Разработка и проектирование емкостного датчика в пылемере

Содержание

    Введение

    Глава 1. Зерноперерабатывающие предприятия

1. Общие характеристики производства. Выделяющиеся вредности
2. Требования к воздушной среде производственных помещений
3. Организация воздухообмена в производственных помещениях
4. Общеобменная вентиляция
5. Очистка воздуха от пыли

Глава 2. Измерение  концентрации пыли

2.1.  Общая классификация методов измерения концентрации пыли

2.2.  Аналитический  обзор емкостного датчика

2.3.  Расчет  емкостных датчиков

    Глава 3. Разработка и проектирование емкостного датчика в пылемере

    3.1. Емкостной датчик в пылемере  для измерения концентрации мучной  пыли

    3.2. Частота измерительного сигнала

    3.3. Измерительная цепь и схема  подключения емкостного датчика

    3.4. Соединительный кабель

    Выводы

    Список  литературы 
 
 
 
 
 

    Введение

    Пыль  состоит из частиц твердого вещества, взвешенного в воздухе. По происхождению  пыль может быть естественной и искусственной, минеральной и органической, производственной и коммунально-бытовой. Причиной возникновения  заболеваний наиболее часто бывает промышленная пыль, характер которой  зависит от ее состава. Чем мельче пылевые частицы, тем дольше они  находятся во взвешенном состоянии, проникая в мельчайшие поры кожи, бронхи и альвеолы. Наиболее частыми заболеваниями, вызываемыми воздействием пыли, являются пневмокониозы и бронхиты. Пневмокониозы  возникают при длительном вдыхании различной пыли и характеризуются  разрастанием соединительной ткани  в дыхательных путях. В зависимости  от вида вдыхаемой пыли различают  многие виды пневмокониозов: силикоз (кварцевая  пыль), антракоз (угольная пыль), сидероз (железосодержащая пыль). В связи  с этим важной проблемой является устранение пыли. Мельчайшие частицы  пыли, могут быть настолько малы, что визуально их не замечают, и  нахождение пыли в воздушном пространстве могут показать только приборы.

    Рассматривая  технологические процессы мукомольного и хлебопекарного производств, видно, что они относятся к пожароопасным и взрывоопасным. Такая опасность технологического процесса в основном обусловлена огнеопасными свойствами используемых веществ, характером процесса, условиями возникновения и распространения пожара. Основными видами сырья на комбинате являются зерно и мука, которые легко воспламеняются. Поэтому важной задачей является обеспечение безопасности хлебопекарного производства, то есть своевременное устранение пыли из цехов. Как ранее было сказано нахождение пыли и определение размеров, форм, и содержание частиц пыли достигается с помощью приборов, установленных в вентиляционной системе. Важной современной особенностью состояния улавливания пыли в цехе мукомольного производства являются электронные приборы, которые отсутствуют на хлебопекарном производстве.

    Как уже упоминалось выше основными видами сырья на комбинате являются зерно и мука. При производстве муки и перемещении сырья в производственных цехах выделяется значительное количество пыли. Смесь мучной пыли и воздуха взрывоопасно и огнеопасно. Взрыв пыли вызывает ее выброс в объем помещения, в результате чего создается взрывоопасная смесь горючего порошка с воздухом, зажигание которой возможно разрядом статического электричества или посторонним металлическим предметом.

    Пыль, в отличие от газа, может оседать  на нагретые поверхности, что приводит к возгоранию.  Обладая плохой теплопроводностью, пыль, осевшая на осветительных приборах, горячих  трубопроводах нагревается и  начинает тлеть. При движении муки по наземленным трубам в них накапливается статическое электричество, которое также при определенном количестве может дать искру и воспламенить мучную пыль. Устаревшая система вентиляции, используемая для снижения опасности взрыва в среде газа, может привести к подъему осевшей пыли в воздух в среде, опасной по воспламенению горючей пыли и создать взрывоопасную концентрацию пыли более 20-50 г/м³, а не всасывается и не осаждается в бункере. В предыдущих курсовых работах были предложены циклон для осаждения пыли в вентиляционной системе и емкостной пылемер, как прибор контроля пыли. В данной курсовом проекте я предлагаю ввести емкостной датчик для измерения запыленности воздуха. 

    Глава 1. Зерноперерабатывающие  предприятия

    1.1. Общие характеристики  производства. Выделяющиеся вредности

    Основными зерноперерабатывающими предприятиями  являются элеваторы, мельницы, крупозаводы, заводы по производству комбикормов, силосные хранилища, предприятия по производству семенного зерна. Производственные процессы связаны с обработкой зерна, а на комбикормовых заводах —  и с переработкой отходов пищевых  производств: жмыха, жома, костной муки, кормовых дрожжей и различных  неорганических добавок. При переработке  зерна применяется разнообразное  технологическое оборудование, предназначенное  для очистки, сушки, дробления, рассева  зерна и продуктов его переработки, для смешивания и дозирования  сырья, гранулирования и брикетирования комбикормов, а также для транспортировки  и хранения. Технологические процессы сопровождаются выделением различных  вредностей в производственные помещения  — избыточных теплоты, влаги, вредных  газов и пыли. Это неблагоприятно сказывается на микроклимате и санитарно-гигиеническом  состоянии цехов предприятий, способствуя  возникновению опасных и вредных  производственных факторов, воздействующих на работающих. Повышенные влажность и запыленность ухудшают режим эксплуатации и сокращают срок службы технологического оборудования и строительных конструкций. Серьезной проблемой на предприятиях отрасли является высокая взрыво- и пожароопасность, причинами которой становятся значительные неорганизованные пылепоступления органических горючих веществ и возникновение пожаровзрывоопасных пылевоздушных смесей.

    Кроме пыли воздух загрязняется вредными газами — оксидом углерода, диоксидом  серы, диоксидом углерода, выделяющимися  в помещениях зерносушилок. В комбикормовом  производстве в помещении приготовления  карбамидных концентратов и обогатительных смесей в воздухе рабочей зоны могут накапливаться аммиак, диоксид углерода и другие газообразные вредности. Значительное количество диоксида углерода образуется в помещениях складов зерна, а при неполной дегазации после дезинсекции в воздухе могут присутствовать высокотоксичные вещества в газо- или парообразном состоянии, например бромистый метил, а также различные вещества, используемые для протравливания семян, например формалин.

    Однако  основной вредностью, выделяющейся при  переработке зерна, остается органическая пыль используемого сырья, промежуточных  продуктов и готовой продукции. Процессы погрузки, выгрузки и транспортирования  сырья, его обработка, складирование  и хранение сопровождаются значительными  пылевыделениями, что приводит при  недостаточно эффективной вентиляции к запыленности воздуха в производственных помещениях, намного превышающей  безопасные концентрации.

    На  элеваторах зерно проходит технологические  операции приемки, очистки, сушки, отпуска, освежения, подвергаясь многократному  перемещению транспортными механизмами, самотеком по участкам, в системах пневмотранспорта. Трение зерна о  стенки оборудования и трубопроводов  приводит к истиранию оболочек зерна  и возникновению органической и  минеральной пыли, образующейся из-за засорения зерна при уборке и  транспортировке различными неорганическими  примесями. Очистка зерна на сепараторах  снижает его начальную запыленность, но так как часть зерновой пыли находится в связанном состоянии, залегая в бороздках и оболочках  зерен, пылевыделения имеют место  на каждом этапе технологического процесса. Значительные пылевыделения наблюдаются  при продувке воздухом слоя зерна  при активном вентилировании и сушке.

    На  мукомольных заводах (мельницах) при  подготовке зерна к помолу в обоечных машинах, триерах, а также при  поэтапном дроблении зерна и  крупок в вальцовых станках, бичевых  машинах, дета-шерах образуется значительное количество мелкодисперсной органической пыли. В рассевах и ситовеечных машинах происходит интенсивное взвихрение пыли в воздухе и образование пылевоздушной смеси с избыточным давлением в кожухах оборудования, что способствует пылепоступлениям в производственные помещения. Объемное технологическое оборудование — силосы, бункера — постоянно заполнено пылевоздушной смесью, и при перегрузочно-загрузочных работах мелкодисперсная пыль попадает в рабочую зону вместе с выбивающимся через неплотности воздухом, эжектируемым падающим материалом.

    На  крупозаводах технологический процесс  переработки зернопродуктов заключается в интенсивной обработке поверхности зерна и крупок, в результате чего выделяется мелкодисперсная органическая пыль с минеральными примесями.

    На  комбикормовых заводах происходит измельчение различных органических и минеральных компонентов на молотковых дробилках и вальцовых  станках. Измельченный продукт, перемещаясь по всем технологическим линиям, образует пылевоздушную смесь в оборудовании, бункерах, течках, пневмопроводах, которая через неплотности в корпусах аппаратов выбивается наружу.

    Увеличению  пылепоступлений способствуют как недостаточная герметизация оборудования, так и неэффективная работа аспирационных систем и вентиляции в целом. Даже при хорошей работе аспирации в воздухе присутствует пыль перерабатываемого продукта. ПДК зерновой пыли — 4 мг/м³, мучной пыли — 6 мг/м³. В отдельных зонах производственных помещений и при аварийных ситуациях концентрация пыли в воздухе может превышать нормативные значения и повышаться до взрывоопасных концентраций.

    Пыль, взвешенная в воздухе, постепенно оседает  на строительных конструкциях и технологическом  оборудовании, образуя неплотный, легко  взмучиваемый слой осевшей пыли. Вторичное  пыление, вызванное взвихрением осевшей пыли при повышенной подвижности воздуха под действием конвективных потоков, неорганизованного притока либо залповых выбросов, например при взрывах в оборудовании, так называемых «хлопках», резко увеличивает количество пыли в воздухе и может привести к взрыву. Так, для отделения рассева мукомольного завода размерами 18 х 36 х 4,7 м достаточно наличия на поверхности ограждений и оборудования слоя осевшей пыли толщиной 0,6 мм, чтобы при попадании ее в воздух образовалась взрывоопасная концентрация 20 г/м³.

    Количественный  и качественный состав пылепоступлений зависит от перерабатываемого сырья, его влажности, типа технологического оборудования и его технического состояния, а также от эффективности работы вентиляционных систем. В таблице 1 приведены значения концентрации пыли в воздухе отдельных производственных помещений зерноперерабатывающих предприятий.

    Свойства  образовавшейся зерновой пыли значительно  отличаются от свойств исходного  материала: она полидисперсна, имеет высокие значения фактора формы частиц. Для нее важен показатель зольности, который влияет на пожаро- и взрывоопасные характеристики и определяет возможность утилизации. При зольности менее 2% пыль называется белой и используется в производстве муки второго сорта; серая пыль с зольностью от 2% до 6,5% идет на корм скоту. Черная пыль с более высокой зольностью не утилизируется. В таблице 2 приводятся свойства некоторых видов пылей, вьщеляющихся при зернопереработке.

    Таблица 1

    Запыленность  воздуха производственных помещений