.

В современных условиях экономического развития различных отраслей промышленности все большее внимание уделяется проблеме автоматизации технологических процессов и производств.

В последнее время существенно возросла роль автоматизации производственных процессов практически во всех сферах производства. Это объясняется необходимостью выживания предприятий в условиях российской рыночной системы, а, следовательно, повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции, обеспечения гибкости производства и улучшения условий труда.

Повышение уровня автоматизации актуально тем, что позволяет снизить экономические затраты на проведение ремонтных и укладочных работ, повысить качество обработки, освобождает человека от проведения тяжелой, монотонной и вредной для здоровья работы. Все это ведет к общему повышению экономической прибыли отечественного производства в условиях жесткой конкуренции на отечественных и международных рынках продукции машиностроения, в частности повышения рентабельности базового объекта автоматизации, который имеет множество преимуществ и недостатков: технологических, функциональных, экономических, конструктивных и пр.

В настоящее время условия эксплуатации изделий оборонной промышленности требуют от изделий особого качества.

В целях проверки качества изделия при контроле, приемке и сдаче заказчику подвергают различным видам испытаний.

Один из таких испытаний является испытание в условиях агрессивных температур и повышенной влажности, имитирующие экстремальные температурные условия. При этом обязательным требованием является устойчивость изделий данным видам испытаний.

В настоящее время в целях облегчения управления и контроля процессов испытаний применяется автоматизация испытательных стендов.

Автоматизация процесса испытаний позволяет предприятию повысить качество выпускаемой продукции, вывести «человеческий фактор» из процесса контроля испытанием. Участие человека в данном случае необходимо для погрузочно-разгрузочных операций, задания необходимых режимов испытаний изделия и обслуживания оборудования испытаний.

Автоматизация в швейном производстве

... автоматизации швейного производства, основанном на применении встроенных в швейное оборудование роботов, технологических машин со встроенными микропроцессорными системами управления, является роботизация швейного производства. Технологические процессы ... и промежуточные частоты вращения вала, при которых осуществляется пошив изделия. После того, как машина выполнит заданное число стежков, происходит ...

Автоматизация испытаний ведет к общему повышению экономической прибыли отечественного производства в условиях жесткой конкуренции на отечественных и международных рынках продукции машиностроения, в частности повышения рентабельности базового объекта автоматизации, который имеет множество преимуществ и недостатков: технологических, функциональных, экономических, конструктивных и пр.

В настоящее время автоматизация глубоко внедряется в области климатических испытаний изделий.

В климатических испытаниях важными параметрами являются температура и влажность.

Температура — один из наиболее важных климатических факторов. Изменение температуры окружающей среды может изменить физико-химические свойства материалов.

Влажность — один из наиболее опасных воздействующих климатических факторов. Она ускоряет коррозию материалов, изменяет электрические характеристики диэлектриков, вызывает тепловой распад материалов, гидролиз, рост плесени и многие другие механические повреждения изделий.

Совместное воздействие экстремальной температуры и влажности окружающей среды может негативно сказаться на работе изделий.

Данный отчет посвящен автоматизации камеры тепла и влаги.

1. Назначение, устройство и работа камеры тепла и влаги

Камера тепла и влаги предназначена для испытания изделий на теплоустойчивость и влагоустойчивость.

Камера обеспечивает автоматическое получение и поддержание температуры и относительной влажности по заданным программам (циклические режимы по ГОСТ 20.57.406-81).

Камера изготовлена в исполнении УХЛ 4.2 ГОСТ 15150-69 и предназначена для работы при температурах от +15?С до +35?С, относительной влажности воздуха от 45% до 80%, атмосферном давлении от 839,8•10 ² до 1066•10² Па (630 до 800 мм. рт. ст.).

Камера эксплуатируется в лабораториях, капитальных зданиях. При эксплуатации камеры специального фундамента не требуется.

Питание камеры от трехфазной четырехпроводной (с нулевым проводом) сети переменного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц.

Норма качества электрической энергии по ГОСТ 13109-97.

Для обеспечения режимов влаги в камеру необходимо заливать дистиллированную воду по ГОСТ 6709-72.

Технические характеристики

Полезный объем камеры, м ³ — 0,4

Габаритные размеры полезного объема, мм

• длина — 800
• ширина — 800
• высота — 840

Габаритные размеры камеры, не более, мм

• длина — 1550
• ширина — 1050
• высота — 1900

Масса камеры, не более, кг — 630

Максимальная электрическая мощность, потребляемая камерой, не более, кВт — 8,0

Диапазон воспроизводимой температуры, ?С — от +20 до +155

Отклонение температуры от нормированного значения, не более, ?С

• в диапазоне от +40?С до +90?С±2
• в диапазоне от +25?С до +40?С±3

Диапазон относительной влажности, %

• в диапазоне от +40?С до +90?С — от 45 до 95
• в диапазоне от +25?С до +40?С — от 30 до 95

Отклонение относительной влажности от нормированного значения, не более, % ±3

Средняя скорость изменения температуры за время достижения режима в незагруженной камере, не менее, ?С — 1,0

Время достижения относительной влажности 95±3% после достижения температры в камере +90?С не более, мин — 45

Средняя наработка на отказ не менее, ч — 1250

Тип используемого хладона — R22.

Напряженность поля и напряжения радиопомех, создаваемых камерой при работе, не превышает значений, установленных «Общесоюзными нормами допускаемых индустриальных радиопомех. Нормы 8-72».

Октавные уровни звукового давления на расстоянии 1 м от наружного контура камеры не должны превышать значений, указанных в таблице 1:

Таблица 1

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Уровень звука, дБА
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Уровни звукового давления, дБ	75
70	70	75	73	70	67	66	65

Панель управления необходима для задания задания температуры, влажности, управления работой камеры и индикации.

Получение и поддержание температурного режима в испытательной камере обеспечивается с помощью холодильного модуля и устройства нагревательного с пропорциональным управлением его мощностью.

Получение и поддержвание относительной влажности в испытательной камере обеспечивается с помощью увлажнителя (получение относительной влажности) и модуля холодильного (получение температуры в камере и осушки воздуха) с электронагревателем камеры.

1.1 Обзор современных аналогов камеры тепла и влаги

Среди современных испытательных камер одним из самых близких аналогов проектируемой камеры тепла и влаги можно назвать камеру тепло-влага ООО «Климат» (рис. 1.1).

Рис. 1.1 — Камера тепло-влага ООО «Климат»

Камера тепло-влага обеспечивает работу в диапазоне повышенной влажности — от естественной до 98%, в диапазоне температур от 30…60°С. Камеры тепло-влага предназначены для проведения климатических испытаний в статическом режиме — долговременное поддержание заданных параметров температуры и влажности.

Камеры тепло-влага оснащены узлом повышения влажности (парогенератором).

Камера тепло-влага нашего производства может оснащаться устаревшим базовым контроллером ТРМ 10, позволяющим организовывать циклические испытания, строить графики испытаний и имеет подключение к компьютеру.

Камера тепло-влага смонтирована на каркасе, обеспечивающем заданную жесткость конструкции. Каркас выполнен из квадратной трубы. Для снижения теплообмена с окружающей средой на всех стенках термостата укреплен слой теплоизоляции. Внутренние стенки испытательной камеры влажности выполнены из нержавеющей стали. Доступ в испытательную камеру обеспечивается через дверь. Герметичность закрытой двери достигается за счет использования дверного уплотнителя и ручки с зажимом. В двери имеется окно со стеклопакетом для визуального наблюдения за испытательным процессом. Декоративный внешний корпус камеры закреплен на каркасе, лицевые панели декоративного внешнего корпуса камеры, скрепляет отделочный уголок.

Контроллер ТРМ 10 с ПИД-регулятором позволяет адаптировать систему управления к различным условиям температурной нагрузки и влажностных режимов.

Управление электронагревателем выполнено на твердотельном реле.

Система увлажнения размещена в основном каркасе, при этом она отделена герметичной перегородкой. Состоит система увлажнения из парогенератора и водяного насоса. Камера поддерживает относительную влажность воздуха за счет парогенератора от 30 до 99%. Камера не требует подвода воды. Она оснащена ёмкостью для запаса воды на 5 литров. Повышение влажности в объеме испытательной камеры осуществляется по команде с контроллера — включается водяной насос, который подаёт воду в разогретый до 120°С парогенератор. Пар по силиконовому шлангу подаётся на штуцер в рабочем объёме камеры, который распыляет пар под лопасти перемешивающего вентилятора, что обеспечивает равномерное распределение влажности по объёму.

Понижение влажности осуществляется системой осушения, основанной на холодильной машине. Излишки влаги конденсируются на испарителе в капли воды и удаляются из камеры в дренаж.

Другим аналогом камеры является дорогостоящая камера ARL-0680 фирмы «ESPEC» (рис. 1.2).

Рис. 1.2 — Камера ARL-0680 фирмы «ESPEC»

Камера ARL-0680 обеспечивает работу в диапазоне повышенной влажности — от 10 до 98%, в диапазоне температур от -45 до +180°С.

Камера отличается непревзойденными характеристиками безопасности и экологичности, низким уровнем потребления инергии и самыми высокими функциональными характеристиками.

Тип управления камеры — программируемое термопрофилирование.

Камера имеет воздушное охлаждение, представленное механической каскадной системой охлаждения (воздухоохлаждаемый конденсор).

Используемый охладитель — R404A.

1.2 Анализ технологического процесса испытаний на влагустойчивость и теплоустойчивость и характеристика оборудования линии

камера тепло влага автоматизация

Перед началом испытаний оператор выводит камеру на требуемые режимы испытаний изделия.

Далее оператор помещает изделие в таре в камеру и плотно закрывает дверь камеры.

При испытаниях изделия подвергаются воздействию таких климатических факторов как температура и влажность.

Температура — скалярная физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Температура — один из наиболее важных климатических факторов. Изменение температуры окружающей среды может изменить физико-химические свойства материалов.

Влажность — показатель содержания воды в физических телах или средах. Влажность — один из наиболее опасных воздействующих климатических факторов. Она ускоряет коррозию материалов, изменяет электрические характеристики диэлектриков, вызывает тепловой распад материалов, гидролиз, рост плесени и многие другие механические повреждения изделий.

Получение и поддержание температурного режима в испытательной камере обеспечивается с помощью холодильного модуля и устройства нагревательного с пропорциональным управлением его мощностью.

Получение и поддержание относительной влажности в испытательной камере обеспечивается с помощью увлажнителя (получение относительной влажности) и модуля холодильного (получение температуры в камере и осушки воздуха) с электронагревателем камеры.

Температура поддерживается в диапазоне от +20 до +155?С.

Влажность поддерживается в диапазоне от 30 до 95%.

Характеристика оборудования камеры

Камера представляет собой прямоугольной формы конструкцию и состоит из двух частей: собственно камеры с испытательным объемом и холодильного модуля, пульта и стойки управления.

Камера состоит из двух камер, наружной и внутренней, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом. Внутренняя камера выполнена из тонколистовой нержавеющей стали 12Х18Н10Т, внутри которой размещены: испарители холодильной машины, электронагреватель, теплообменник осушки, термопреобразователи сопротивления, увлажнитель и другие элементы. Снаружи внутренняя камера покрыта теплоизоляционным покрытием (белого цвета), которое является также и гидроизоляцией внутреннего объема. Внутренняя камера крепится к наружной камере через теплоизоляционные прокладки.

Сзади наружной камеры крепятся холодильный модуль со стойкой управления.

Модуль холодильный включает в себя агрегат компрессорно-кондансаторный, клапаны соленоидные, регуляторы давления (аварийная защита по давлению, переключение клапанов в режиме байпасирования).

Модуль холодильный крепится к камере с испытательным объемом с помощью болтовых соединений по контуру камеры.

Рабочий объем испытательной камеры разделен стенкой на полезное пространство и пространство для размещения устройства нагревательного, вентиляторов камеры, а также теплообменники. Здесь же размещены датчики температуры. Оба пространства соединены между собой воздушными каналами для создания циркуляции воздуха.

На боковой стенке испытательной камеры размещены два технологических отверстия ?100 мм, закрытые с наружной стороны камеры резиновыми пробками. Технологические отверстия необходимы в случае проверки функционирования и электрических характеристик изделий при климатических испытаниях.

В передней части полезного пространства имеется дверной проем, который закрывается дверью. Дверь камера представляет собой коробчатой формы конструкцию, заполненную теплоизоляционным материалом. Дверь камеры имеет смотровое окно.

На задней стенке испытательной камеры установлен испаритель, который трубопроводами соединен с холодильным агрегатом модуля холодильного. При работе холодильной машины в испарителе кипит хладон R22, охлаждая внутренний объем камеры.

Под испарителем расположено устройство нагревательное, состоящее из трех секций с суммарной установленной мощностью 6,0 кВт. Устройство нагревательное служит для поддержания заданного температурного режима в полезном объеме испытательной камеры. Для обеспечения циркуляции воздуха через испаритель и устройство нагревательное используются циркуляционные вентиляторы, создающие равномерное распределение температуры в полезном объеме камеры.

Модуль холодильный выполнен на отдельном каркасе и крепится к камере болтовыми соединениями. Дверь модуля обеспечивает свободный доступ к различным узлам холодильной машины.

Каркас выполнен из труб квадратного сечения. Агрегат компрессорно-конденсаторный установлен на нижней раме каркаса. На средней раме смонтирована запорно-регулирующая арматура, в т.ч.: фильтр, соленоидные вентили. К раме на отдельном кронштейне установлены датчики-реле давления, манометры.

Для подачи жидкого хладона во всасывающую линию компрессора для его охлаждения при работе в режиме байпасирования установлен клапан впрыска жидкого хладона и дроссель.

Для обеспечения нормальной работы компрессора в режиме байпасирования подача горячих паров хладона осуществляется через расширительную емкость.

Увлажнитель включает в себя: емкость с нагревателем и датчиком температуры, бачок подпитки увлажнителя с датчиком уровня воды, вентиль соленоидный подачи воды в увлажнитель и вентиль соленоидный слива воды из увлажнителя.

Вода из бака подается через соленоидный вентиль в бачек психрометра и через переливную трубку в бачек подпитки увлажнителя. Бачек подпитки соединен с увлажнителем трубопроводом, и поэтому вода, поступающая в увлажнитель, имеет одинаковый с ним уровень. При срабатывании датчика уровня вентиль соленоидный закрывает подачу воды. Включается электронагреватель и нагревает воду в увлажнителе. Нагретая вода увлажняет воздух в камере. При достижении заданной влажности электронагреватель отключается.

При выпаривании воды срабатывает датчик и включает вентиль соленоидный для подачи воды, цепь нагрева при этом разрывается.

При заполнении бака подпитки выше уровня, избыточная вода сливается через переливную трубку в сливной бак.

1.3 Задачи управления камерой

В данном проекте используютсяследующие залачи управления:

1) Задача регулирования температуры

2) Задача регулирования влажности

3) Задача защиты и сигнализации

Задача регулирования температуры представляет собой автоматическое управление поддержания требуемой температуры.

Задача регулирования влажности представляет собой автоматическое управление поддержания требуемой влажности.

Задача защиты и сигнализации включает в себя защиту испытуемых изделий от превышения температурного режима, защиту электродвигателей вентиляторов камеры, цепей нагревателей и цепи управления от коротких замыканий.

1.4 Анализ тенденций развития систем управления камерами тепла и влаги на базе микропроцессорной и компьютерной техники

В настоящее время в качестве устройств, регулирующих температуру в камерах, применяют микропроцессорные регуляторы температуры или программируемые логические контроллеры. Такие устройства снабжают выходами разного типа: релейными, транзисторными, симисторными, аналоговыми. Управляющие выходы регуляторов и контроллеров выбираются и программируются для конкретного объекта управления. Наличие выходов разного типа необходимо для совместимости с объектом управления. Мировые фирмы выпускают также регуляторы и контроллеры модульного типа, где в зависимости от объекта управления подсоединяется к регулятору модуль с выходами, подходящий для данного объекта управления.

Современные регуляторы температуры и контроллеры зачастую оснащают интерфейсами сетевой передачи данных RS-485, Ethernet, интерфейсом USB. Сетевые интерфейсы необходимы для программного обмена данными с системами управления более высокого уровня. USB необходим для копирования данных на внешний flash-накопитель.

Современные регуляторы и контролеры совместимы со многими датчиками температуры. Регуляторы способны регулировать температуру в широком диапазоне. Регуляторы для управления используют ПИД-закон регулирования, режим включение/выключение, трехпозиционный закон управления. Регуляторы способны автоматически настраивать коэффициенты регулирования.

Современные регуляторы и контроллеры имеют встроенную Flash-память, где хранятся значения измеренной температуры. Flash-память может быть не только встроенной, но и внешней (в виде flash-карты).

Некоторые виды регуляторов и контроллеров температуры способны сохранять данные в виде электронных таблиц, совместимых с Microsoft Excel.

В регуляторы и контролеры встраиваются функции регистрации температуры. Данные приборы могут отображать зависимость температуры от времени в виде графика на дисплее.

Развитие регуляторов температуры и контролеров движется к упрощению их настройки. Для настройки современных регуляторов не требуется специальных технических знаний.

Развитие регуляторов температуры и контроллеров сводится к совершенствованию их схемотехники, встраиванию интеллектуальных функций, встраиванию в регуляторы и контроллеры компьютерных интерфейсов обмена.

2. Правила пожарной безопасности

Противопожарные мероприятия в основном сводятся к профилактическим мерам: поддержание в исправном состоянии газопроводов и газового оборудования, системы маслопроводов и закалочных баков, системы гидропривода, исключающее течь масла в гидроцилиндрах и трубопроводах; поддержание в порядке систем электронагрева и т.д.

Курить разрешается только в специально отведенных местах. После окончания смены рабочий должен собрать промасленные тряпки, обтирочные материалы и сложить их в специальные железные ящики с

крышками.

В пожароопасных местах запрещено пользоваться открытым огнем и выполнять сварочные работы без принятия специальных мер предосторожности.

Сосуды с маслом, керосином, бензином и другими легковоспламеняющимися веществами необходимо хранить в металлических шкафах и в специальных помещениях. В цехах предприятия должны быть установлены противопожарные посты, где должен находиться противопожарный инвентарь (ломы, топоры, лопаты, багры, ведра) и средства для тушения пожара (огнетушители, ящики с сухим песком).

При возникновении пожара необходимо немедленно вызвать пожарную команду, а до прибытия ее тушить пожар имеющимися в цехе средствами.

Под техникой безопасности подразумевается комплекс мероприятий технического и организационного характера, направленных на создание безопасных условий труда и предотвращение несчастных случаев на производстве.

В целях обеспечения охраны труда на предприятии принимаются меры к тому, чтобы труд работающих был безопасным, и для осуществления этих целей выделяются большие средства. На заводах имеется специальная служба безопасности, подчиненная главному инженеру завода, разрабатывающая мероприятия, которые должны обеспечить рабочему безопасные условия работы, контролирующая состояние техники безопасности на производстве и следящая за тем, чтобы все поступающие на предприятие рабочие были обучены безопасным приемам работы.

В рамках обеспечения охраны труда на предприятии на заводах систематически проводятся мероприятия, обеспечивающие снижение травматизма и устранение возможности возникновения несчастных случаев. Мероприятия эти сводятся в основном к следующему:

• улучшение конструкции действующего оборудования с целью предохранения работающих от ранений;
• устройство новых и улучшение конструкции действующих защитных приспособлений к станкам, машинам и нагревательным установкам, устраняющим возможность травматизма;
• улучшение условий работы: обеспечение достаточной освещенности, хорошей вентиляции, отсосов пыли от мест обработки, своевременное удаление отходов производства, поддержание нормальной температуры в цехах, на рабочих местах и у теплоизлучающих агрегатов;
• устранение возможностей аварий при работе оборудования, разрыва шлифовальных кругов, поломки быстро вращающихся дисковых пил, разбрызгивания кислот, взрыва сосудов и магистралей, работающих под высоким давлением, выброса пламени или расплавленных металлов и солей из нагревательных устройств, внезапного включения электроустановок, поражения электрическим током и т.

п.;

• организованное ознакомление всех поступающих на работу с правилами поведения на территории предприятия и основными правилами техники безопасности, систематическое обучение и проверка знания работающими правил безопасной работы;
• обеспечение работающих инструкциями по технике безопасности, а рабочих участков плакатами, наглядно показывающими опасные места на производстве и меры, предотвращающие несчастные случаи.

Однако в результате пренебрежительного отношения со стороны самих рабочих к технике безопасности возможны несчастные случаи. Чтобы уберечься от несчастного случая, нужно изучать правила техники безопасности и постоянно соблюдать их.

2.1 Общие требования техники безопасности на производстве

1. При получении новой (незнакомой) работы требовать от мастера дополнительного инструктажа по технике безопасности.

2. При выполнении работы нужно быть внимательным, не отвлекаться посторонними делами и разговорами и не отвлекать других.

3. На территории завода (во дворе, здании, на подъездных путях) выполнять следующие правила:

• не ходить без надобности по другим цехам предприятия;
• быть внимательным к сигналам, подаваемым крановщиками электро кранов и водителями движущегося транспорта, выполнять их;
• обходить места погрузки и выгрузки и не находиться под поднятым грузом;
• не проходить в местах, не предназначенных для прохода, не подлезать под стоящий железнодорожный состав и не перебегать путь впереди движущегося транспорта;
• не переходить в неустановленных местах через конвейеры и рольганги и не подлезать под них, не заходить без разрешения за ограждения;
• не прикасаться к электрооборудованию, клеммам и электропроводам, арматуре общего освещения и не открывать дверец электрошкафов;
• не включать и не останавливать (кроме аварийных случаев) машин, станков и механизмов, работа на которых не поручена тебе администрацией твоего цеха.

4. В случае травмирования или недомогания прекратить работу, известить об этом мастера и обратиться в медпункт.

Заключение

В ходе прохождения преддипломной практики была изучена автоматизация испытания процессов на влагоустойчивость и теплоустойчивость. Было изучено оборудование, обеспечивающее технологический процесс на автоматизированной линии.

Были собраны материалы по атоматизации процессов:

1) Эксплуатационная документация.

2) Инструкция по наладке оборудования обеспечения технологического цикла испытаний и пуску камеры тепла и влаги.

3) Инструкция по эксплуатации камеры тепла и влаги.

4) Чертеж общего вида.

5) Схема функциональная, комбинированная.

Список использованных источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/otchet/sistema-avtomatizatsii-klimaticheskoy-kameryi/

1. Дипломное проектирование. Методические указания к выполнению дипломного проекта для студентов специальности 210200 /Кузнецов В.П., 2001.

2. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие /Под ред. А.С. Клюева. -М.: Энергоатомиздат, 1990.- 464 с.