Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОСНОВНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 9
1.1 Характеристика предприятия, описание технологического процесса 9
1.2 Характеристика и кинематическая схема проектируемого
механизма 14
1.3 Требования к приводу и системе автоматизации 15
1.4 Выбор системы привода 16
1.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы 18
1.6 Выбор основного силового оборудования 24
1.7 Защиты привода, расчет уставок защитных устройств 27
Выводы по разделу 1 28
2 РАЗРАБОТКА САУ 29
2.1 Разработка архитектуры системы автоматизации 29
2.2 Выбор контроллера и датчиков технологических координат 30
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода сварочной
установки 33
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 34
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых
режимов работы привода 35
Выводы по разделу 2 40
3 РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 42
3.1 Расчет производственной программы 42
3.2 Расчет сметы капитальных затрат 44
3.3 Расчет расходов на содержание и эксплуатацию оборудования 46
3.3.1 Расчет фонда заработной платы 46
3.3.2 Расчет годовой суммы амортизации 48
3.3.3 Расчет материальных затрат 49
3.4 Расчет прибыли и показателей рентабельности 51
3.5 Расчет срока окупаемости 52
3.6 Сводная таблица технико-экономических расчетов 53
Вывод по разделу 3 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57
Трубопровод - это инженерное сооружение разной степени сложности, используемое для транспортировки жидких и газообразных веществ под воздействием давления или естественных ландшафтно-геодезических особенностей. Некоторые виды трубопроводов предназначены для доставки твердых веществ на небольшие расстояния - в рамках одного помещения или здания.
Основным преимуществом трубопроводов считается способность изолировать транспортируемые продукты от окружающей среды, исключая нанесение вреда экологии.
По масштабу разделяют следующие типы трубопроводов:
• магистральные - крупнейшие инженерные сети для транспортировки веществ на дальние расстояния;
• технологические - снабжают промышленные предприятия;
• коммунально-сетевые - обеспечивают теплом, водой, газом объекты жилого и нежилого фонда, а также отводят бытовые отходы.
Трубопроводный транспорт - одна из крупнейших и прибыльных отраслей России. Трубопроводы, наряду с такими известными видами транспорта, как автомобильный, железнодорожный, являются основным и наиболее часто применяемым средством для транспортировки углеводородов (преимущественно нефти и газа, а также нефтепродуктов) на длительные расстояния.
В России крупнейшим производителем трубопроводной арматуры является группа компаний LD. Входящее в неё предприятие по производству стальных шаровых кранов и дисковых затворов ООО «ЧелябинскСпецГражданСтрой» производит 1,2 млн шаровых кранов в год для самых различных сфер применения: на газо- и нефтепроводах, в системах водо- и теплоснабжения, в производственных цехах предприятий пищевой промышленности и др.
Основным и самым важным критерием является герметичность, отсутствие утечек. За это отвечает в равной степени трубопроводная арматура: шаровые краны, поворотно-дисковые затворы и др. Соответственно, к изготовлению деталей данной арматуры, а конкретно к обработке поверхностей, контактирующих с транспортируемым веществом, предъявляются особые требования.
Также с растущим спросом появляется необходимость наращивать производственные возможности, что возможно с автоматизацией производства.
В настоящее время сварка корпусов поворотно-дисковых затворов производится вручную на полуавтоматах. Исходя из этого целью данной выпускной квалификационной работы была выбрана разработка системы автоматической сварки под флюсом.
Для успешного выполнения работы поставлены следующие задачи:
1. провести анализ технологического процесса сварки;
2. выбрать силовое и управляющее оборудование, разработать архитектуру системы автоматизации;
3. разработать САУ и смоделировать технологический процесс;
4. произвести технико-экономический расчет и подтвердить экономическую целесообразность проекта.
Внедрение данной системы позволит увеличить производительность сварки корпусов поворотно-дисковых затворов за счет изменения технологии и автоматизации сварки.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы был произведен анализ процесса сварки корпусов поворотно-дисковых затворов. В настоящее время сварка производится вручную на полуавтоматах. Было принято решение о внедрении системы автоматической сварки под флюсом. За счет изменения технологии сварки и её автоматизации производительность сварки и качество швов возрастут.
Была составлена характеристика и представлена кинематическая схема механизма, проанализирован процесс работы механизма, на основании чего были сформулированы требования к приводу. По предварительному выбору двигателя были рассчитаны статический и динамический моменты, построена тахограмма и нагрузочная диаграмма исполнительного механизма.
В итоге был выбран сервопривод с синхронным двигателем и зубчатой реечной передачей, подобрано силовое оборудование.
Была разработана архитектура системы управления, был осуществлен выбор контроллера, блока питания и датчиков. Следующим этапом стала разработка функциональной схемы САР. В основу работы легла двухконтурная система регулирования с контурами тока (момента) и угловой скорости двигателя (частоты вращения).
Для разработки структурной схемы САУ были проведены необходимые расчеты. После построения математической модели было произведено моделирование технологического процесса, которое показало корректную работу данной системы.
Также были рассчитаны показатели экономической эффективности внедрения системы автоматической сварки под флюсом.
На основании проведённых расчетов можно сказать, что капитальные затраты на модернизацию составят 293 447,9 руб. Экономия по расходам на содержание и эксплуатацию системы в год составит 213 169,32 руб. Общее увеличение прибыли в год равняется 960 705,34 руб. Из полученных значений можно сделать вывод о том, что внедрение установки является экономически эффективным. Срок окупаемости составляет 3 месяца, что меньше 3 лет, а следовательно, удовлетворяет требованиям.
Таким образом, задачи выпускной квалификационной работы были выполнены.
