Автоматизация процесса сушки семян масленичных культур в промышленной сушильной установке

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1 Подсолнечные семена как объект процесса сушки 5
1.2 Техническое задание на разработку автоматизированной системы 24
1.3 Анализ технологического процесса сушки в контексте автоматизации 26
2 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЕЁ ИССЛЕДОВАНИЕ 32
2.1 Общая характеристика проекта 32
2.2 Требования, предъявляемые к системе управления 33
2.3 Исследование разрабатываемой автоматизированной системы управления 37
3 РАЗРАБОТКА ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 41
3.1 Подбор технических средств 41
3.2 Описание функциональных и принципиальных схем 44
3.3 Оценка надёжности системы на этапе проектирования 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А 79
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 80
ПРИЛОЖЕНИЕ В 81
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 82
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 83
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 84
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 85

Весь текст будет доступен после покупки

Современное агропромышленное производство предъявляет высокие требования к качеству и сохранности сельскохозяйственной продукции на всех этапах её переработки. Особое значение приобретает правильная послеуборочная обработка масличных культур, в частности подсолнечника, поскольку влажность семян напрямую влияет на их транспортабельность, сроки хранения, выход масла и эффективность дальнейшей переработки. Процесс сушки семян масличных культур является энергоёмким и технологически чувствительным: недостаточная сушка может привести к развитию микрофлоры и порче сырья, тогда как пересушка – к снижению масличности и повреждению структуры семян. В этих условиях автоматизация сушильного процесса становится не просто желательной, а необходимой мерой для обеспечения стабильного качества продукции, снижения энергозатрат и минимизации человеческого фактора.
Актуальность темы выпускной квалификационной работы «Автоматизация процесса сушки семян масленичных культур в промышленной сушильной установке» обусловлена необходимостью повышения эффективности и надёжности технологических линий сушки за счёт внедрения современных автоматизированных систем управления (АСУ), соответствующих отраслевым стандартам и требованиям цифровой трансформации АПК.
Целью данной работы является разработка проекта автоматизированной системы управления процессом сушки семян масличных культур в промышленной сушильной установке, обеспечивающей точное поддержание заданных параметров сушки, безопасную эксплуатацию оборудования и устойчивую работу технологического процесса.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
– изучить особенности подсолнечных семян как объекта сушки и проанализировать существующие технологии сушки масличных культур;
– сформулировать техническое задание на разработку АСУ с учётом требований к надёжности, безопасности и функциональности;
– исследовать технологический процесс сушки в контексте его автоматизации и выявить ключевые параметры управления;
– разработать проектную документацию АСУ, включая подбор технических средств, составление функциональных и принципиальных схем;
– провести оценку надёжности проектируемой системы на этапе разработки;
– предложить организационные и подготовительные мероприятия по вводу системы в эксплуатацию, включая подготовку персонала и объекта автоматизации.
Предметом исследования выступает процесс сушки семян масличных культур в промышленной сушильной установке, а субъектом – автоматизированная система управления этим процессом, включающая аппаратные, программные и организационные компоненты.
В работе использовались следующие методы: анализ научно-технической литературы и нормативных документов, системный подход к проектированию автоматизированных систем, методы инженерного проектирования, оценки надёжности технических систем, а также методы формализации требований и разработки технической документации.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Подсолнечные семена как объект процесса сушки
Важной физико-механической характеристикой семян подсолнечника как объекта сушки выступает их сыпучесть, количественно оцениваемая углом естественного откоса. На этот параметр существенно влияют влажность семян, наличие и тип посторонних примесей, а также свойства поверхности, по которой осуществляется перемещение материала. Так, у сухих семян подсолнечника угол естественного откоса составляет 27–35°, у влажных – доходит до 42°, а у высоковлажных и засорённых (при уровне засорённости до 8%) может достигать 55°, что заметно превышает аналогичные значения для злаковых культур. Подобные особенности создают определённые сложности при организации поточной переработки. Из-за повышенного коэффициента внутреннего трения и малой массы семена подсолнечника на отдельных участках технологической линии движутся медленнее, чем зерно злаков или кукуруза. В связи с этим транспортирующие элементы зерносушилок, работающих с подсолнечником, проектируют с увеличенным диаметром и устанавливают под более крутым наклоном.
Сложности при обработке обусловлены также физическими отличиями семян подсолнечника от злаковых. Например, насыпная плотность подсолнечника, поступающего на хлебоприёмные предприятия, варьируется в пределах 326–440 кг/м? в зависимости от влажности и степени засорённости, что примерно вдвое ниже, чем у пшеницы. Соответственно, масса семян, загружаемых в сушильную установку, также снижается почти в два раза.
Дополнительным фактором, влияющим на технологические особенности сушки, является строение семян: воздушная прослойка между ядром и плодовой оболочкой в сочетании с высоким содержанием масла приводит к снижению скорости витания. У подсолнечника она колеблется от 4 до 8,0 м/с, тогда как у риса – 8,9–9,5 м/с, пшеницы – 9,0–11,5 м/с, а у кукурузы – 12,5–14,0 м/с. Это требует снижения скорости агента сушки в шахтах и нагревательных камерах, чтобы избежать уноса полноценных семян из рабочей зоны.
Форма и поверхность семянок также играют важную роль: их удлинённая форма и относительно шероховатая текстура способствуют формированию более высокой скважистости. Так, у подсолнечника она составляет 60–80%, в то время как у риса – 50–65%, пшеницы – 35–45%, кукурузы – 35–55%. Благодаря этому сопротивление движению сушильного агента в слое семян оказывается меньше, что обеспечивает более интенсивный и быстрый процесс сушки по сравнению с другими культурами.
Гигроскопичность – ещё одно ключевое свойство, определяющее условия хранения и сушки. Семена подсолнечника, будучи капиллярно-пористыми коллоидными телами, содержат влагу в различных формах связи, которые согласно классификации академика Л.А. Ребиндера подразделяются на химическую, физико-химическую и механическую. При сушке важно сохранить основные физико-химические характеристики семян, поэтому удаление химически связанной влаги нецелесообразно.
Влажность, при которой в семенах остаётся только химически и адсорбционно связанная вода, обычно называют критической. Эта влага не участвует в биологических процессах и не служит средой для развития микроорганизмов, следовательно, не влияет на сохранность семян при хранении. Таким образом, целевой ориентир сушки – достижение уровня влажности, при котором в материале преобладает именно адсорбционно связанная вода.
Критическую влажность семян подсолнечника определяют по формуле:
?_к=(?_г (100-М))/100
Где:
?г – влажность гидрофильной фракции, %;
М – фактическая масличность, %.
Критическая влажность семян подсолнечника с высоким содержанием влаги составляет 6–8 %.
Равновесная влажность – это уровень влажности, при котором семена не обмениваются влагой с окружающей средой. Она определяется температурой, относительной влажностью воздуха (?) и масличностью семян. Значение равновесной влажности напрямую зависит от ?.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Касьянов, Г. И. Технологии пищевых производств. Сушка сырья : учебное пособие для вузов / Г. И. Касьянов, Г. В. Семенов, В. А. Грицких, Т. Л. Троянова. – 3-е изд., испр. и доп. – Москва : Издательство Юрайт, 2022. – 115 с. – – ISBN 978-5-534-13259-5.
2) Ким, Д. П. Теория автоматического управления : учебник и практикум для вузов / Д. П. Ким. – Москва : Издательство Юрайт, 2023. – 276 с. – – ISBN 978-5-534-17354-3.
3) Курочкин, А. А. Оборудование перерабатывающих производств : учебник / А. А. Курочкин, Г. В. Шабурова, В. М. Зимняков [и др.]. – Москва : НИЦ ИНФРА-М, 2024. – 363 с. – – ISBN 978-5-16-017845-5.
4) Курочкин, А. А. Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств : учебник для среднего профессионального образования / А. А. Курочкин, Г. В. Шабурова, А. С. Гордеев, А. И. Завражнов. – Москва : КолосС, 2024. – 416 с. – ISBN 978-5-9556-2871-3.
5) Тепляшин, В. Н. Технологии и оборудование для сушки растительного сырья : учебное пособие / В. Н. Тепляшин, Л. И. Ченцова, В. Н. Невзоров. – Москва : ИНФРА-М, 2024. – 176 с. – – ISBN 978-5-16-019298-7.
6) Чернов, Е. А. Программируем PLC : учебное пособие / Е. А. Чернов. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 516 с. – ISBN 978-5-9729-1474-6.
7) Бородин, И. Ф. Автоматизация технологических процессов и системы автоматического управления : учебник для среднего профессионального образования / И. Ф. Бородин, С. А. Андреев. – 2-е изд., испр. и доп. – Москва : Издательство Юрайт, 2024. – 377 с. – (Среднее профессиональное образование). – ISBN 978-5-534-20789-7.

Весь текст будет доступен после покупки