Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесі
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
Ғұмарбек Даукеев атындағы АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Автоматтандыру және басқару кафедрасы
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
т.ғ.к., доцент Федоренко И.А.
(аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
____________ ___________2022 ж.
(қолы)
ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА
Тақырыбы: Тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптауды басқарудың автоматтандырылған жүйесін әзірлеу
Мамандығы: 5B070200 Автоматтандыру және басқару
Орындаған: Кинесова Ж.М. _________________________Тобы: АИСУк-18-3
(аты - жөні)
Ғылыми жетекші: ___т.ғ.к., профессор Ибраева Л.К.___________________
(аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
_______________________________ __________ 2022 ж.
(қолы)
Техникалық жетекші:______ т.ғ.к., профессор Ибраева Л.К._____________ (аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
_______________________________ __________ 2022 ж.
(қолы)
Кеңесшілер:
Экономикалық бөлім бойынша:__э.ғ.к., доцент Тузелбаев Б.И._________
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_______________________________ __________ 2022 ж.
(қолы)
Өміртіршілігі қауіпсіздігі бойынша:__т.ғ.к., доцент доцент Санатова Т.С.___
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_______________________________ __________ 2022 ж.
(қолы)
Мөлшер бақылаушы:_аға оқытушы, магистр Маркабаева Ж.С.
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_______________________________ __________ 2022ж.
(қолы)
Пікір жазушы:
___________________________________ ___________________________________ _______________________
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_______________________________ __________ 2022 ж.
(қолы)
Алматы 2022
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
Ғұмарбек Даукеев атындағы АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Жылу энергетикасы және басқару жүйелері институты
Автоматтандыру және басқару кафедрасы
5B070200 Автоматтандыру және басқару мамандығы
жобаны орындауға берілген
ТАПСЫРМА
Студент_Кинесова Ж.М. АИСУк-18-3 тобы______________________________
(аты - жөні)
Жоба тақырыбы___Тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптауды басқарудың автоматтандырылған жүйесін әзірлеу_____________________
Ректордың 2022 жылғы 30 сәуірдегі № 44 бұйрығымен бекітілген.
Аяқталған жұмысты тапсыру мерзімі: __________________20___ ж.
Жобаға бастапқы деректер (талап етілетін жоба нәтижелерінің
параметрлері және нысанның бастапқы деректері):
Әдебиеттер тізімі, тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптау процесі туралы интернет көздері.
Робот-манипулятордың қолданыстағы модельдеріне шолу.
MatlabSimulink ортасында сервожетектерді басқару модельін жасау.
TIA Portal-да программалық кодты жазу және визуализациялау.
Диплом жобасындағы әзірленуі тиіс сұрақтар тізімі немесе диплом жобасының қысқаша мазмұны:
Қатты тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу және сұрыптау процессінің жұмыс принципімен танысу
Қазақстан Республикасында және шет елдерде қалдықтарды қайта өңдеу проблемасы
Конвейер және манипулятор түрлеріне шолу
Манипуляторды басқару алгоритмдерін және құрылымдық сұлбасын құру
Matlab ортасында Simulink пакетінде сервожетектерді басқару модельін жасау
Конвейердің жұмысын TIA Portal ортасында визуализациялау
Сызба материалдарының (міндетті түрде дайындалатын сызуларды көрсету) тізімі
Қатты тұрмыстық қалдықтарды плазмохимиялық әдіспен қайта өңдеуге арналған технологиялық желі
Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процессінің схемасы
Манипуляторды басқарудың құрылымдық сұлбасы
Сервожетегін басқарудың құрылымдық схемасы
ҚТҚ іздеу және ұстау алгоритмінің құрылымдық схемасы
Компьютердегі манипуляторды басқару блогы
Микроконтроллер бағдарламасындағы робот манипуляторының басқару блок-схемасы
Негізгі қолданылған әдебиет:
Борисов О.И., Громов В.С., Пыркин А.А., Методы управления робото-техническими приложениями. Учебное пособие. -- СПб.: Университет ИТМО, 2016. -- 108 с.
Лесков, А. Г. Кинематика и динамика исполнительных механизмов манипуляционных роботов : учебное пособие А. Г. Лесков, К. В. Бажинова, Е. В. Селиверстова. - Москва: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017.
Машинное зрение. Обработка изображений оптического источника [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https:habr.compost350918
Зенкевич С. Л., Ющенко А. С. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами: Учеб. для вузов -- М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. -- 400 с., ил.
Жоба бойынша жобаның бөлімдеріне қатысты белгіленген кеңесшілер:
Бөлімдері
Кеңесшілері
Мерзімі
Қолы
Негізгі бөлім
Ибраева Л. К.
25.05.2022
Өміртіршілік қауіпсіздігі
Санатова Т. С.
20.05.2022
Экономика
Тузелбаев Б. И.
16.05.2022
Мөлшер бақылаушы
Маркабаева Ж. С.
31.05.2022
Диплом жобасын дайындау
КЕСТЕСІ
№ рс
Бөлім аттары, әзірленетін сұрақтардың тізімі
Ғылыми жетекшіге ұсыну мерзімі
Ескерту
1
Қатты тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу және сұрыптау процесі жайлы ақпараттарды жинау және өңдеу
24.02.2022 - 10.03.2022
2
Зерттелетін мәселенің өзектілігіне, Қазақстан Республикасында және шет елдердегі қайта өңдеу проблемасы
12.03.2022 - 25.03.2022
3
Процесстің құрылымдық сұлбасын құру
27.03.2022 - 01.04.2022
4
Манипуляторды басқарудың құрылымдық схемасын құру
02.04.2022 - 10.04.2022
5
ҚТҚ іздеу және ұстау алгоритмін жазу
11.04.2022 - 20.04.2022
6
Техникалық құралдарды салыстыру және таңдау
22.04.2022 - 01.05.2022
7
Сервожетектерді басқарудың математикалық модельін Matlab ортасында құру
02.05.2022 - 10.05.2022
8
Конвейердің жұмысын TIA Portal ортасында визуализациялау
11.05.2022 - 20.05.2022
9
Өміртіршілік қауіпсіздігі бөлімі
15.05.2022 - 20.05.2022
10
Техника-экономикалық бөлім
30.04.2022 - 16.05.2022
Тапсырманың берілген уақыты ________________________2022_ж.
Кафедра меңгерушісі ___________ ____ т.ғ.к., доцент Федоренко И.А.__ (қолы) (аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
Жобаның ғылыми жетекшісі __________ т.ғ.к., профессор Ибраева Л.К.____ (қолы) (аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
Орындалатын тапсырманы
қабылдаған студент _________ ________Кинесова Жансая_____________ (қолы) (аты -жөні)
Аңдатпа
Дипломдық жобада тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптауды автоматтандыру жүйесі қарастырылады. Автоматтандырудың мақсаты - таспалы конвейердегі қатты тұрмыстық қалдықтарды робот-манипулятор көмегімен сұрыптау.
Қолданыстағы манипуляторлар мен конвейерлерге шолу жүргізілді, сұрыптау процесіндегі сервожетектерді автоматты басқару жүйесінің құрылымдық сұлбасы құрылды.
Робот - манипулятор камерамен жабдықталған, оның көмегімен тұрмыстық қатты қалдықтарды анықтау орындалады, манипулятордың траекториясын есептеу орындалады. Сервожетектері Matlab жүйесінің Simulink пакетінде басқарылады. Конвейердің визуалдау көрінісі TIA Portal ортасында жүзеге асырылады.
Аннотация
В дипломном проекте рассматривается задача автоматизации процесса сортировки твердых бытовых отходов на ленточном конвейере с помощью робота-манипулятора. Проведен обзор существующих манипуляторов и конвейеров, создана структурная схема системы автоматического управления сервоприводами в процессе сортировки.
Робот-манипулятор оснащен камерой, с помощью которой решаются задачи обнаружения твердых бытовых отходов и определения траектории манипулятора. Сервоприводы управляются в пакете Simulink системы Matlab. Визуализация конвейера выполнена в среде TIA Portal.
Annotation
In the diploma project, a system for automating the sorting of solid household waste was developed. The purpose of automation is to sort solid household waste on a belt conveyor using a robot manipulator.
An overview of existing manipulators and conveyors was carried out, and a structural diagram of the automatic control system of servomotors during the sorting process was drawn up.
The manipulator robot is equipped with a camera, which allows you to detect solid household waste; the problem of determining the trajectory of the maipulator is solved. Servomotors are controlled in the Matlab Simulink. Visualization of the conveyor is carried out in the TIA Portal environment.
Мазмұны
Кіріспе 7
1 Негізгі бөлім 8
1.1 Қатты тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу процесінің жұмыс принципімен танысу 8
1.2 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесінің жұмыс принципі 11
1.3 Қазақстан Республикасында және шет елдерде қалдықтарды қайта өңдеу проблемасы 13
1.4 Есептер қойылымы 17
2 Сұрыптау процесінің элементтері 18
2.1 Сұрыптау процесінің құрылымы 18
2.2 Манипулятор басқару объекті ретінде 23
2.3 Манипулятордың траекториясын анықтау есебін шешу 24
2.4 Кинематика есебін шешу 29
2.5 Техникалық құралдарын таңдау және салыстырмалы түрде зерттеу 36
3 Сұрыптау процесінің автоматты басқару жүйесін құру 44
3.1 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесіндегі жетектерді автоматты басқару жүйесінің құрылымдық жəне функционалдық сұлбаларын құру 44
3.2 Беріліс функциясын анықтау 44
3.3 MATLAB құралдары арқылы автоматты басқару жүйесін модельдеу 46
3.4 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптауға арналған басқару алгоритмдерін әзірлеу 49
3.5 Салыстырмалы талдау және визуализация жүйесіне арналған құралдарды таңдау 53
3.6 Манипулятордың траекториясының координаттарын Simulink-тан OPC Server-ге жіберу 54
3.7 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптауды визуализация жүйесін әзірлеу 56
4 Өмір тіршілігі қауіпсіздігі бөлімі 60
4.1 Табиғи жарық 60
4.2 Сұрыптау цехының авариялық жарықтандыру жүйесін әзірлеу 61
4.3 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптаушының еңбек жағдайларын талдау 65
4.4 Өміртіршілік қауіпсіздік бөлімі бойынша қорытынды 66
5 Техника-экономикалық бөлім 67
5.1 Техникалық-экономикалық негіздеме 67
5.2 Сұрыптауды автоматтандыруды әзірлеудің күрделілігін есептеу 68
5.3 Жабдыққа жұмсалатын шығындарды есептеу 71
5.4 Жабдықтың амортизациясына арналған шығындар 71
5.5 Электр энергиясына арналған шығындар 72
5.6 Еңбекақыны есептеу 73
5.7 Техника-экономикалық бөлім бойынша қорытынды 74
Қорытынды 75
Әдебиеттер тізімі 76
А қосымшасы 77
Кіріспе
Қатты, оның ішінде тұрмыстық қалдықтар (ҚТҚ) адамдардың тіршілік әрекеті нәтижесінде пайда болатын көп тонналық қалдықтар болып табылады. Қатты қалдықтар - күрделі морфологиялық құрамның қоспасы. Тұрмыстық қалдықтардың құрамында: қағаз - 25% - ға дейін, шыны - 10% - ға дейін, полимерлер-15% - ға дейін, металдар-5% - ға дейін. Қатты тұрмыстық қалдықтардан 15% - ға дейін қайталама шикізатты бөліп алуға, қайта өңдеуге және қайта пайдалануға болады. Қалдықтарды залалсыздандыру және көму жөніндегі мамандандырылған полигондары, сондай-ақ қоқыс сұрыптау зауыттары жоқ өңірлер үшін қалдықтарды қайта өңдеу жөніндегі кәсіпорындар желісін құру қалдықтармен экологиялық қауіпсіз жұмыс істеу жүйесін құру проблемасының бір бөлігін шешу болып табылады.
Тұрмыстық қалдықтар проблемасы қазіргі уақытта бірқатар себептер бойынша өзекті болып отыр:
тұрмыстық қалдықтардың көлемі абсолюттік мәнде де, халықтың жан басына шаққанда да үздіксіз өсуде;қалдықтардың құрамы күрделене түсуде, оның ішінде экологиялық қауіпті элементтердің саны артып келеді;
халықтың экологиялық сауаттылығы артып, қоқыс жинаудың дәстүрлі әдістеріне қатынасы теріс болып келеді;
қалдықтарды басқару экономикасы күрделене түсуде, қалдықтарды кәдеге жарату құны артып келеді;
қалдықтарды кәдеге жаратудың жаңа технологияларының, оның ішінде бөлудің қазіргі заманғы жүйелерінің пайда болуы, қалдықтарды жаңа өндіріс үшін қайталама шикізат ретінде пайдалану.
Қатты тұрмыстық қалдықтар базасында қайталама ресурстардың әлеуетін құру үшін заңнамалық актілермен нығайтылған және қамтамасыз етілген қалдықтарды кешенді басқару жүйесі қажет, бұл осындай жүйені құруға және оның нәтижелеріне қайталама ресурстар өнімін өндірушілерді де, тұтынушыларды да қызықтыруға мүмкіндік береді.
Тұрмыстық қалдықтармен жұмыс істеу проблемасын шешу әрбір муниципалитет үшін өзекті болып табылады, өйткені ол халықтың қалыпты өмірін қамтамасыз ету, елді мекендердің аумақтарын санитарлық тазарту, қоршаған ортаны қорғау және ресурстарды үнемдеу қажеттілігімен байланысты бірқатар мәселелерді қозғайды.
Дипломдық жобада қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау автоматтандыру жүйесі әзірленеді. Қазіргі уақыттағы жаңа технологиялар оның ішінде робот-манипулятор қарастырылады.
1 Негізгі бөлім
1.1 Қатты тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу процесінің жұмыс принципімен танысу
Қатты тұрмыстық қалдықтар тұрғын үй секторында, коммерциялық кәсіпорындарда, әкімшілік ғимараттарда, мекемелерде, кеңселерде, мектепке дейінгі және білім беру мекемелерінде, мәдениет және спорт мекемелерінде, теміржол және автобус вокзалдарында, әуежайларда, өзен порттарында пайда болады. Сонымен қатар, тұрмыстық қатты қалдықтарға үлкен қалдықтар, жол және бақша қоқыстары жатады.
Қазіргі уақытта өнеркәсіптік және тұрмыстық қалдықтарды жоюдың көптеген жолдары бар. Бастапқы кезеңде қалдықтардың бір бөлігі қайта өңдеуге жіберіледі, бірақ олардың көп бөлігі қайта өңдеу мен залалсыздандырудың әртүрлі әдістеріне ұшырайды. Осы әдістердің әрқайсысының өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар және қалдықтардың химиялық құрамына, физикалық қасиеттеріне және қоршаған экожүйелерге зиянды әсер ету дәрежесіне байланысты қолданылады. Қалдықтарды жоюдың ең көп таралған әдісі:
1. Қалдықтарды көму - қосымша залалсыздандыруға немесе пайдалануға (кәдеге жаратуға) болмайтын қалдықтарды зиянды заттардың қоршаған табиғи ортаға түсуін болдырмау үшін оларды жою мүмкіндігінсіз арнайы қоймаға орналастыру арқылы оқшаулау;
2. Бейтараптандыру әдістерінің бірі қалдықтарды кәдеге жарату және залалсыздандыру. Бейтараптандырудың таңғажайып әдістерінің бірі - бір-бірін бейтараптандыратын қышқылдар мен сілтілерді компосттау және бейтараптандыру;
3. Термиялық өңдеу (жағу) - қалдықтарды өңдеудің ең көп таралған түрі. Себебі қалдықтардың көп бөлігі оңай термиялық жойылатындықтан, осы әдісті қолдану нәтижесінде бастапқы салмақ пен көлем айтарлықтай азаяды.
Қалдықтарды кәдеге жарату технологиясын таңдау қатты тұрмыстық қалдықтардың құрамы мен қасиеттеріне, сондай-ақ экономикалық орындылығын, қоршаған ортаны қорғауды және халықтың денсаулығын айқындайтын факторларға байланысты.
Тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеудің плазмохимиялық процесінің технологиялық схемасы қалдықтарды газдандырудың плазмалық технологиясына негізделген, ол 90 об құрайды. бұл жоғары калориялы синтез-газ (CO + H2) алуға мүмкіндік береді, ол % - ға дейін шығады және 8-14 МДжм3 жылу шығару қабілетіне ие. Синтетикалық газды энергетикалық қазандықтарда, газ турбиналық қондырғыларда (ГТҚ) және жаңа буындағы электр генераторларында отын ретінде пайдалану қатты оксидті отын элементтері негізінде жұмыс істеп тұрған жылу электр станцияларының ПӘК-інен асатын жылу және электр энергиясын өндіруге мүмкіндік береді.
Плазмалық реактордың реакциялық аймағындағы жоғары температура (1300-1500 ºС) канцерогендердің (диоксин, фурандар) түзілуін бөгейді және инертті қасиеттері бар түйіршікті (шынылау) пайдалану арқылы сұйық қождың алынуын қамтамасыз етеді, бұл оны кейіннен құрылыс және жол өнеркәсібінде қолдануға мүмкіндік береді. Сондықтан өндірістік қуаттылығы жылына 10 тонна қатты қалдықтарды плазманы өңдеуге қайта өңдеуге арналған технологиялық желі ұсынылады.
Схемаға плазмалық реактор, қалдықтарды жою жүйесі, электр доғалы плазмотрон жұмыс істеуге мүмкіндік беретін қызмет көрсету жүйелері, скруббердегі пайдаланылған газды тазарту жүйесі, қоспалар мен шламдарды жинау кіреді. Сұрыпталмаған қалдықтар (сусымалы өнімдерді қоспағанда) қайта өңдеуге жатады.
Қалдықтардың органикалық бөлігін газдандыру 1 плазмалық реакторда жүргізілетін болады.
Қалдықтар бойынша өнімділік - 10 кгсағ.
Плазмогенераторлардың қуаты - 60-100 кВт құрайды.
Алынатын синтез-газдың шығыны (СО + Н2) - 20-25 м3 сағ.
Шығарылатын газдардың температурасы - 1200-1300 ºС.
Пештен синтез газы 2 су-сілтілі ерітіндісі бар құйынды скрубберге түседі, онда оның температурасы 150 ° C дейін төмендейді. Содан кейін синтез-газ жылу алмастырғышқа түседі (схемада көрсетілмеген), содан кейін компрессормен 3 сығылады және ресиверге (газгольдер) Р және одан әрі ГТҚ немесе газ поршеньді қозғалтқышқа немесе қатты оксидті отын элементтері негізінде жаңа буын электр генераторына 4 түседі. Шығатын ыстық газ ҚТҚ 5 алдын ала кептіру үшін (немесе ыстық сумен жабдықтау үшін) 6 кәдеге жарату қазандығына(котел-утилизатор) беріледі.
Қалдықтардың бейорганикалық бөлігі, металдарды қоса алғанда, шлакты түйіршіктеу үшін 12 ыдысқа ерітіледі және құйылады. 7 плазмотрондарының жұмысы үшін қуат көзі (тиристор түзеткіші) 8, Үш фазалы трансформатор 9, ауа компрессоры 10, су сорғысы 11 қажет.
Плазмалық технологиялық желінің құрамы келесі блок-схемадан тұрады: плазмотрондары және сервистік жүйелері бар пеш, құйынды скруббер (ЦБА), компрессор, ГТҚ, ҚТҚ кептіруге арналған кәдеге жаратушы қазан.
Ұсынылатын қондырғыға шахталық типтегі плазмалық пеш, плазмотронды салқындату және шығатын газдарды тазарту жүйесі, қожды салқындату және түйіршіктеу құрылғысы, плазмотронды газ-су жүйесі және пеш корпусы кіреді.
1 - қалдықтар; 2 - беру конвейері; 3 - тиеу механизмі; 4 - бункер; 5 - жапқыш; 6 - поршень; 7 - клапан; 8 - алау; 9 - сақтауға арналған газ; 10 және 15 - сынама алу орны; 11 - желдеткіш; 12 - каустикалық сода; 13 - плазмалық реактор; 14 - газ; 16 - газды сөндіру; 17 - газды тазарту; 18-жылу алмастырғыш; 19 - шлам; 20 - қоқысқа жіберу; 21 - қож дренажы; 22 - су ваннасы; 23 - транспортер; 24 - қож; 25 - плазматрон; 26 - тығыздағыш; 27 - скруббер; 28 - қожға арналған бункер; 29 - плазматронды электрмен, газбен және сумен жабдықтаудың сервистік жүйелері
1.1 сурет - Қатты тұрмыстық қалдықтарды плазмохимиялық әдіспен қайта өңдеуге арналған технологиялық желі
1 кг-нан ҚТҚ құрамына байланысты 0,8-ден 1,4 нм3-ге дейін құрғақ синтез-газ алуға болады. Сонымен қатар, оның калория мөлшері 6000-нан 14000 МДжнм3-ге дейін өзгереді. Синтез-газдың құрамы келесідей: Н2-50-55% об., СО - 30-35%, СО2 - 5-7%, N2-5-7%.
Түтін газдарын 1200-1300º С температурада тазарту сулы сілтілі ерітіндісі бар құйынды скрубберде (ЦБА) жүзеге асырылады. Электр пешінің реакциялық аймағында тотықсыздану атмосферасы болғандықтан, шығатын газдарда азот оксидтері болмайды. Температура деңгейі (1300-1600ºС) және шығатын газдардың күрт қатаюы канцерогенді заттардың пайда болуына жол бермейді. Қондырғыдан шығатын зиянды компоненттердің құрамы бойынша 1500 нм3сағ дейінгі мөлшердегі түтін газдары ұқсас қондырғылар үшін ЕО елдерінің заңнама талаптарына жауап береді.
Қалдықтарды алдын ала сатып алу ҚТҚ-да жариялауға арналған бірлескен энергия шығынын азайтады және газ синтезінің калориялылығына оң әсер етеді. ГТҚ-дан кейін қалған жылу осы мақсаттарда қолдануға қолайлы.
1500 ºС дейінгі температурада өңдеуден кейін қалдықтардың минералдық компоненттері қондырғыдан түйіршіктелген түрде шығарылады. Жылтыратылған көбік 4 қауіптілік класына жатады және құрылыс материалдарын өндіруде, құрылыста, жолдарда және т.б. шектеусіз қолданылады. Түтін газын тазарту жүйесінің тұнбасы (кір жуғыш машинаның қаптамасы арқылы) компоненттердің қатынасына байланысты 3-4 қауіптілік класына жатады және құрамында негізінен натрий хлориді, сульфат және натрий карбонаты бар. Қалдықтардағы қышқыл компоненттердің құрамына байланысты түтін газдарын бейтараптандыруға арналған сілтінің шығыны 0,5-0,6 кгсағ құрайды.
Электр доғасы, номиналды қуаты 100 кВт ауаны жылытуға арналған плазмалық алау, электродтың үздіксіз қызмет ету мерзімі-500 сағат.
Плазмохимиялық процестің техникалық желісін құру, тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу үшін плазмалық қыздыру пешін, қалдықтарды плазмалық өңдеу қондырғысының орталық элементін жасау және дайындау қажет.
Плазмалық технология өңдеудің жоғары газдинамикалық әдістерін қолданатын ауыспайтын пешпен салыстырғанда бірқатар маңызды артықшылықтарға ие: пештің көлемін 6-8 есе азайту (шикізат өндірісін сақтау кезінде) және қажетті өндірістік үй-жайлардың ауданын тиісті түрде азайту, шамамен уақытқа пайдаланылған газ көлемін азайту және пештің реакциялық аймағындағы температураны 2000 К дейін арттыру, шығатын фазада күлді ерітуді қамтамасыз ететін газ және улы ингредиенттердің пайда болуын жақсартуға және алдын алуға мүмкіндік береді.
Плазмалық әдіс биомедициналық қалдықтар мен сұйық қалдықтарды, соның ішінде аминоциттер, гидрохлорид, ацетилнитрооракетофенон, метациллин гидрохлориді, левомиотин және басқа материалдар, этанол және хинозол өнімі сияқты қалдықтарды өңдеуге арналған жоғары сенімді және экологиялық таза деп аталады. Левометицин, диазолин, эфедрин, аминокапрон қышқылы, валидол, рентгенконтрасты препараттар, этамид және хинозол өндірісінің сұйық қалдықтарын плазмалық жағу нәтижелері де белгілі.
1.2 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесінің жұмыс принципі
Қалдықтар 5 сыныпқа бөлінеді.
Бірінші класс - ең қауіпті. Бұл құрамында сынап бар материалдар. Олар табиғатқа әсер етеді және барлық тіршілік иелеріне қауіп төндіреді;
Қоқыстардың екінші класы экологияны бұзады. Бірақ оның әсерінен табиғи ресурстар қалпына келтірілуі мүмкін. Бұл майлар, бензин, батареялар және т. б. болуы мүмкін;
ҚТҚ-ның үшінші санаты он жылдан кейін жойылатын зиян келтіреді. Бұл цемент, металл, бояулар және т. б.;
Қауіптіліктің төртінші түрі-қайта өңдеуден кейін қолдануға болатын қалдықтар. Бұл құнды қалдықтар: қағаз, тоқыма, ағаш, автомобиль шиналары;
Бесінші топқа зиянсыз қалдықтар кіреді.
Сондықтан сұрыптау ҚТҚ шешуші рөл атқарады. Қалдықтардың бірінші класы өртеледі немесе көміледі. Бірақ жану кезінде атмосфераға зиянды заттар шығарылады. Ең жақсы әдіс - қайта өңдеу.
1 - таспалы конвейер, 2 - шығаратын таспалы конвейер, 3 - магнитті сепаратор, 4 - электродинамикалық сепаратор, 5 - уатқыш, 6 - сұрыптау үстелі
1.2 сурет - Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесі
Қатты аралас тұрмыстық қалдықтар 0,6 м с жылдамдықпен 1 таспалы конвейер бойынша беріледі, 3 магнитті құрамында темір бар компоненттерді алу жүзеге асырылатын аспалы айналмалы магниттік сепаратордан өтеді. Содан кейін қалдықтар 4 таспалы электродинамикалық сепараторға түсті магниттік емес қорытпалардан компоненттерді алу үшін түседі, олар 2 таспалы конвейерге беріледі. Содан кейін жартылай тазартылған қалдықтар 5 ұсақтағышқа түседі, онда олар белгіленген біркелкілікке дейін ұсақталады. Одан әрі қалдықтар 1 таспалы конвейерге беріледі, онда 0,8 мс жылдамдықпен қозғалады және қалдық металл компоненттерін алу үшін қайтадан магниттік және электродинамикалық сепарацияға ұшырайды. Тазартылған қалдықтар сұрыптау үстеліне беріледі, 6. Сұрыптау үстелінде қалдықтарды біркелкі бөлу және сұрыптау тиімділігін арттыру ондағы қалдықтарды тұрақтандыру және кейіннен ауаны үрлеу үшін 6-үстелдің бос айналымымен циклдік жұмыс арқылы қол жеткізіледі. 7-баған 6 сұрыптау үстелінен еденге қалдықтардың түсуіне жол бермейді. Радиалды орналасқан биіктігі әртүрлі шектер 8 сұрыптау үстелін айналдыру кезінде оларды 6 тиеу және жылжыту процесінде ұсақталған қалдықтардың айналуына немесе жиналуына жол бермейді.
Құрылыс қоқыстары конвейердің көмегімен сұрыптау үстеліне сенсорлар блогының астына беріледі. Сенсорлар қоқыстың әр бөлігін таниды және оның конвейердегі орналасуы, өлшемі мен материалы -- кірпіш, ағаш, арматура және т.б. туралы ақпаратты манипуляторларды басқару жүйесіне жібереді. фрагмент манипулятордың әрекет ету аймағына жеткенде, ол тек есептелген позицияға ауысып, фрагменттің мөлшерін ескере отырып, тұтқаны ашып, фрагментті конвейерден алып тастап, тиісті фракциясы бар контейнерге тастайды.
Кейбір қоқыс фрагменттері сенсорлармен сенімді түрде анықталмауы мүмкін. Бұл жағдайда манипуляторлар оларды кездейсоқ сұрыптамайды. Танылмаған фрагменттер конвейермен арнайы жинаққа жеткізіледі, сол жерден олар қайтадан конвейердің басына, сенсорлардың астына түседі. Таспада және бір-біріне қатысты басқа орналасумен бұл фрагменттерді дұрыс тануға болады. Процесс қоқыстың барлық партиясы фракцияларға бөлінгенге дейін жалғасады.
1.3 сурет - ZRR манипуляторы
1.3 Қазақстан Республикасында және шет елдерде қалдықтарды қайта өңдеу проблемасы
Соңғы жылдары шығу тегі әртүрлі Қалдықтарды кәдеге жарату проблемасы Қазақстан Республикасында өзекті болды, бұл оның маңыздылығын жалпы әлемдік бағалаумен сәйкес келеді. Бұл индустриялық даму салдарынан оның тозуын өтейтін фактор ретінде өмір сүру ортасын жан-жақты "экологияландыруға" мемлекетаралық деңгейде жарияланған стратегиялық үрдіске байланысты. Сондай-ақ, жоғары уытты және жұқтырған өндіріс пен тұтыну қалдықтарының жинақталған көлемінен халық үшін нақты қауіптің артуымен байланысты.
Қауіпті органикалық қалдықтарды өңдеудің ең көп таралған тәсілі-оларды жағу. Осы мақсаттар үшін өнеркәсіптік жылу қондырғылары кеңінен қолданылады, мысалы, асфальт немесе цемент пештері, бу қазандықтары бар циркуляциялық пештер, айналмалы күйдіру пештері. Мұндай пештердегі және 1000-1200 ºС құрылғыларындағы температура кезінде пайда болған ұшпа органикалық қосылыстарды күйдіру қосымша отын мен тотықтырғыш берумен қайталама камераларда жүргізіледі. Кейбір жағдайларда температураны көтеру үшін ауаны оттегімен байытады.
Жүргізілген зерттеулер өте зиянды қосылыстардың: диоксиндер мен фурандардың пайда болуының қайталама процестерінің мүмкіндігіне байланысты улы қалдықтарды отпен залалсыздандыруға сыни көзқарасты талап етеді. Өртті залалсыздандырудың кемшілігі қосымша отынды (әдетте табиғи газды) пайдалану болып табылады, бұл шығатын газдардың көлемін едәуір арттырады, сәйкесінше газ тазарту жүйесіне жүктеме, оның мөлшері, материалды тұтыну және құны айтарлықтай артады.
Төмен экологиялық көрсеткіштер және құрамы қолданыстағы пештерде қолдануға жарамды қалдықтардың шектеулі саны жаңа технологияларды іздеуге және дамытуға әкеледі. Уытты қалдықтарды толығымен жою проблемасы, ең алдымен, олардың қоршаған ортаға теріс әсері тұрғысынан өзекті. Белгілі тәсілдердің ішінен қоршаған ортаға ең аз зиян қалдықтарды өңдеудің жоғары температуралық (плазмалық) әдісімен келеді. Осы технологияның негізі қалдықтар материалының органикалық құраушысының (Жоғары температуралы пиролиз) атомдық деңгейге дейін термохимиялық ыдырауы болып табылады, ал бейорганикалық құрауыш балқымаға ауыстырылады және шыныланады. Плазмалық алау-плазмотрон шығаратын плазмалық ағынның әсерінен қалдықтар ыдырайды.
Электр доғасы-жылу плазмасын тудыратын электр доғасының температурасы 6000 - нан 10000 °C-қа дейін жетуі мүмкін, ал плазмалық ағынның орташа массалық температурасы 3000-6000 °C. Мұндай процестің маңызды артықшылығы - оның практикалық әмбебаптығы. Жүргізілген зерттеулер мен сынақтар әртүрлі тектегі қалдықтарды өңдеу үшін осы технологияның жоғары тиімділігін көрсетті. Мысалы: пайдаланылған автомобиль шиналары; ағынды сулардың тұнбасы; қауіпті шлактар; қатты отын мен тұрмыстық қалдықтарды жаққаннан кейінгі күл мен шлактар; металл жоңқалар; материалдар; құрамында асбест бар материалдар; керамика қалдықтары; орнықты органикалық ластағыштар (тол), лак-бояу бұйымдары еріткіштерінің қалдықтары; ластанған топырақ; аралас қалдықтар; мұнай өңдеу өнімдері; радиоактивті қалдықтар; уландырғыш және жарылғыш заттар бар. Осылайша, өндірістің әр түрлі салаларында пайда болатын қалдықтардың барлығы дерлік. Жоғары температуралы қайта өңдеу - ең алдымен ең қауіпті биологиялық, биохимиялық, химиялық өнімдер мен супер-токсиканттар-диоксиндер мен диоксин тәрізді заттарды жоюдың жалғыз кепілі.
Уытты қалдықтарды қайта өңдеу және кәдеге жарату технологияларында соңғы уақытта неғұрлым перспективалы және қарқынды дамып келе жатқан бағыттардың бірі төмен температуралы плазманы пайдалану әдістерін қолдану болып табылады. Мысал ретінде плазмалық пештерді оттегі бар ортада жағу немесе тотықсыздану атмосферасында пиролиз жасау, H2 және CO алу, оларды кейіннен химия өнеркәсібі үшін синтез газы немесе отын қоспасы ретінде пайдалануға болады. Сонымен қатар, оның бейорганикалық компоненттерін газдандыруды қамтамасыз ететін бастапқы қатты қалдықтарды тікелей жағу немесе пиролиздеу, әдетте, жалпы технологиялық процестің бірінші кезеңі болып табылады. Жалпы, ол үш кезеңнен тұрады. Екінші кезеңде бірінші сатыдағы газ өнімдерін белгілі бір құрамға өзгерту жүзеге асырылады (кейде ол арнайы жану камерасында жүзеге асырылады), үшінші кезеңде - газдалмаған бейорганикалық күлдің қалдықтарын залалсыздандыру, оның мөлшері пешке енгізілген сұрыпталмаған қалдықтар массасының шамамен 20% құрайды. Соңғы кезең күлді балқыту арқылы, көмілетін кристалды материалды алу арқылы немесе химиялық төзімділігі жоғары жылтыратылған құймаларды алу арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Шыны өңдеу процесі әр түрлі қоспалармен (ең көп таралған қоспалар - темір және кремний диоксиді) қайта өңдеуді, қайта өңдеуді қажет етуі мүмкін. Бұл силикат материалдарын алуға мүмкіндік береді, олардан қарапайым топырақтарда сақтау кезінде ауыр металл иондары іс жүзінде ағып кетпейді.
Соңғы онжылдықтарда тұрмыстық қатты қалдықтармен (ТҚҚ) жұмыс істеудің әлемдік тәжірибесінде сенімді экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз етпейтін технологияларынан қалдықтарды жоғары температуралы плазмотермиялық өңдеу технологияларына көшудің тұрақты үрдісі байқалды. Тұрмыстық қатты қалдықтардың өңдеу әдістерінің экологиялық, экономикалық және социалдық артықшылықтары және кемшіліктері 1.1, 1.2, 1.3 кестелерде көрсетілген. Бұл атмосфералық диоксиндер мен фурандар шығарындыларын (қалдықтарды өңдеудің ең улы өнімдері) экологиялық және санитарлық-гигиеналық қауіпсіз деңгейлерге дейін едәуір азайтуға, сондай-ақ ҚТҚ жағудың дәстүрлі әдістерінде пайда болатын күл-қоқыс қалдықтарынан құтылу мәселесін түбегейлі шешуге кепілдік беретіні көрсетілген.
1.1 кесте - ҚТҚ көму әдісінің артықшылықтары мен пайдасын бағалау
Әдіс\көзқарас
Артықшылықтары
Кемшіліктері
Экономикалық
Бір уақытта қоқыстың көп мөлшерінен құтылуға мүмкіндік береді; қалдықтардан олар түскен сайын құтылуға мүмкіндік береді; ҚТҚ-ны кейіннен көмуді жеңілдетеді; тұрақты және үлкен инвестицияларды қажет етпейді; компост өндірісі
Қалдықтарды көмудің зиянды әсерінің салдарымен күресуге арналған жоғары шығындар
Экологиялық
Ылғалданған кезде топыраққа және жер асты суларына улы заттар бөлінеді; флора мен фаунаның жануы, шіруі, улануы мүмкін; топырақ уланған және қопсытылған, құрылысқа да, егіншілікке де, мал жаюға да жарамсыз; атмосфераны ластайтын жылу шығады.
1.1 кестенің жалғасы
Социалдық
Көптеген орны толмас ресурс-жер талап етіледі; ландшафтты нашарлатады; халықтың тұратын жерлеріне жақындығы; халықтың теріс реакциясын тудырады елді мекеннің жайлылығы нашарлайды
1.2 кесте - ҚТҚ жағу әдісінің артықшылықтары мен пайдасын бағалау
Әдіс\көзқарас
Артықшылықтары
Кемшіліктері
Экономикалық
Салынған инвестицияларды қайтарады; шығындарды азайтады және ҚТҚ-ны келесі көмуді жеңілдетеді; жылу энергиясын өндіру;
Қымбат
Экологиялық
ҚТҚ-ны одан әрі көмуді жеңілдетеді; бір уақытта қоқыстың көп мөлшерінен құтылуға мүмкіндік береді
Ауа бассейніне токсиндердің бөлінуі; жағу өнімдері -- күл-улы заттар болып табылады және кейіннен кәдеге жаратуға ұшырайды
Социалдық
Полигондар мен полигондардың ауданын қысқартады
Атмосфераға тұрақты түтін шығарындыларының салдарынан қалалар мен кәсіпорындардың үстінде тығыз түтін перделері пайда болады; жағудан шыққан түтін ауылдарға кері әсер етуі мүмкін; жану қалдықтары қосымша тазартуды қажет етеді
1.3 кесте - ҚТҚ плазмохимиялық әдісінің артықшылықтары мен пайдасын бағалау
Әдіс\көзқарас
Артықшылықтары
Кемшіліктері
Экономикалық
Салынған инвестицияларды қайтарады; жоғары өнімділік; жылу, электр энергиясы және қайталама пайдалы өнімдер өндірісі; ТҚҚ селективті сұрыптауды талап етпейді; қалдықтарды көмуге жұмсалатын шығындардың және шығарындылар үшін төлемақының төмендігі; жерге төмен қабілеттілік; процесті автоматтандырудың жоғары деңгейі; дәстүрлі энергетикалық отынды алмастырады; ауыл шаруашылығы мақсатындағы жерлерді сақтайды.
Қымбат тұрады -- капиталды көп қажет ететін; жоғары игерілген тәуекелдер; энергия қондырғысына жақын жылу тұтынушылардың болуы немесе жылу желілерінің болуы; қайталама өнімдер нарығына кірудің жоғары шығындары; ҚТҚ жеткізу туралы шарттарды ұйымдастырудың күрделілігі; ҚТҚ жеткізу ырғағын сақтандыру жүйесі жоқ; ҚТҚ дәстүрлі қайта өңдеушілердің нарықта орналасуы нашарлайды
1.3 кестенің жалғасы
Экологиялық
Кәдеге жаратылатын және жойылатын заттардың кең спектрі; қаладағы экологиялық жағдайды бірнеше есе жақсартады, жер ресурстарына деген қажеттілікті бірнеше есе азайтады; атмосфераға, суға, топыраққа зиянды заттардың ең аз шығарылуын қамтамасыз етеді
Зауытта акустикалық жүктеменің өсуі
Социалдық
Қала маңындағы қалалық және ауылдық ортаның жайлылығын сапалы жақсартады; рекреациялық аймақтар сақталады; білікті жұмыс күшіне сұраныс береді.
1.4 Есептер қойылымы
Дипломдық жобада тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптау процесінің автоматтандыру жүйесін құру мәселесі қарастырылады.
Дипломдық жобаның мақсаты - тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптау процесін робот-манипуляторды қолданумен автоматтандыру.
Бұл мақсатқа жету үшін келесі есептерді шешу қажет:
қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесінің жұмыс принципімен танысу;
автоматтандырылатын бөлігін таңдау және технологиялық сұлбасын құру;
техникалық құралдар жиынтығын таңдау;
автоматты басқару жүйесінің құрылымдық және функционалдық сұлбаларын құру;
қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптауға арналған басқару алгоритмдерін әзірлеу;
сервожетектерді басқару жүйесін MatlabSimulink ортасында құру және зерттеу;
конвейердегі ҚТҚ визуализация жүйесін әзірлеу;
өміртіршілік қауіпсіздік бөлімінде сұрыптау цехының авариялық жарықтандыру жүйесін әзірлеу;
техника-экономикалық бөлімін есептеу.
2 Сұрыптау процесінің элементтері
2.1 Сұрыптау процесінің құрылымы
2.1.1 Конвейерлердің түрлері
Сұрыптау процесі мынадай бөліктерден тұрады: таспалы конвейер, манипулятор және контейнер.
2.1 сурет - Конвейерлердің түрлері
Тегіс таспалы конвейерлер қалдықтарды параллель жазықтықта тасымалдауға арналған. Резеңке матадан жасалған конвейер таспасы жұқа резеңке қабаттармен тоқылған.
Таспалы конвейер, схема суретте көрсетілген, жабық икемді таспадан тұрады 1, жетек (жетек) 2 және құйрық (бұрылыс) 3 барабандарын айналдырады. Электр қозғалтқышы белдік конвейерінің барабанын редуктор арқылы айналдырады. Үйкеліс есебінен тарту күші барабаннан таспаға беріледі. 4 барабандары таспаны ауытқытатын көмекші болып табылады. Барабандардың арқасында жетек пен айналмалы барабандарды таспамен қамту бұрышы артады, бұл таспаның осы барабандардың беттеріне жабысу жағдайын жақсартады және таспаның тайып кетуін азайтады. Таспаның кернеуі осы схемада орналасқан 9 кернеу құрылғысы арқылы құйрық барабанында жүзеге асырылады. Жүк орналасқан таспаның бөлігі жұмысшы деп аталады, ал тасымалданатын материалдан бос бөлігі бос тармақ деп аталады. Таспаға жүктелген филиалда 5 ролик тіректері және 7 рамасына орнатылған бос филиалда 6 қолдау көрсетіледі. Материал таспаға беріледі және конвейердің түсіру ұшына ауысады. Көлденең қимадағы конвейер таспасының жүк көтергіш тармағы жалпақ пішінді. Жүк көтермейтін тармақ -әрқашан тегіс.
1 - жабық икемді таспа, 2 - жетек, 3 - барабандар, 4 - таспа, 5 - ролик тіректері, 6 - бос филиал, 7 - рама
2.2 сурет - Тегіс таспалы конвейер
Азық-түлік кәсіпорындарында бұрандалы конвейерлер шаңды, ұнтақты және (сирек) ұсақ көлемді жүктерді салыстырмалы түрде қысқа қашықтыққа тасымалдау үшін қолданылады. Конвейерлер көлденең немесе көлбеу 20° бұрышпен және тік немесе көлбеу бұрышпен орындалады. Технологиялық процестің ыңғайлылығы үшін көлбеу конвейерді таңдаған жөн.
1 - электр қозғалтқышы; 2, 4 - жалғастырғыш муфталар; 3 - редуктор; 5 - бас подшипник; 6 - қарау люгі; 7 - науа;8 - аралық подшипник; 9 - тиеу келте құбыры; 10 - артқы подшипник; 11 - бұрандасы бар білік; 12 - аралық түсіру келте құбыры; 13 - алдыңғы түсіру келте құбыры келтеқұбыр
2.3 сурет - Бұрандалы конвейер
Таспалы конвейерлер - бұл көлік машиналарының ең көп таралған түрі, олардың барлығы үздіксіз жұмыс істейді. Ол жоғары сапалы отын тамақ өнеркәсібінде қолданылады және әртүрлі сусымалы материалдарда қолданылады (Жарма, қызылша, қызылша чиптері, торттар және т.б.) олар тасымалдау кезінде қолданылады.) және жүк (сөмкелер, қораптар, қораптар және т. Біздің жағдайда қатты тұрмыстық қалдықтарды тасымалдау үшін жалпақ конвейер таспасын қолданамыз.
Қатты тұрмыстық қалдықтарды тасымалдау үшін тарту және көтеру корпусы бар ені 300-ден 3000 мм-ге дейін резеңке мата таспасы бар жалпы мақсаттағы конвейер таспасы қолданылады.
Таспалы конвейерлер жоғары өнімділікпен, дизайнның қарапайымдылығымен, материалдың аз сыйымдылығымен, жұмыс сенімділігі мен пайдалану ыңғайлылығымен, энергияны аз тұтынумен сипатталады.
2.1.2 Манипулятордың түрлері
Робот манипулятор - бұл кеңістіктегі әртүрлі заттардың қарапайым қозғалысынан бастап күрделі хирургиялық операцияларға дейін көптеген тапсырмаларды орындауға арналған адам қолының қозғалыстарына ұқсас қозғалыстарға еліктейтін құрылғы. Манипуляторлардың көптеген түрлері бар, олар жүк көтергіштігі, басқару әдісі, орнату әдісі, қозғалу мүмкіндігінің болуы және сәйкесінше қозғалу әдісімен қолданылатын ұтқырлық дәрежелерінің санына байланысты ерекшеленеді. Барлық осы критерийлер манипуляторды пайдалану мақсатына қарай таңдалады. Төменде дизайн бойынша ерекшеленетін манипуляторлардың негізгі түрлері келтірілген:
Декарттық манипуляторлар - бұл бір-біріне перпендикуляр орналасқан қозғалыс осьтерінен тұратын құрылым. Осы типтегі манипуляторлар қосылыстардың аздығына байланысты құрылымның қаттылығына ие. Сонымен қатар, мұндай манипуляторлардың кемшілігі-икемділіктің толық болмауы, бұл оларды қозғалыста айтарлықтай шектейді. Бұл кемшіліктерді түзетуге SCARA манипуляторларын жасаған инженерлер қол жеткізді, олар бұрынғыдан айырмашылығы көлденең икемділікке ие болды. Жоғарыда сипатталған манипуляторлар негізінен құрастыру өндірісінде қолдануды тапты.
2.4 сурет - Декарттық манипулятор
Топсалы манипуляторлар полярлық координаттар жүйесін құрайтын бірнеше сілтемелер болып табылады. Манипулятордың бұл түрі өте жоғары икемділікке ие, бұл оларға жұмыс аймағында кез-келген позицияны алуға мүмкіндік береді. Топсалы манипуляторлар көптеген салаларда қолданылады: дәнекерлеу, аз инвазивті хирургия және т. б.
2.5 сурет - Топсалы манипулятор
Цилиндрлік координаттар жүйесіндегі манипулятор - объектінің орнын жақсы анықтау үшін екі сызықты ось бойымен қозғалатын және бір айналмалы буыннан тұрады. Бұл манипулятор жоғары дәлдікпен және басқарудың қарапайымдылығымен сипатталады, бірақ жылжымалы біліктің күрделі дизайнына ие.
2.6 сурет - Цилиндрлік координаттар жүйесіндегі манипулятор
Полярлық координаталар жүйесіндегі манипулятор - объектінің орналасуын анықтау үшін бір жылжымалы буыннан және екі айналмалы буыннан тұрады. Мұндай манипулятор әдетте кішкентай, ықшам құрылымға ие, бірақ тепе-теңдікке байланысты мәселелерге ие және иық ұзындығына байланысты қателіктер жіберуі мүмкін.
2.7 сурет - Полярлық координаталар жүйесіндегі манипулятор
Алайда, жоғарыда сипатталған манипуляторлар дизайнының барлық түрлері бір-бірімен байланысқан байланыстардың ашық тізбегі болып табылады, олардың аттары адам қолының бөліктеріне ұқсас (иық, білек, шынтақ ,қол, саусақтар, буын және т. б.).
2.8 сурет - Манипулятордың құрылымдық схемасы
Дипломдық жобада топсалы манипулятор таңдалды, ол бұрыштық координаттар жүйесінде жұмыс істейді, аудармалы кинематикалық байланыстарды пайдаланбайды, яғни ол тек айналмалы кинематикалық жұптардан тұрады. Оның басты артықшылығы-ол әлдеқайда үлкен қызмет көрсету аймағына ие, қажетті операцияларды орындау үшін кез-келген бұрыштағы кедергілерді айналып өте алады.
2.2 Манипулятор басқару объекті ретінде
Манипулятор алты дәрежелі еркіндікке ие және COM интерфейсі арқылы компьютерге қосылған басқару контроллері бар. Веб-камера штативке тігінен бекітілген.
Жүйенің кірісі - бұл камераның жұмыс аймағындағы объектілердің орналасуы, сондай-ақ манипулятор орындауы керек әрекеттер тізбегін анықтайтын оператор енгізген бағдарлама.
Шығу деректері - белгілі бағдарламаға сәйкес шаблондарға сәйкес келетін табылған контурлардың тізімі, сондай-ақ белгіленген нысандары бар сурет.
2.9 сурет - Манипуляторды басқарудың құрылымдық сұлбасы
Веб-камера жұмыс аймағын жоғарыдан көру үшін орнатылған. Камераны оның көру өрісі манипулятор қол жеткізе алатын аймақты қамтитындай етіп орналастыру мағынасы бар. Компьютер USB интерфейсі арқылы веб-камерадан берілетін суретті өңдейді. Өңдеу нәтижесі-басқару контроллеріне берілетін анықталған объектінің түрлендірілген координаттары. Координаттар өзгермелі жадта сақталады және серво жетектері үшін басқару сигналдарын қалыптастыру үшін қолданылады. Манипуляторды басқару жеке пернетақтаның көмегімен қолмен де қол жетімді. Басқару сигналдары манипуляторды ұстап алу көрсетілген объектінің үстіне орнатылатындай етіп серво жетектерін қабылдамайды.
2.3 Манипулятордың траекториясын анықтау есебін шешу
2.3.1 Бір сегменттік траектория
Роботты берілген конфигурациялармен бір нүктеден екінші нүктеге жылжыту мәселесін қарастырамыз. Сонымен қатар, тек шекаралық жағдайлар бастапқы деректер ретінде әрекет етеді, яғни уақыттың бастапқы және соңғы сәттеріндегі жалпыланған координаттар, жылдамдықтар мен үдеулер. Бұл жағдайда бүкіл траектория бірыңғай сегмент болады, өйткені ешқандай аралық талаптар қойылмайды. Сондықтан есептеу салыстырмалы қарапайымдылығына байланысты уақытты нормалау қажет емес.
Тапсырма шартына сәйкес әр i буын үшін келесі шекаралық шарттарды жазамыз (бұдан әрі индекс төмендетілді):
qit0=ϑ0, q՝it0= ϑ0, q՝՝it0= α0, (2.1)
qit1= ϑ1, q՝it1= ϑ1, q՝՝it1= α1. (2.2)
Алты шарт болғандықтан, яғни алты белгілі мән болғандықтан, матрицалық теңдеуді шешу үшін сәйкесінше алты белгісіз коэффициенттерден тұратын көпмүшенің осы түрін таңдау керек. Сонымен, біздің жағдайымыз үшін біз алты коэффициенті бар бесінші дәрежелі полиномды таңдаймыз:
ϑ (t) = a5t5+a4t4+a3t3+a2t2+a1t+a0 (2.3)
Жалпыланған жылдамдықтар мен үдеулердің интерполяциясы үшін (2.3) бірінші және екінші туындыларды аламыз:
ϑ՝(t) = ν (t) = 5a5t4+4a4t3+3a3t2+2a2t+a1,
ϑ՝(t) = α (t) = 20a5t3+12a4t2+6a3t+2a2.
Енді біз көпмүшелерді шекаралық шарттармен байланыстыра отырып, алты теңдеулер жүйесі құрамыз.
ϑ0 = a5t05+a4t04+a3t03+a2t02+a1t0+a0ν 0 = 5a5t04+4a4t03+3a3t02+2a2t0+a1α 0 = 20a5t03+12a4t02+6a3t0+2a2ϑ1 = a5t15+a4t14+a3t13+a2t12+a1t1+a0ν 1 = 5a5t14+4a4t13+3a3t12+2a2t1+a1α 1 = 20a5t13+12a4t12+6a3t1+2a2
Матрицалық түрде теңдеулер жүйесін қайта жазамыз.
ϑ0ν 0α 0ϑ1ν 1α 1 = t0 5 t04 t03t02t015t044t033t02 2t01020t0312t026t0200t15t14t13t12t1 15t144t133t122t11020t1312t126t1200 a5a 4a 3a2a1a 0
Белгісіз коэффициенттердің векторын табуға болады.
a5a 4a 3a2a1a 0=t0 5 t04 t03t02t015t044t033t02 2t01020t0312t026t0200t15t14t13t12t1 15t144t133t122t11020t1312t126t1200- 1ϑ0ν 0α 0ϑ1ν ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
Ғұмарбек Даукеев атындағы АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Автоматтандыру және басқару кафедрасы
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
т.ғ.к., доцент Федоренко И.А.
(аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
____________ ___________2022 ж.
(қолы)
ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА
Тақырыбы: Тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптауды басқарудың автоматтандырылған жүйесін әзірлеу
Мамандығы: 5B070200 Автоматтандыру және басқару
Орындаған: Кинесова Ж.М. _________________________Тобы: АИСУк-18-3
(аты - жөні)
Ғылыми жетекші: ___т.ғ.к., профессор Ибраева Л.К.___________________
(аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
_______________________________ __________ 2022 ж.
(қолы)
Техникалық жетекші:______ т.ғ.к., профессор Ибраева Л.К._____________ (аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
_______________________________ __________ 2022 ж.
(қолы)
Кеңесшілер:
Экономикалық бөлім бойынша:__э.ғ.к., доцент Тузелбаев Б.И._________
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_______________________________ __________ 2022 ж.
(қолы)
Өміртіршілігі қауіпсіздігі бойынша:__т.ғ.к., доцент доцент Санатова Т.С.___
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_______________________________ __________ 2022 ж.
(қолы)
Мөлшер бақылаушы:_аға оқытушы, магистр Маркабаева Ж.С.
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_______________________________ __________ 2022ж.
(қолы)
Пікір жазушы:
___________________________________ ___________________________________ _______________________
(ғылыми дәрежесі, атағы, аты-жөні)
_______________________________ __________ 2022 ж.
(қолы)
Алматы 2022
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
Ғұмарбек Даукеев атындағы АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Жылу энергетикасы және басқару жүйелері институты
Автоматтандыру және басқару кафедрасы
5B070200 Автоматтандыру және басқару мамандығы
жобаны орындауға берілген
ТАПСЫРМА
Студент_Кинесова Ж.М. АИСУк-18-3 тобы______________________________
(аты - жөні)
Жоба тақырыбы___Тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптауды басқарудың автоматтандырылған жүйесін әзірлеу_____________________
Ректордың 2022 жылғы 30 сәуірдегі № 44 бұйрығымен бекітілген.
Аяқталған жұмысты тапсыру мерзімі: __________________20___ ж.
Жобаға бастапқы деректер (талап етілетін жоба нәтижелерінің
параметрлері және нысанның бастапқы деректері):
Әдебиеттер тізімі, тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптау процесі туралы интернет көздері.
Робот-манипулятордың қолданыстағы модельдеріне шолу.
MatlabSimulink ортасында сервожетектерді басқару модельін жасау.
TIA Portal-да программалық кодты жазу және визуализациялау.
Диплом жобасындағы әзірленуі тиіс сұрақтар тізімі немесе диплом жобасының қысқаша мазмұны:
Қатты тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу және сұрыптау процессінің жұмыс принципімен танысу
Қазақстан Республикасында және шет елдерде қалдықтарды қайта өңдеу проблемасы
Конвейер және манипулятор түрлеріне шолу
Манипуляторды басқару алгоритмдерін және құрылымдық сұлбасын құру
Matlab ортасында Simulink пакетінде сервожетектерді басқару модельін жасау
Конвейердің жұмысын TIA Portal ортасында визуализациялау
Сызба материалдарының (міндетті түрде дайындалатын сызуларды көрсету) тізімі
Қатты тұрмыстық қалдықтарды плазмохимиялық әдіспен қайта өңдеуге арналған технологиялық желі
Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процессінің схемасы
Манипуляторды басқарудың құрылымдық сұлбасы
Сервожетегін басқарудың құрылымдық схемасы
ҚТҚ іздеу және ұстау алгоритмінің құрылымдық схемасы
Компьютердегі манипуляторды басқару блогы
Микроконтроллер бағдарламасындағы робот манипуляторының басқару блок-схемасы
Негізгі қолданылған әдебиет:
Борисов О.И., Громов В.С., Пыркин А.А., Методы управления робото-техническими приложениями. Учебное пособие. -- СПб.: Университет ИТМО, 2016. -- 108 с.
Лесков, А. Г. Кинематика и динамика исполнительных механизмов манипуляционных роботов : учебное пособие А. Г. Лесков, К. В. Бажинова, Е. В. Селиверстова. - Москва: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017.
Машинное зрение. Обработка изображений оптического источника [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https:habr.compost350918
Зенкевич С. Л., Ющенко А. С. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами: Учеб. для вузов -- М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. -- 400 с., ил.
Жоба бойынша жобаның бөлімдеріне қатысты белгіленген кеңесшілер:
Бөлімдері
Кеңесшілері
Мерзімі
Қолы
Негізгі бөлім
Ибраева Л. К.
25.05.2022
Өміртіршілік қауіпсіздігі
Санатова Т. С.
20.05.2022
Экономика
Тузелбаев Б. И.
16.05.2022
Мөлшер бақылаушы
Маркабаева Ж. С.
31.05.2022
Диплом жобасын дайындау
КЕСТЕСІ
№ рс
Бөлім аттары, әзірленетін сұрақтардың тізімі
Ғылыми жетекшіге ұсыну мерзімі
Ескерту
1
Қатты тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу және сұрыптау процесі жайлы ақпараттарды жинау және өңдеу
24.02.2022 - 10.03.2022
2
Зерттелетін мәселенің өзектілігіне, Қазақстан Республикасында және шет елдердегі қайта өңдеу проблемасы
12.03.2022 - 25.03.2022
3
Процесстің құрылымдық сұлбасын құру
27.03.2022 - 01.04.2022
4
Манипуляторды басқарудың құрылымдық схемасын құру
02.04.2022 - 10.04.2022
5
ҚТҚ іздеу және ұстау алгоритмін жазу
11.04.2022 - 20.04.2022
6
Техникалық құралдарды салыстыру және таңдау
22.04.2022 - 01.05.2022
7
Сервожетектерді басқарудың математикалық модельін Matlab ортасында құру
02.05.2022 - 10.05.2022
8
Конвейердің жұмысын TIA Portal ортасында визуализациялау
11.05.2022 - 20.05.2022
9
Өміртіршілік қауіпсіздігі бөлімі
15.05.2022 - 20.05.2022
10
Техника-экономикалық бөлім
30.04.2022 - 16.05.2022
Тапсырманың берілген уақыты ________________________2022_ж.
Кафедра меңгерушісі ___________ ____ т.ғ.к., доцент Федоренко И.А.__ (қолы) (аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
Жобаның ғылыми жетекшісі __________ т.ғ.к., профессор Ибраева Л.К.____ (қолы) (аты-жөні, ғылыми дәрежесі, атағы)
Орындалатын тапсырманы
қабылдаған студент _________ ________Кинесова Жансая_____________ (қолы) (аты -жөні)
Аңдатпа
Дипломдық жобада тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптауды автоматтандыру жүйесі қарастырылады. Автоматтандырудың мақсаты - таспалы конвейердегі қатты тұрмыстық қалдықтарды робот-манипулятор көмегімен сұрыптау.
Қолданыстағы манипуляторлар мен конвейерлерге шолу жүргізілді, сұрыптау процесіндегі сервожетектерді автоматты басқару жүйесінің құрылымдық сұлбасы құрылды.
Робот - манипулятор камерамен жабдықталған, оның көмегімен тұрмыстық қатты қалдықтарды анықтау орындалады, манипулятордың траекториясын есептеу орындалады. Сервожетектері Matlab жүйесінің Simulink пакетінде басқарылады. Конвейердің визуалдау көрінісі TIA Portal ортасында жүзеге асырылады.
Аннотация
В дипломном проекте рассматривается задача автоматизации процесса сортировки твердых бытовых отходов на ленточном конвейере с помощью робота-манипулятора. Проведен обзор существующих манипуляторов и конвейеров, создана структурная схема системы автоматического управления сервоприводами в процессе сортировки.
Робот-манипулятор оснащен камерой, с помощью которой решаются задачи обнаружения твердых бытовых отходов и определения траектории манипулятора. Сервоприводы управляются в пакете Simulink системы Matlab. Визуализация конвейера выполнена в среде TIA Portal.
Annotation
In the diploma project, a system for automating the sorting of solid household waste was developed. The purpose of automation is to sort solid household waste on a belt conveyor using a robot manipulator.
An overview of existing manipulators and conveyors was carried out, and a structural diagram of the automatic control system of servomotors during the sorting process was drawn up.
The manipulator robot is equipped with a camera, which allows you to detect solid household waste; the problem of determining the trajectory of the maipulator is solved. Servomotors are controlled in the Matlab Simulink. Visualization of the conveyor is carried out in the TIA Portal environment.
Мазмұны
Кіріспе 7
1 Негізгі бөлім 8
1.1 Қатты тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу процесінің жұмыс принципімен танысу 8
1.2 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесінің жұмыс принципі 11
1.3 Қазақстан Республикасында және шет елдерде қалдықтарды қайта өңдеу проблемасы 13
1.4 Есептер қойылымы 17
2 Сұрыптау процесінің элементтері 18
2.1 Сұрыптау процесінің құрылымы 18
2.2 Манипулятор басқару объекті ретінде 23
2.3 Манипулятордың траекториясын анықтау есебін шешу 24
2.4 Кинематика есебін шешу 29
2.5 Техникалық құралдарын таңдау және салыстырмалы түрде зерттеу 36
3 Сұрыптау процесінің автоматты басқару жүйесін құру 44
3.1 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесіндегі жетектерді автоматты басқару жүйесінің құрылымдық жəне функционалдық сұлбаларын құру 44
3.2 Беріліс функциясын анықтау 44
3.3 MATLAB құралдары арқылы автоматты басқару жүйесін модельдеу 46
3.4 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптауға арналған басқару алгоритмдерін әзірлеу 49
3.5 Салыстырмалы талдау және визуализация жүйесіне арналған құралдарды таңдау 53
3.6 Манипулятордың траекториясының координаттарын Simulink-тан OPC Server-ге жіберу 54
3.7 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптауды визуализация жүйесін әзірлеу 56
4 Өмір тіршілігі қауіпсіздігі бөлімі 60
4.1 Табиғи жарық 60
4.2 Сұрыптау цехының авариялық жарықтандыру жүйесін әзірлеу 61
4.3 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптаушының еңбек жағдайларын талдау 65
4.4 Өміртіршілік қауіпсіздік бөлімі бойынша қорытынды 66
5 Техника-экономикалық бөлім 67
5.1 Техникалық-экономикалық негіздеме 67
5.2 Сұрыптауды автоматтандыруды әзірлеудің күрделілігін есептеу 68
5.3 Жабдыққа жұмсалатын шығындарды есептеу 71
5.4 Жабдықтың амортизациясына арналған шығындар 71
5.5 Электр энергиясына арналған шығындар 72
5.6 Еңбекақыны есептеу 73
5.7 Техника-экономикалық бөлім бойынша қорытынды 74
Қорытынды 75
Әдебиеттер тізімі 76
А қосымшасы 77
Кіріспе
Қатты, оның ішінде тұрмыстық қалдықтар (ҚТҚ) адамдардың тіршілік әрекеті нәтижесінде пайда болатын көп тонналық қалдықтар болып табылады. Қатты қалдықтар - күрделі морфологиялық құрамның қоспасы. Тұрмыстық қалдықтардың құрамында: қағаз - 25% - ға дейін, шыны - 10% - ға дейін, полимерлер-15% - ға дейін, металдар-5% - ға дейін. Қатты тұрмыстық қалдықтардан 15% - ға дейін қайталама шикізатты бөліп алуға, қайта өңдеуге және қайта пайдалануға болады. Қалдықтарды залалсыздандыру және көму жөніндегі мамандандырылған полигондары, сондай-ақ қоқыс сұрыптау зауыттары жоқ өңірлер үшін қалдықтарды қайта өңдеу жөніндегі кәсіпорындар желісін құру қалдықтармен экологиялық қауіпсіз жұмыс істеу жүйесін құру проблемасының бір бөлігін шешу болып табылады.
Тұрмыстық қалдықтар проблемасы қазіргі уақытта бірқатар себептер бойынша өзекті болып отыр:
тұрмыстық қалдықтардың көлемі абсолюттік мәнде де, халықтың жан басына шаққанда да үздіксіз өсуде;қалдықтардың құрамы күрделене түсуде, оның ішінде экологиялық қауіпті элементтердің саны артып келеді;
халықтың экологиялық сауаттылығы артып, қоқыс жинаудың дәстүрлі әдістеріне қатынасы теріс болып келеді;
қалдықтарды басқару экономикасы күрделене түсуде, қалдықтарды кәдеге жарату құны артып келеді;
қалдықтарды кәдеге жаратудың жаңа технологияларының, оның ішінде бөлудің қазіргі заманғы жүйелерінің пайда болуы, қалдықтарды жаңа өндіріс үшін қайталама шикізат ретінде пайдалану.
Қатты тұрмыстық қалдықтар базасында қайталама ресурстардың әлеуетін құру үшін заңнамалық актілермен нығайтылған және қамтамасыз етілген қалдықтарды кешенді басқару жүйесі қажет, бұл осындай жүйені құруға және оның нәтижелеріне қайталама ресурстар өнімін өндірушілерді де, тұтынушыларды да қызықтыруға мүмкіндік береді.
Тұрмыстық қалдықтармен жұмыс істеу проблемасын шешу әрбір муниципалитет үшін өзекті болып табылады, өйткені ол халықтың қалыпты өмірін қамтамасыз ету, елді мекендердің аумақтарын санитарлық тазарту, қоршаған ортаны қорғау және ресурстарды үнемдеу қажеттілігімен байланысты бірқатар мәселелерді қозғайды.
Дипломдық жобада қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау автоматтандыру жүйесі әзірленеді. Қазіргі уақыттағы жаңа технологиялар оның ішінде робот-манипулятор қарастырылады.
1 Негізгі бөлім
1.1 Қатты тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу процесінің жұмыс принципімен танысу
Қатты тұрмыстық қалдықтар тұрғын үй секторында, коммерциялық кәсіпорындарда, әкімшілік ғимараттарда, мекемелерде, кеңселерде, мектепке дейінгі және білім беру мекемелерінде, мәдениет және спорт мекемелерінде, теміржол және автобус вокзалдарында, әуежайларда, өзен порттарында пайда болады. Сонымен қатар, тұрмыстық қатты қалдықтарға үлкен қалдықтар, жол және бақша қоқыстары жатады.
Қазіргі уақытта өнеркәсіптік және тұрмыстық қалдықтарды жоюдың көптеген жолдары бар. Бастапқы кезеңде қалдықтардың бір бөлігі қайта өңдеуге жіберіледі, бірақ олардың көп бөлігі қайта өңдеу мен залалсыздандырудың әртүрлі әдістеріне ұшырайды. Осы әдістердің әрқайсысының өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар және қалдықтардың химиялық құрамына, физикалық қасиеттеріне және қоршаған экожүйелерге зиянды әсер ету дәрежесіне байланысты қолданылады. Қалдықтарды жоюдың ең көп таралған әдісі:
1. Қалдықтарды көму - қосымша залалсыздандыруға немесе пайдалануға (кәдеге жаратуға) болмайтын қалдықтарды зиянды заттардың қоршаған табиғи ортаға түсуін болдырмау үшін оларды жою мүмкіндігінсіз арнайы қоймаға орналастыру арқылы оқшаулау;
2. Бейтараптандыру әдістерінің бірі қалдықтарды кәдеге жарату және залалсыздандыру. Бейтараптандырудың таңғажайып әдістерінің бірі - бір-бірін бейтараптандыратын қышқылдар мен сілтілерді компосттау және бейтараптандыру;
3. Термиялық өңдеу (жағу) - қалдықтарды өңдеудің ең көп таралған түрі. Себебі қалдықтардың көп бөлігі оңай термиялық жойылатындықтан, осы әдісті қолдану нәтижесінде бастапқы салмақ пен көлем айтарлықтай азаяды.
Қалдықтарды кәдеге жарату технологиясын таңдау қатты тұрмыстық қалдықтардың құрамы мен қасиеттеріне, сондай-ақ экономикалық орындылығын, қоршаған ортаны қорғауды және халықтың денсаулығын айқындайтын факторларға байланысты.
Тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеудің плазмохимиялық процесінің технологиялық схемасы қалдықтарды газдандырудың плазмалық технологиясына негізделген, ол 90 об құрайды. бұл жоғары калориялы синтез-газ (CO + H2) алуға мүмкіндік береді, ол % - ға дейін шығады және 8-14 МДжм3 жылу шығару қабілетіне ие. Синтетикалық газды энергетикалық қазандықтарда, газ турбиналық қондырғыларда (ГТҚ) және жаңа буындағы электр генераторларында отын ретінде пайдалану қатты оксидті отын элементтері негізінде жұмыс істеп тұрған жылу электр станцияларының ПӘК-інен асатын жылу және электр энергиясын өндіруге мүмкіндік береді.
Плазмалық реактордың реакциялық аймағындағы жоғары температура (1300-1500 ºС) канцерогендердің (диоксин, фурандар) түзілуін бөгейді және инертті қасиеттері бар түйіршікті (шынылау) пайдалану арқылы сұйық қождың алынуын қамтамасыз етеді, бұл оны кейіннен құрылыс және жол өнеркәсібінде қолдануға мүмкіндік береді. Сондықтан өндірістік қуаттылығы жылына 10 тонна қатты қалдықтарды плазманы өңдеуге қайта өңдеуге арналған технологиялық желі ұсынылады.
Схемаға плазмалық реактор, қалдықтарды жою жүйесі, электр доғалы плазмотрон жұмыс істеуге мүмкіндік беретін қызмет көрсету жүйелері, скруббердегі пайдаланылған газды тазарту жүйесі, қоспалар мен шламдарды жинау кіреді. Сұрыпталмаған қалдықтар (сусымалы өнімдерді қоспағанда) қайта өңдеуге жатады.
Қалдықтардың органикалық бөлігін газдандыру 1 плазмалық реакторда жүргізілетін болады.
Қалдықтар бойынша өнімділік - 10 кгсағ.
Плазмогенераторлардың қуаты - 60-100 кВт құрайды.
Алынатын синтез-газдың шығыны (СО + Н2) - 20-25 м3 сағ.
Шығарылатын газдардың температурасы - 1200-1300 ºС.
Пештен синтез газы 2 су-сілтілі ерітіндісі бар құйынды скрубберге түседі, онда оның температурасы 150 ° C дейін төмендейді. Содан кейін синтез-газ жылу алмастырғышқа түседі (схемада көрсетілмеген), содан кейін компрессормен 3 сығылады және ресиверге (газгольдер) Р және одан әрі ГТҚ немесе газ поршеньді қозғалтқышқа немесе қатты оксидті отын элементтері негізінде жаңа буын электр генераторына 4 түседі. Шығатын ыстық газ ҚТҚ 5 алдын ала кептіру үшін (немесе ыстық сумен жабдықтау үшін) 6 кәдеге жарату қазандығына(котел-утилизатор) беріледі.
Қалдықтардың бейорганикалық бөлігі, металдарды қоса алғанда, шлакты түйіршіктеу үшін 12 ыдысқа ерітіледі және құйылады. 7 плазмотрондарының жұмысы үшін қуат көзі (тиристор түзеткіші) 8, Үш фазалы трансформатор 9, ауа компрессоры 10, су сорғысы 11 қажет.
Плазмалық технологиялық желінің құрамы келесі блок-схемадан тұрады: плазмотрондары және сервистік жүйелері бар пеш, құйынды скруббер (ЦБА), компрессор, ГТҚ, ҚТҚ кептіруге арналған кәдеге жаратушы қазан.
Ұсынылатын қондырғыға шахталық типтегі плазмалық пеш, плазмотронды салқындату және шығатын газдарды тазарту жүйесі, қожды салқындату және түйіршіктеу құрылғысы, плазмотронды газ-су жүйесі және пеш корпусы кіреді.
1 - қалдықтар; 2 - беру конвейері; 3 - тиеу механизмі; 4 - бункер; 5 - жапқыш; 6 - поршень; 7 - клапан; 8 - алау; 9 - сақтауға арналған газ; 10 және 15 - сынама алу орны; 11 - желдеткіш; 12 - каустикалық сода; 13 - плазмалық реактор; 14 - газ; 16 - газды сөндіру; 17 - газды тазарту; 18-жылу алмастырғыш; 19 - шлам; 20 - қоқысқа жіберу; 21 - қож дренажы; 22 - су ваннасы; 23 - транспортер; 24 - қож; 25 - плазматрон; 26 - тығыздағыш; 27 - скруббер; 28 - қожға арналған бункер; 29 - плазматронды электрмен, газбен және сумен жабдықтаудың сервистік жүйелері
1.1 сурет - Қатты тұрмыстық қалдықтарды плазмохимиялық әдіспен қайта өңдеуге арналған технологиялық желі
1 кг-нан ҚТҚ құрамына байланысты 0,8-ден 1,4 нм3-ге дейін құрғақ синтез-газ алуға болады. Сонымен қатар, оның калория мөлшері 6000-нан 14000 МДжнм3-ге дейін өзгереді. Синтез-газдың құрамы келесідей: Н2-50-55% об., СО - 30-35%, СО2 - 5-7%, N2-5-7%.
Түтін газдарын 1200-1300º С температурада тазарту сулы сілтілі ерітіндісі бар құйынды скрубберде (ЦБА) жүзеге асырылады. Электр пешінің реакциялық аймағында тотықсыздану атмосферасы болғандықтан, шығатын газдарда азот оксидтері болмайды. Температура деңгейі (1300-1600ºС) және шығатын газдардың күрт қатаюы канцерогенді заттардың пайда болуына жол бермейді. Қондырғыдан шығатын зиянды компоненттердің құрамы бойынша 1500 нм3сағ дейінгі мөлшердегі түтін газдары ұқсас қондырғылар үшін ЕО елдерінің заңнама талаптарына жауап береді.
Қалдықтарды алдын ала сатып алу ҚТҚ-да жариялауға арналған бірлескен энергия шығынын азайтады және газ синтезінің калориялылығына оң әсер етеді. ГТҚ-дан кейін қалған жылу осы мақсаттарда қолдануға қолайлы.
1500 ºС дейінгі температурада өңдеуден кейін қалдықтардың минералдық компоненттері қондырғыдан түйіршіктелген түрде шығарылады. Жылтыратылған көбік 4 қауіптілік класына жатады және құрылыс материалдарын өндіруде, құрылыста, жолдарда және т.б. шектеусіз қолданылады. Түтін газын тазарту жүйесінің тұнбасы (кір жуғыш машинаның қаптамасы арқылы) компоненттердің қатынасына байланысты 3-4 қауіптілік класына жатады және құрамында негізінен натрий хлориді, сульфат және натрий карбонаты бар. Қалдықтардағы қышқыл компоненттердің құрамына байланысты түтін газдарын бейтараптандыруға арналған сілтінің шығыны 0,5-0,6 кгсағ құрайды.
Электр доғасы, номиналды қуаты 100 кВт ауаны жылытуға арналған плазмалық алау, электродтың үздіксіз қызмет ету мерзімі-500 сағат.
Плазмохимиялық процестің техникалық желісін құру, тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу үшін плазмалық қыздыру пешін, қалдықтарды плазмалық өңдеу қондырғысының орталық элементін жасау және дайындау қажет.
Плазмалық технология өңдеудің жоғары газдинамикалық әдістерін қолданатын ауыспайтын пешпен салыстырғанда бірқатар маңызды артықшылықтарға ие: пештің көлемін 6-8 есе азайту (шикізат өндірісін сақтау кезінде) және қажетті өндірістік үй-жайлардың ауданын тиісті түрде азайту, шамамен уақытқа пайдаланылған газ көлемін азайту және пештің реакциялық аймағындағы температураны 2000 К дейін арттыру, шығатын фазада күлді ерітуді қамтамасыз ететін газ және улы ингредиенттердің пайда болуын жақсартуға және алдын алуға мүмкіндік береді.
Плазмалық әдіс биомедициналық қалдықтар мен сұйық қалдықтарды, соның ішінде аминоциттер, гидрохлорид, ацетилнитрооракетофенон, метациллин гидрохлориді, левомиотин және басқа материалдар, этанол және хинозол өнімі сияқты қалдықтарды өңдеуге арналған жоғары сенімді және экологиялық таза деп аталады. Левометицин, диазолин, эфедрин, аминокапрон қышқылы, валидол, рентгенконтрасты препараттар, этамид және хинозол өндірісінің сұйық қалдықтарын плазмалық жағу нәтижелері де белгілі.
1.2 Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесінің жұмыс принципі
Қалдықтар 5 сыныпқа бөлінеді.
Бірінші класс - ең қауіпті. Бұл құрамында сынап бар материалдар. Олар табиғатқа әсер етеді және барлық тіршілік иелеріне қауіп төндіреді;
Қоқыстардың екінші класы экологияны бұзады. Бірақ оның әсерінен табиғи ресурстар қалпына келтірілуі мүмкін. Бұл майлар, бензин, батареялар және т. б. болуы мүмкін;
ҚТҚ-ның үшінші санаты он жылдан кейін жойылатын зиян келтіреді. Бұл цемент, металл, бояулар және т. б.;
Қауіптіліктің төртінші түрі-қайта өңдеуден кейін қолдануға болатын қалдықтар. Бұл құнды қалдықтар: қағаз, тоқыма, ағаш, автомобиль шиналары;
Бесінші топқа зиянсыз қалдықтар кіреді.
Сондықтан сұрыптау ҚТҚ шешуші рөл атқарады. Қалдықтардың бірінші класы өртеледі немесе көміледі. Бірақ жану кезінде атмосфераға зиянды заттар шығарылады. Ең жақсы әдіс - қайта өңдеу.
1 - таспалы конвейер, 2 - шығаратын таспалы конвейер, 3 - магнитті сепаратор, 4 - электродинамикалық сепаратор, 5 - уатқыш, 6 - сұрыптау үстелі
1.2 сурет - Қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесі
Қатты аралас тұрмыстық қалдықтар 0,6 м с жылдамдықпен 1 таспалы конвейер бойынша беріледі, 3 магнитті құрамында темір бар компоненттерді алу жүзеге асырылатын аспалы айналмалы магниттік сепаратордан өтеді. Содан кейін қалдықтар 4 таспалы электродинамикалық сепараторға түсті магниттік емес қорытпалардан компоненттерді алу үшін түседі, олар 2 таспалы конвейерге беріледі. Содан кейін жартылай тазартылған қалдықтар 5 ұсақтағышқа түседі, онда олар белгіленген біркелкілікке дейін ұсақталады. Одан әрі қалдықтар 1 таспалы конвейерге беріледі, онда 0,8 мс жылдамдықпен қозғалады және қалдық металл компоненттерін алу үшін қайтадан магниттік және электродинамикалық сепарацияға ұшырайды. Тазартылған қалдықтар сұрыптау үстеліне беріледі, 6. Сұрыптау үстелінде қалдықтарды біркелкі бөлу және сұрыптау тиімділігін арттыру ондағы қалдықтарды тұрақтандыру және кейіннен ауаны үрлеу үшін 6-үстелдің бос айналымымен циклдік жұмыс арқылы қол жеткізіледі. 7-баған 6 сұрыптау үстелінен еденге қалдықтардың түсуіне жол бермейді. Радиалды орналасқан биіктігі әртүрлі шектер 8 сұрыптау үстелін айналдыру кезінде оларды 6 тиеу және жылжыту процесінде ұсақталған қалдықтардың айналуына немесе жиналуына жол бермейді.
Құрылыс қоқыстары конвейердің көмегімен сұрыптау үстеліне сенсорлар блогының астына беріледі. Сенсорлар қоқыстың әр бөлігін таниды және оның конвейердегі орналасуы, өлшемі мен материалы -- кірпіш, ағаш, арматура және т.б. туралы ақпаратты манипуляторларды басқару жүйесіне жібереді. фрагмент манипулятордың әрекет ету аймағына жеткенде, ол тек есептелген позицияға ауысып, фрагменттің мөлшерін ескере отырып, тұтқаны ашып, фрагментті конвейерден алып тастап, тиісті фракциясы бар контейнерге тастайды.
Кейбір қоқыс фрагменттері сенсорлармен сенімді түрде анықталмауы мүмкін. Бұл жағдайда манипуляторлар оларды кездейсоқ сұрыптамайды. Танылмаған фрагменттер конвейермен арнайы жинаққа жеткізіледі, сол жерден олар қайтадан конвейердің басына, сенсорлардың астына түседі. Таспада және бір-біріне қатысты басқа орналасумен бұл фрагменттерді дұрыс тануға болады. Процесс қоқыстың барлық партиясы фракцияларға бөлінгенге дейін жалғасады.
1.3 сурет - ZRR манипуляторы
1.3 Қазақстан Республикасында және шет елдерде қалдықтарды қайта өңдеу проблемасы
Соңғы жылдары шығу тегі әртүрлі Қалдықтарды кәдеге жарату проблемасы Қазақстан Республикасында өзекті болды, бұл оның маңыздылығын жалпы әлемдік бағалаумен сәйкес келеді. Бұл индустриялық даму салдарынан оның тозуын өтейтін фактор ретінде өмір сүру ортасын жан-жақты "экологияландыруға" мемлекетаралық деңгейде жарияланған стратегиялық үрдіске байланысты. Сондай-ақ, жоғары уытты және жұқтырған өндіріс пен тұтыну қалдықтарының жинақталған көлемінен халық үшін нақты қауіптің артуымен байланысты.
Қауіпті органикалық қалдықтарды өңдеудің ең көп таралған тәсілі-оларды жағу. Осы мақсаттар үшін өнеркәсіптік жылу қондырғылары кеңінен қолданылады, мысалы, асфальт немесе цемент пештері, бу қазандықтары бар циркуляциялық пештер, айналмалы күйдіру пештері. Мұндай пештердегі және 1000-1200 ºС құрылғыларындағы температура кезінде пайда болған ұшпа органикалық қосылыстарды күйдіру қосымша отын мен тотықтырғыш берумен қайталама камераларда жүргізіледі. Кейбір жағдайларда температураны көтеру үшін ауаны оттегімен байытады.
Жүргізілген зерттеулер өте зиянды қосылыстардың: диоксиндер мен фурандардың пайда болуының қайталама процестерінің мүмкіндігіне байланысты улы қалдықтарды отпен залалсыздандыруға сыни көзқарасты талап етеді. Өртті залалсыздандырудың кемшілігі қосымша отынды (әдетте табиғи газды) пайдалану болып табылады, бұл шығатын газдардың көлемін едәуір арттырады, сәйкесінше газ тазарту жүйесіне жүктеме, оның мөлшері, материалды тұтыну және құны айтарлықтай артады.
Төмен экологиялық көрсеткіштер және құрамы қолданыстағы пештерде қолдануға жарамды қалдықтардың шектеулі саны жаңа технологияларды іздеуге және дамытуға әкеледі. Уытты қалдықтарды толығымен жою проблемасы, ең алдымен, олардың қоршаған ортаға теріс әсері тұрғысынан өзекті. Белгілі тәсілдердің ішінен қоршаған ортаға ең аз зиян қалдықтарды өңдеудің жоғары температуралық (плазмалық) әдісімен келеді. Осы технологияның негізі қалдықтар материалының органикалық құраушысының (Жоғары температуралы пиролиз) атомдық деңгейге дейін термохимиялық ыдырауы болып табылады, ал бейорганикалық құрауыш балқымаға ауыстырылады және шыныланады. Плазмалық алау-плазмотрон шығаратын плазмалық ағынның әсерінен қалдықтар ыдырайды.
Электр доғасы-жылу плазмасын тудыратын электр доғасының температурасы 6000 - нан 10000 °C-қа дейін жетуі мүмкін, ал плазмалық ағынның орташа массалық температурасы 3000-6000 °C. Мұндай процестің маңызды артықшылығы - оның практикалық әмбебаптығы. Жүргізілген зерттеулер мен сынақтар әртүрлі тектегі қалдықтарды өңдеу үшін осы технологияның жоғары тиімділігін көрсетті. Мысалы: пайдаланылған автомобиль шиналары; ағынды сулардың тұнбасы; қауіпті шлактар; қатты отын мен тұрмыстық қалдықтарды жаққаннан кейінгі күл мен шлактар; металл жоңқалар; материалдар; құрамында асбест бар материалдар; керамика қалдықтары; орнықты органикалық ластағыштар (тол), лак-бояу бұйымдары еріткіштерінің қалдықтары; ластанған топырақ; аралас қалдықтар; мұнай өңдеу өнімдері; радиоактивті қалдықтар; уландырғыш және жарылғыш заттар бар. Осылайша, өндірістің әр түрлі салаларында пайда болатын қалдықтардың барлығы дерлік. Жоғары температуралы қайта өңдеу - ең алдымен ең қауіпті биологиялық, биохимиялық, химиялық өнімдер мен супер-токсиканттар-диоксиндер мен диоксин тәрізді заттарды жоюдың жалғыз кепілі.
Уытты қалдықтарды қайта өңдеу және кәдеге жарату технологияларында соңғы уақытта неғұрлым перспективалы және қарқынды дамып келе жатқан бағыттардың бірі төмен температуралы плазманы пайдалану әдістерін қолдану болып табылады. Мысал ретінде плазмалық пештерді оттегі бар ортада жағу немесе тотықсыздану атмосферасында пиролиз жасау, H2 және CO алу, оларды кейіннен химия өнеркәсібі үшін синтез газы немесе отын қоспасы ретінде пайдалануға болады. Сонымен қатар, оның бейорганикалық компоненттерін газдандыруды қамтамасыз ететін бастапқы қатты қалдықтарды тікелей жағу немесе пиролиздеу, әдетте, жалпы технологиялық процестің бірінші кезеңі болып табылады. Жалпы, ол үш кезеңнен тұрады. Екінші кезеңде бірінші сатыдағы газ өнімдерін белгілі бір құрамға өзгерту жүзеге асырылады (кейде ол арнайы жану камерасында жүзеге асырылады), үшінші кезеңде - газдалмаған бейорганикалық күлдің қалдықтарын залалсыздандыру, оның мөлшері пешке енгізілген сұрыпталмаған қалдықтар массасының шамамен 20% құрайды. Соңғы кезең күлді балқыту арқылы, көмілетін кристалды материалды алу арқылы немесе химиялық төзімділігі жоғары жылтыратылған құймаларды алу арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Шыны өңдеу процесі әр түрлі қоспалармен (ең көп таралған қоспалар - темір және кремний диоксиді) қайта өңдеуді, қайта өңдеуді қажет етуі мүмкін. Бұл силикат материалдарын алуға мүмкіндік береді, олардан қарапайым топырақтарда сақтау кезінде ауыр металл иондары іс жүзінде ағып кетпейді.
Соңғы онжылдықтарда тұрмыстық қатты қалдықтармен (ТҚҚ) жұмыс істеудің әлемдік тәжірибесінде сенімді экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз етпейтін технологияларынан қалдықтарды жоғары температуралы плазмотермиялық өңдеу технологияларына көшудің тұрақты үрдісі байқалды. Тұрмыстық қатты қалдықтардың өңдеу әдістерінің экологиялық, экономикалық және социалдық артықшылықтары және кемшіліктері 1.1, 1.2, 1.3 кестелерде көрсетілген. Бұл атмосфералық диоксиндер мен фурандар шығарындыларын (қалдықтарды өңдеудің ең улы өнімдері) экологиялық және санитарлық-гигиеналық қауіпсіз деңгейлерге дейін едәуір азайтуға, сондай-ақ ҚТҚ жағудың дәстүрлі әдістерінде пайда болатын күл-қоқыс қалдықтарынан құтылу мәселесін түбегейлі шешуге кепілдік беретіні көрсетілген.
1.1 кесте - ҚТҚ көму әдісінің артықшылықтары мен пайдасын бағалау
Әдіс\көзқарас
Артықшылықтары
Кемшіліктері
Экономикалық
Бір уақытта қоқыстың көп мөлшерінен құтылуға мүмкіндік береді; қалдықтардан олар түскен сайын құтылуға мүмкіндік береді; ҚТҚ-ны кейіннен көмуді жеңілдетеді; тұрақты және үлкен инвестицияларды қажет етпейді; компост өндірісі
Қалдықтарды көмудің зиянды әсерінің салдарымен күресуге арналған жоғары шығындар
Экологиялық
Ылғалданған кезде топыраққа және жер асты суларына улы заттар бөлінеді; флора мен фаунаның жануы, шіруі, улануы мүмкін; топырақ уланған және қопсытылған, құрылысқа да, егіншілікке де, мал жаюға да жарамсыз; атмосфераны ластайтын жылу шығады.
1.1 кестенің жалғасы
Социалдық
Көптеген орны толмас ресурс-жер талап етіледі; ландшафтты нашарлатады; халықтың тұратын жерлеріне жақындығы; халықтың теріс реакциясын тудырады елді мекеннің жайлылығы нашарлайды
1.2 кесте - ҚТҚ жағу әдісінің артықшылықтары мен пайдасын бағалау
Әдіс\көзқарас
Артықшылықтары
Кемшіліктері
Экономикалық
Салынған инвестицияларды қайтарады; шығындарды азайтады және ҚТҚ-ны келесі көмуді жеңілдетеді; жылу энергиясын өндіру;
Қымбат
Экологиялық
ҚТҚ-ны одан әрі көмуді жеңілдетеді; бір уақытта қоқыстың көп мөлшерінен құтылуға мүмкіндік береді
Ауа бассейніне токсиндердің бөлінуі; жағу өнімдері -- күл-улы заттар болып табылады және кейіннен кәдеге жаратуға ұшырайды
Социалдық
Полигондар мен полигондардың ауданын қысқартады
Атмосфераға тұрақты түтін шығарындыларының салдарынан қалалар мен кәсіпорындардың үстінде тығыз түтін перделері пайда болады; жағудан шыққан түтін ауылдарға кері әсер етуі мүмкін; жану қалдықтары қосымша тазартуды қажет етеді
1.3 кесте - ҚТҚ плазмохимиялық әдісінің артықшылықтары мен пайдасын бағалау
Әдіс\көзқарас
Артықшылықтары
Кемшіліктері
Экономикалық
Салынған инвестицияларды қайтарады; жоғары өнімділік; жылу, электр энергиясы және қайталама пайдалы өнімдер өндірісі; ТҚҚ селективті сұрыптауды талап етпейді; қалдықтарды көмуге жұмсалатын шығындардың және шығарындылар үшін төлемақының төмендігі; жерге төмен қабілеттілік; процесті автоматтандырудың жоғары деңгейі; дәстүрлі энергетикалық отынды алмастырады; ауыл шаруашылығы мақсатындағы жерлерді сақтайды.
Қымбат тұрады -- капиталды көп қажет ететін; жоғары игерілген тәуекелдер; энергия қондырғысына жақын жылу тұтынушылардың болуы немесе жылу желілерінің болуы; қайталама өнімдер нарығына кірудің жоғары шығындары; ҚТҚ жеткізу туралы шарттарды ұйымдастырудың күрделілігі; ҚТҚ жеткізу ырғағын сақтандыру жүйесі жоқ; ҚТҚ дәстүрлі қайта өңдеушілердің нарықта орналасуы нашарлайды
1.3 кестенің жалғасы
Экологиялық
Кәдеге жаратылатын және жойылатын заттардың кең спектрі; қаладағы экологиялық жағдайды бірнеше есе жақсартады, жер ресурстарына деген қажеттілікті бірнеше есе азайтады; атмосфераға, суға, топыраққа зиянды заттардың ең аз шығарылуын қамтамасыз етеді
Зауытта акустикалық жүктеменің өсуі
Социалдық
Қала маңындағы қалалық және ауылдық ортаның жайлылығын сапалы жақсартады; рекреациялық аймақтар сақталады; білікті жұмыс күшіне сұраныс береді.
1.4 Есептер қойылымы
Дипломдық жобада тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптау процесінің автоматтандыру жүйесін құру мәселесі қарастырылады.
Дипломдық жобаның мақсаты - тұрмыстық қатты қалдықтарды сұрыптау процесін робот-манипуляторды қолданумен автоматтандыру.
Бұл мақсатқа жету үшін келесі есептерді шешу қажет:
қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптау процесінің жұмыс принципімен танысу;
автоматтандырылатын бөлігін таңдау және технологиялық сұлбасын құру;
техникалық құралдар жиынтығын таңдау;
автоматты басқару жүйесінің құрылымдық және функционалдық сұлбаларын құру;
қатты тұрмыстық қалдықтарды сұрыптауға арналған басқару алгоритмдерін әзірлеу;
сервожетектерді басқару жүйесін MatlabSimulink ортасында құру және зерттеу;
конвейердегі ҚТҚ визуализация жүйесін әзірлеу;
өміртіршілік қауіпсіздік бөлімінде сұрыптау цехының авариялық жарықтандыру жүйесін әзірлеу;
техника-экономикалық бөлімін есептеу.
2 Сұрыптау процесінің элементтері
2.1 Сұрыптау процесінің құрылымы
2.1.1 Конвейерлердің түрлері
Сұрыптау процесі мынадай бөліктерден тұрады: таспалы конвейер, манипулятор және контейнер.
2.1 сурет - Конвейерлердің түрлері
Тегіс таспалы конвейерлер қалдықтарды параллель жазықтықта тасымалдауға арналған. Резеңке матадан жасалған конвейер таспасы жұқа резеңке қабаттармен тоқылған.
Таспалы конвейер, схема суретте көрсетілген, жабық икемді таспадан тұрады 1, жетек (жетек) 2 және құйрық (бұрылыс) 3 барабандарын айналдырады. Электр қозғалтқышы белдік конвейерінің барабанын редуктор арқылы айналдырады. Үйкеліс есебінен тарту күші барабаннан таспаға беріледі. 4 барабандары таспаны ауытқытатын көмекші болып табылады. Барабандардың арқасында жетек пен айналмалы барабандарды таспамен қамту бұрышы артады, бұл таспаның осы барабандардың беттеріне жабысу жағдайын жақсартады және таспаның тайып кетуін азайтады. Таспаның кернеуі осы схемада орналасқан 9 кернеу құрылғысы арқылы құйрық барабанында жүзеге асырылады. Жүк орналасқан таспаның бөлігі жұмысшы деп аталады, ал тасымалданатын материалдан бос бөлігі бос тармақ деп аталады. Таспаға жүктелген филиалда 5 ролик тіректері және 7 рамасына орнатылған бос филиалда 6 қолдау көрсетіледі. Материал таспаға беріледі және конвейердің түсіру ұшына ауысады. Көлденең қимадағы конвейер таспасының жүк көтергіш тармағы жалпақ пішінді. Жүк көтермейтін тармақ -әрқашан тегіс.
1 - жабық икемді таспа, 2 - жетек, 3 - барабандар, 4 - таспа, 5 - ролик тіректері, 6 - бос филиал, 7 - рама
2.2 сурет - Тегіс таспалы конвейер
Азық-түлік кәсіпорындарында бұрандалы конвейерлер шаңды, ұнтақты және (сирек) ұсақ көлемді жүктерді салыстырмалы түрде қысқа қашықтыққа тасымалдау үшін қолданылады. Конвейерлер көлденең немесе көлбеу 20° бұрышпен және тік немесе көлбеу бұрышпен орындалады. Технологиялық процестің ыңғайлылығы үшін көлбеу конвейерді таңдаған жөн.
1 - электр қозғалтқышы; 2, 4 - жалғастырғыш муфталар; 3 - редуктор; 5 - бас подшипник; 6 - қарау люгі; 7 - науа;8 - аралық подшипник; 9 - тиеу келте құбыры; 10 - артқы подшипник; 11 - бұрандасы бар білік; 12 - аралық түсіру келте құбыры; 13 - алдыңғы түсіру келте құбыры келтеқұбыр
2.3 сурет - Бұрандалы конвейер
Таспалы конвейерлер - бұл көлік машиналарының ең көп таралған түрі, олардың барлығы үздіксіз жұмыс істейді. Ол жоғары сапалы отын тамақ өнеркәсібінде қолданылады және әртүрлі сусымалы материалдарда қолданылады (Жарма, қызылша, қызылша чиптері, торттар және т.б.) олар тасымалдау кезінде қолданылады.) және жүк (сөмкелер, қораптар, қораптар және т. Біздің жағдайда қатты тұрмыстық қалдықтарды тасымалдау үшін жалпақ конвейер таспасын қолданамыз.
Қатты тұрмыстық қалдықтарды тасымалдау үшін тарту және көтеру корпусы бар ені 300-ден 3000 мм-ге дейін резеңке мата таспасы бар жалпы мақсаттағы конвейер таспасы қолданылады.
Таспалы конвейерлер жоғары өнімділікпен, дизайнның қарапайымдылығымен, материалдың аз сыйымдылығымен, жұмыс сенімділігі мен пайдалану ыңғайлылығымен, энергияны аз тұтынумен сипатталады.
2.1.2 Манипулятордың түрлері
Робот манипулятор - бұл кеңістіктегі әртүрлі заттардың қарапайым қозғалысынан бастап күрделі хирургиялық операцияларға дейін көптеген тапсырмаларды орындауға арналған адам қолының қозғалыстарына ұқсас қозғалыстарға еліктейтін құрылғы. Манипуляторлардың көптеген түрлері бар, олар жүк көтергіштігі, басқару әдісі, орнату әдісі, қозғалу мүмкіндігінің болуы және сәйкесінше қозғалу әдісімен қолданылатын ұтқырлық дәрежелерінің санына байланысты ерекшеленеді. Барлық осы критерийлер манипуляторды пайдалану мақсатына қарай таңдалады. Төменде дизайн бойынша ерекшеленетін манипуляторлардың негізгі түрлері келтірілген:
Декарттық манипуляторлар - бұл бір-біріне перпендикуляр орналасқан қозғалыс осьтерінен тұратын құрылым. Осы типтегі манипуляторлар қосылыстардың аздығына байланысты құрылымның қаттылығына ие. Сонымен қатар, мұндай манипуляторлардың кемшілігі-икемділіктің толық болмауы, бұл оларды қозғалыста айтарлықтай шектейді. Бұл кемшіліктерді түзетуге SCARA манипуляторларын жасаған инженерлер қол жеткізді, олар бұрынғыдан айырмашылығы көлденең икемділікке ие болды. Жоғарыда сипатталған манипуляторлар негізінен құрастыру өндірісінде қолдануды тапты.
2.4 сурет - Декарттық манипулятор
Топсалы манипуляторлар полярлық координаттар жүйесін құрайтын бірнеше сілтемелер болып табылады. Манипулятордың бұл түрі өте жоғары икемділікке ие, бұл оларға жұмыс аймағында кез-келген позицияны алуға мүмкіндік береді. Топсалы манипуляторлар көптеген салаларда қолданылады: дәнекерлеу, аз инвазивті хирургия және т. б.
2.5 сурет - Топсалы манипулятор
Цилиндрлік координаттар жүйесіндегі манипулятор - объектінің орнын жақсы анықтау үшін екі сызықты ось бойымен қозғалатын және бір айналмалы буыннан тұрады. Бұл манипулятор жоғары дәлдікпен және басқарудың қарапайымдылығымен сипатталады, бірақ жылжымалы біліктің күрделі дизайнына ие.
2.6 сурет - Цилиндрлік координаттар жүйесіндегі манипулятор
Полярлық координаталар жүйесіндегі манипулятор - объектінің орналасуын анықтау үшін бір жылжымалы буыннан және екі айналмалы буыннан тұрады. Мұндай манипулятор әдетте кішкентай, ықшам құрылымға ие, бірақ тепе-теңдікке байланысты мәселелерге ие және иық ұзындығына байланысты қателіктер жіберуі мүмкін.
2.7 сурет - Полярлық координаталар жүйесіндегі манипулятор
Алайда, жоғарыда сипатталған манипуляторлар дизайнының барлық түрлері бір-бірімен байланысқан байланыстардың ашық тізбегі болып табылады, олардың аттары адам қолының бөліктеріне ұқсас (иық, білек, шынтақ ,қол, саусақтар, буын және т. б.).
2.8 сурет - Манипулятордың құрылымдық схемасы
Дипломдық жобада топсалы манипулятор таңдалды, ол бұрыштық координаттар жүйесінде жұмыс істейді, аудармалы кинематикалық байланыстарды пайдаланбайды, яғни ол тек айналмалы кинематикалық жұптардан тұрады. Оның басты артықшылығы-ол әлдеқайда үлкен қызмет көрсету аймағына ие, қажетті операцияларды орындау үшін кез-келген бұрыштағы кедергілерді айналып өте алады.
2.2 Манипулятор басқару объекті ретінде
Манипулятор алты дәрежелі еркіндікке ие және COM интерфейсі арқылы компьютерге қосылған басқару контроллері бар. Веб-камера штативке тігінен бекітілген.
Жүйенің кірісі - бұл камераның жұмыс аймағындағы объектілердің орналасуы, сондай-ақ манипулятор орындауы керек әрекеттер тізбегін анықтайтын оператор енгізген бағдарлама.
Шығу деректері - белгілі бағдарламаға сәйкес шаблондарға сәйкес келетін табылған контурлардың тізімі, сондай-ақ белгіленген нысандары бар сурет.
2.9 сурет - Манипуляторды басқарудың құрылымдық сұлбасы
Веб-камера жұмыс аймағын жоғарыдан көру үшін орнатылған. Камераны оның көру өрісі манипулятор қол жеткізе алатын аймақты қамтитындай етіп орналастыру мағынасы бар. Компьютер USB интерфейсі арқылы веб-камерадан берілетін суретті өңдейді. Өңдеу нәтижесі-басқару контроллеріне берілетін анықталған объектінің түрлендірілген координаттары. Координаттар өзгермелі жадта сақталады және серво жетектері үшін басқару сигналдарын қалыптастыру үшін қолданылады. Манипуляторды басқару жеке пернетақтаның көмегімен қолмен де қол жетімді. Басқару сигналдары манипуляторды ұстап алу көрсетілген объектінің үстіне орнатылатындай етіп серво жетектерін қабылдамайды.
2.3 Манипулятордың траекториясын анықтау есебін шешу
2.3.1 Бір сегменттік траектория
Роботты берілген конфигурациялармен бір нүктеден екінші нүктеге жылжыту мәселесін қарастырамыз. Сонымен қатар, тек шекаралық жағдайлар бастапқы деректер ретінде әрекет етеді, яғни уақыттың бастапқы және соңғы сәттеріндегі жалпыланған координаттар, жылдамдықтар мен үдеулер. Бұл жағдайда бүкіл траектория бірыңғай сегмент болады, өйткені ешқандай аралық талаптар қойылмайды. Сондықтан есептеу салыстырмалы қарапайымдылығына байланысты уақытты нормалау қажет емес.
Тапсырма шартына сәйкес әр i буын үшін келесі шекаралық шарттарды жазамыз (бұдан әрі индекс төмендетілді):
qit0=ϑ0, q՝it0= ϑ0, q՝՝it0= α0, (2.1)
qit1= ϑ1, q՝it1= ϑ1, q՝՝it1= α1. (2.2)
Алты шарт болғандықтан, яғни алты белгілі мән болғандықтан, матрицалық теңдеуді шешу үшін сәйкесінше алты белгісіз коэффициенттерден тұратын көпмүшенің осы түрін таңдау керек. Сонымен, біздің жағдайымыз үшін біз алты коэффициенті бар бесінші дәрежелі полиномды таңдаймыз:
ϑ (t) = a5t5+a4t4+a3t3+a2t2+a1t+a0 (2.3)
Жалпыланған жылдамдықтар мен үдеулердің интерполяциясы үшін (2.3) бірінші және екінші туындыларды аламыз:
ϑ՝(t) = ν (t) = 5a5t4+4a4t3+3a3t2+2a2t+a1,
ϑ՝(t) = α (t) = 20a5t3+12a4t2+6a3t+2a2.
Енді біз көпмүшелерді шекаралық шарттармен байланыстыра отырып, алты теңдеулер жүйесі құрамыз.
ϑ0 = a5t05+a4t04+a3t03+a2t02+a1t0+a0ν 0 = 5a5t04+4a4t03+3a3t02+2a2t0+a1α 0 = 20a5t03+12a4t02+6a3t0+2a2ϑ1 = a5t15+a4t14+a3t13+a2t12+a1t1+a0ν 1 = 5a5t14+4a4t13+3a3t12+2a2t1+a1α 1 = 20a5t13+12a4t12+6a3t1+2a2
Матрицалық түрде теңдеулер жүйесін қайта жазамыз.
ϑ0ν 0α 0ϑ1ν 1α 1 = t0 5 t04 t03t02t015t044t033t02 2t01020t0312t026t0200t15t14t13t12t1 15t144t133t122t11020t1312t126t1200 a5a 4a 3a2a1a 0
Белгісіз коэффициенттердің векторын табуға болады.
a5a 4a 3a2a1a 0=t0 5 t04 t03t02t015t044t033t02 2t01020t0312t026t0200t15t14t13t12t1 15t144t133t122t11020t1312t126t1200- 1ϑ0ν 0α 0ϑ1ν ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz