Дипломная работа: Автоматизация технологического процесса участка водоподготовки завода по выпуску безалкогольных напитков

Содержание

Введение…………………………………………………………………...
1. Общая часть…………………………………………………………….
1.1 Описание отрасли………………………………………………….
1.2 Характеристика объекта автоматизации………………………….
1.3 Анализ объекта исследования……………………………………..
1.4 Актуальность решаемой задачи…………………………………...
1.5 Цель дипломной работы……………………………………………
1.6 Постановка задачи………………………………………………….
2. Технологическая часть………………………..………………………..
2.1 Описание существующего оборудования……………………….
2.2 Описание технологического процесса………………………….
2.3 Разработка функциональной схемы автоматизации………..…
2.4 Выбор и обоснование выбора средств автоматизации …………
2.5 Разработка принципиальной электрической схемы шкафа
управления задвижками…………………………………………………………
2.6 Разработка принципиальной электрической схемы шкафа
управления для оператора водоподготовки……………………………………
3. Экономическая часть. Экономическая эффективность внедрения
системы автоматизации на участке водоподготовки………………………….
3.1 Анализ технологического процесса автоматизации участка
водоподготовки………………………………………………………………….
3.2 Расчет затрат на внедрение системы автоматизации…………….
3.3 Оценка экономической эффективности…………………………...
3.4 Вывод………………………………………………………………..
4. Охрана труда и безопасность жизнедеятельности…………………....
4.1 Краткая характеристика физико-географических и
климатических условий и фонового загрязнения района расположения
предприятия……………………………………………………………………
4.2 Характеристика участка водоподготовки, как источника
загрязнения атмосферного воздуха…………………………………………….
4.3 Расчет водопотребления и водоотведения……………….……….
4.4 Анализ вредных и опасных факторов на участке
водоподготовки………………………………………………………………….
4.5 Способы снижения и устранения опасных и вредных
факторов….……………………………………………………………………….
4.6 Расчет защитного заземления……………………………………...
Заключение…………………………………….…………………………..
Литература………………………..………………………………………..
Общая часть

1.1 Описание отрасли

Пищевая промышленность является очень важной отраслью для любой
экономики, так как производство продуктов питания напрямую влияет на
экономическую и продовольственную безопасность страны.
В связи с увеличением роста населения страны и последующим
увеличением потребления продуктов питания, а также с потреблением более
качественных продуктов, развитие пищевой промышленности Казахстана в
настоящее время становится весьма актуальным.
Пищевая промышленность является совокупностью пищевых
производств продуктов питания в готовом виде или в виде полуфабрикатов.
Пищевая промышленность входит в состав агропромышленного комплекса.
Как с поставщиком сырья пищевая промышленность тесно связана с сельским
хозяйством, а также сильно связана с торговлей.
Часть предприятий пищевой промышленности не связаны с сырьевой
базой так как работают на привозном сырье, производимая ими продукция не
требует немедленного потребления. К ним относятся кондитерские фабрики,
мясоперерабатывающие заводы. Масштабы таких производств значительны.
Другие предприятия ориентируются на сырьё (сахарные, консервные и др.
заводы) и приближены к базам сырья. Третьи предприятия приближены к
местам реализации продукции, так как ориентируются на потребителя
(хлебопекарная промышленность, производство полуфабрикатов и др.).
Современная пищевая промышленность характеризуется повсеместным
применением механизации и автоматизации производственных процессов,
применением различного рода техники, новейших физических методов,
химических и биологических препаратов для ускорения технологических
процессов. Также характеризуется большим разнообразием производства
новых продуктов. На сегодняшний день очень перспективны новые способы
длительного (до нескольких недель) хранения продуктов (хлеба и др.) в
герметичной воздухонепроницаемой таре. Найдены новые
высокоэффективные, экологически чистые химические и биологические
консерванты. Сегодня стала возможна доставка практически любой
продукции отрасли в любую точку планеты. Пищевая промышленность

помимо собственно пищевой промышленности,

включает

в себя

производство безалкогольных и алкогольных напитков (в т. ч. ликёроводочная
промышленность, виноделие, пивоварение) и табачных изделий.
По данным Агентства Республики Казахстан по Статистике, в 2009 г.
производство пищевых продуктов и напитков занимало около 24% всей
обрабатывающей промышленности (8,9% от всей промышленной продукции).
По сравнению с 2008 г. в 2009 г. доля в структуре обрабатывающей
промышленности у отрасли производства пищевых продуктов возросла на
В целом можно сказать, что рынок в денежном выражении немного
сократился в 2009 г. по сравнению с предыдущим и составил около 940 млрд.
тенге. Прежде всего, за счет сокращения импорта. Но в целом можно сказать,
что рынок достаточно положительно переживает спад в экономике. За
пятилетний период 2008 - 2012 гг объём продаж безалкогольных напитков в
Казахстане увеличился на 9,6%: с 862 млн л до 944,4 млн л. Падение продаж
относительно предыдущих лет наблюдалось в 2009 и 2011 г на 9,3% и 11,4%
соответственно.
На сегодняшний день пищевая промышленность Казахстана находится в
относительно стабильном состоянии. Но тем не менее требует большего
развития, повышения экспортного потенциала и конкурентоспособности.
Для повышения качества продукции, объемов и экспортной способности
казахстанской пищевой промышленности необходимо принятие следующих
мер:
 развитие животноводства и повышение конкурентоспособности

отечественных продуктов органического производства, развитие
централизованной системы ветеринарного контроля с использованием лучших
методик;
 осуществление активного развития семеноводства кормовых, так как
Казахстан не покрывает собственные потребности ни по одному виду кормов;
 введение в оборот дополнительных сельскохозяйственных земель из
числа нерационально используемых и восстановление орошаемых земель с
целью увеличения объемов продукции растениеводства и увеличения
урожайности;
 реализация мер по снижению расходов на коммунальные услуги, на
сертификацию и на прохождение аккредитации для поддержания
казахстанских производителей;

 развитие

перспективных

отраслей

агропромышленного

комплекса, которые позволят республике обеспечить внутренний спрос и
экспортировать сельскохозяйственные товары на внешние рынки;
 совершенствование технологий производства путем научной
модернизации.
В то же время потенциал пищевой промышленности Казахстана
позволяет значительно повысить объемы выпуска, обеспечив тем самым как
потребности внутреннего рынка, так и экспортные заявки по основным
группам продуктов питания. Казахстан имеет реальные шансы стать не только
крупным сырьевым экспортером, но и развитой аграрной державой с широкой
экспортной линейкой сельскохозяйственной продукции. Повышение
динамики показателей пищевой промышленности и АПК будет
способствовать улучшению качества жизни населения и обеспечению
продовольственной безопасности Казахстана.
Целью Казахстана является не полная самообеспеченность
продовольствием, а высокая экспортная конкурентоспособность в
перспективных отраслях пищевой промышленности.
В настоящее время в Казахстане существует множество крупных и
мелких заводов выпускающих различные виды напитков. Одна часть
производителей ориентирована на выпуск алкогольной продукции, другая
часть выпускает безалкогольные напитки. Все они тратят большое количество
энергетических ресурсов на организацию производства напитков.
Рынок безалкогольных напитков в Казахстане сегодня хорошо развит.
Среди компаний ориентированных на выпуск безалкогольных напитков
лидирующие места занимают компании с торговыми марками « Coca - Cola » и
«Pepsi ». На третьем месте стоит компания « GALANZ bottlers » с торговой
маркой «Maxi chai».
В основу данной дипломной работы, легло решение о создании системы
автоматизированного управления одним из процессов происходящем на

предприятие АО

«GALANZ

bottlers»,

занимающемся выпуском

безалкогольных напитков.

1.2. Характеристика объекта автоматизации

Завод по производству безалкогольных напитков АО «GALANZ
bottlers» расположен на территории инвестиционного логистического центра
«Даму» по адресу: Алматинская область, Илийский район, Байсеркенский
сельский округ. Именно здесь в 2013 году произошло открытие нового
производственного завода.
Согласно актов на право собственности на земельный участок площадь
участка составляет 4,51 га. Под застройкой занято 29723.5 м2. Площадь
твердых покрытий составляет – 9685,5 м2, грунтового покрытия – 4151 м2,
зеленых насаждений – 1540 м2. На площадке имеется уклон в северном
направлении. Грунты – суглинки с прослойками песка и супеси. Глубина
промерзания 1.18 м. Сейсмичность района 9 баллов.
Электроснабжение предприятия осуществляется от подстанции РУ
10кВ, потребляемая мощность согласно технических условий 4 МВт,
категория электроснабжения 2, т.е. предприятие запитано по двум
независимым веткам электроснабжения.
Основной вид деятельности предприятия – производство и реализация
безалкогольных напитков.
Компания «GALANZ bottlers» ведет свою историю с 1998 года. Первым
продуктом, выпущенным на рынок, была бутилированная питьевая вода. В
2004 году происходит запуск первой в Казахстане линии оборудования по
производству холодного чая под брендом «MAXI Чай», который благодаря
своим полезным свойствам и уникальным вкусовым качествам быстро
завоевал популярность среди потребителей. В 2010 году были запущены две
новые торговые марки – энергетический напиток Torpeda и лимонад Funky. В
апреле 2012 года компания GALANZ bottlers подписала лицензионное
соглашение на производство безалкогольного газированного напитка Laimon
fresh по лицензии Швейцарской компании GreenMe.
9 октября 2012 года между АО «GALANZ bottlers» и TOO Nestle Food
Kazakhstan было подписано Лицензионное Соглашение на производство
холодного чая под торговой маркой Nestea. Еще одним важным событием стал
запуск производства первого в Казахстане сокосодержащего напитка с
кусочками фруктов, выпускаемого под торговой маркой « Aloe vera ». Проект
реализован совместно с корейской компанией Dellos F&B Co.Ltd.
Бренд Nestea принадлежит швейцарской компании SOCIÉTÉ DES
PRODUITS NESTLÉ S.A. и выпускается в Казахстане с 2006 г. Производство
холодного чая Nestea будет осуществляться на мощностях АО GALANZ
bottlers, оснащенных оборудованием, соответствующем высоким
международным стандартам качества.
На предприятии ежегодно происходит поэтапная модернизация
оборудования производственных линий. На заводе по производству
безалкогольных напитков существует множество автоматических систем,
выполняющих различные функции по управлению физическими процессами.
В этих системах сочетаются весьма разнообразные по конструкции
механические, электрические и другие устройства, составляя, в общем,
сложный комплекс взаимодействующих друг с другом звеньев.
Структура предприятия делится на основное и вспомогательное
производство.
В структуру основного производства входит цех горячего розлива и цех
холодного розлива. В обоих цехах имеются купажные отделения, где
происходит варка продукции, также имеются CIP станции с помощью
которых промывают согласно технологии все разливочное оборудование.
Также в основное производство входят производственные линии, в состав
которых входят выдувные машины производства фирмы Sidel SBO10, Sidel

SBO14, Cosmo., разливочные машины

Sidel

RAD140,

Tech

Lohg,

транспортерные конвейеры Sidel и Tech Long, этикеровочные машины Best
Pack, упаковочные машины Sidel, Cosmo, Tech Long и депалетайзеры.
В структуру вспомогательного производства входят цех
водоподготовки, компрессорный цех, парогенераторный цех, цех ТПА
(Термопласт автоматы), слады хранения готовой продукции и ингредиентов
для производства напитков.
Для выпуска напитков все необходимое изготавливается на самом
заводе. Вся технологическая цепочка выпуска напитков реализована на
предприятии, начиная от выпуска ПЭТ преформ для изготовления бутылок и
заканчивая разливом и упаковкой напитков.
Безалкогольные напитки выпускаемые на заводе бывают газированные,
негазированные с применением сахара, сокосодержащие с добавлением
витаминов, пастеризованные и не пастеризованные. Для изготовления
выпускаемой продукции используется очищенная вода.
Технология изготовления безалкогольных сладких напитков включает в
себя следующие операции: взвешивание компонентов, приготовление
сахарного сиропа, приготовление купажа, проверка готовой продукции на
соответствие (стандартизация), пастеризация, подготовка бутылок, розлив и
укупорка бутылок, бракераж (контроль уровня налива и герметичности
укупорки), оформление и хранение готовой продукции.
Технология изготовления питьевой негазированной очищенной воды
включает в себя следующие операции: водоподготовка, озонирование, розлив
и укупорка бутылок, оформление и хранение готовой продукции.
Сахарные и купажные сиропы готовятся в закрытых емкостях,
снабженные механическими перемешивающими устройствами. Сиропы
проходят пастеризацию при температуре 930С – 1250С, после чего подается в
миксер дозатор, где в соответствующей пропорции смешиваются с очищенной
водой, далее подается на розлив.
Для газированных напитков после миксера-дозатора напиток проходит
через карбонизатор для насыщения двуокисью углерода.

Готовые бутылки проходят через бракеражный автомат,
затем поступают на этикеровочную машину-кодатор, где осуществляется
маркировка продукции. Оформленная продукция по транспортеру поступает
на автомат по упаковке в термоусадочную пленку. Для упаковки тары с
напитками в полиэтиленовые блоки используется термоусадочная машина.
После каждого цикла приготовления продукции производится мойка и
дезинфекция всего оборудования. В цехе имеется участок CIP – мойки, где
готовятся растворы для дезинфекции оборудования.
В цехе выдувных машин производится выдув бутылок, бутылки
изготавливаются из готовых преформ. Преформы за счет давления воздуха
раздуваются и принимают необходимую форму. Количество выдувных машин
шесть.
На участке ТПА установлены два термопласт автомата. Эти автоматы
изготавливают ПЭТ - преформы для выдува бутылок. ПЭТ – преформы
изготавливаются из ПЭТ – гранул.
В компании внедрена система обеспечения качества, позволяющая
гарантировать выпуск стабильно качественной и безопасной продукции.
Одним из основных элементов этой системы является лаборатория контроля
качества, где проводится физико -химический контроль сырья и готовой
продукции. В своем составе лаборатория имеет микробиологическую и
физико- химическую лаборатории, оснащенные современным оборудованием.
Но, тем не менее, не смотря на наличие большого количества
автоматизированных систем, не все на заводе автоматизировано. Объектом
исследования является участок водоподготовки, который входит в структуру
вспомогательного производства. Данный участок обеспечивает водой всю
производственную площадку. Технология производства напитков
предполагает потребление большого количества воды. Поэтому
автоматизация технологического процесса участка водоподготовки является
одной из важных задач.

1.3 Анализ объекта исследования

Участок водоподготовки является одним из основных участков
вспомогательного производства. Вся вода поступающая на предприятие
подготавливается для производства напитков на этом участке.
Водоснабжение предприятия предусмотрено от центральных сетей и от
подземных скважин № 4615, № 4619 из Покровского месторождения согласно
разрешения БАБИ на специальное водопользование в Республике Казахстан
№19-08-07-83/522 от 19.07.2013 года. Глубина скважин 370 метров, величина
отбора не более 1944,55 м3\сут. Вода используется на хозяйственно-питьевые
и на производственно-технические нужды.
Скважины № 4615, № 4619 самоизливающиеся, предусмотрена зона
санитарной охраны. Исполнение скважин закрытое, установлены съемные
домики на случай замены глубинных насосов. Имеется запорная арматура. На
оголовке скважины для визуального контроля давления и температуры воды
установлены манометр и термометр. Скважины оборудованы насосами ЭЦВ
10-65-65, станциями управления и защиты СУЗ-100. Насосы в скважинах
опущены на трубах с фланцевыми соединениями диаметром 133 мм на
глубину 50 метров.
На предприятии имеются два основных контура подвода воды для
потребителей. Это контур технической воды (сырая вода) и контур
осмотической воды. В данных контурах с помощью насосных групп
установленных на участке водоподготовки поддерживается давление 4 Bar.
Насосная группа состоит из трех насосов соединенных параллельно. После
каждого насоса установлены обратные клапаны. Для управления насосами
(рис 2.1) установлены щиты управления, с этих щитов осуществляется
контроль давления в трассе воды. На трубопроводах обоих контуров
установлены датчики давления и электроконтактные манометры ЭКМ с
помощью которых происходит управление режимами работы насосных групп.
В щитах управления насосами установлены частотные преобразователи
для обеспечения плавного пуска насосов. Система автоматического пуска
работает следующим образом:
 если давление в трассе низкое, то включается первый насос. Запуск
насоса осуществляется с помощью частотного преобразователя. При
достижении частоты вращения насоса 50 Гц, управление насосом
автоматически переключается на контактор и насос запитывается напрямую
от сети;
 Если давление в трассе все еще низкое, то происходит
автоматический запуск второго насоса. Который также при достижении
частоты вращения 50 Гц переключается на контактор.....