Автоматизация в пищевой промышленности

В пищевом производстве представлены как аппараты непрерывного, так периодического действия. В целом автоматизация аппаратов пищевого производства сходна с автоматизацией химического производства, так как процесс производства пищевых продуктов – это сложный химико-технологический процесс. К особенностям автоматизации можно отнести применение электроавтоматики, применение регулирующих органов с пневмоприводом характерно лишь для производств, где сжатый воздух используется для целей производства и имеется мощный компрессор для производства сжатого воздуха. Например, при автоматизации производства пива часто используют клапаны с пневмоприводом, так как сжатый воздух в данном производстве используется также для выдува ПЭТ бутылок.

При автоматизации пищевых производств особые требования предъявляются к выбору средств автоматизации. В качестве датчиков желательно применять бесконтактные датчики (не имеющие контакта с измеряемой средой), например, радарные уровнемеры, индукционные расходомеры и т.д. В качестве регулирующих органов необходимо применять клапаны, задвижки, заслонки, специально разработанные для пищевых производств, например, футерованные клапаны.

В качестве примера рассмотрим схему автоматизации танка брожения пива. Танк брожения – это закрытый аппарат цилиндрической формы, снабженный охлаждающим змеевиком и патрубками для ввода сусла и слива молодого пива. В змеевик подается хладоагент (пропиленгликоль) с температурой -5 °С. Процесс брожения длится 10 суток при температуре 6 ± 1 °С и при атмосферном давлении. Процесс протекает в 3 стадии. Первая стадия – это заполнение танка суслом до уровня 90% от высоты Н танка (1 контур); вторая стадия сбраживания при температуре 6 ± 1 °С в течение 10 суток. Третья стадия – это слив молодого пива в танки дображивания.

 

 

Рис. 12. Развернутая схема автоматизации танка брожения пива

 

На рис. 12 представлена развернутая схема автоматизации. Выбранные приборы и средства автоматизации представлены в спецификации (табл. 9). На пищевую среду (пиво) применим специальные клапаны – футерованные
(поз. 1б, 1в), на хладоагент – пропиленгликоль применим типовой клапан из нержавеющей стали (поз. 2 б).

 

Таблица 9

Спецификация на приборы и средства автоматизации

Номер поз. по схеме	Наименование и краткая характеристика прибора	Тип прибора	Количество	Примечание
Многофункциональный контроллер МФК, работающий совместно с ПЭВМ
1а	Уровнемер радарный, диапазон измерения 0,6 ¸ 5 м, токовый сигнал на выходе 4 ¸ 20 мА	УЛМ-31
2а	Термометр сопротивления платиновый токовый сигнал на выходе 4 ¸ 20 мА, 0 ¸ 100 °С	ТСПУ Метран 276
1б,1в	Футерованный регулирующий клапан с электроприводом МЭПК, Ру = 1,6 МПа; dу = 50 мм, t среды до 225 °С	МИЭФ-Э 101 50 25,0 Л УХЛ (1)
2б	Клапан регулирующее-отсечной с электроприводом МЭПК, Ру = 1,6 МПа; dу = 25 мм, t среды до 225 °С	КМРО.Э 101 НЖ 25 4,0 Л УХЛ (1)

 

4. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПЛЮСОВКИ

(пояснительная записка)

 

В работе рассмотрена система автоматического управления плюсовкой (ванна для пропитки ткани аппретом) с применением микропроцессорного контроллера ТКМ-52. Нанесение аппрета (специальная пропитка, имеющая сложный состав) одна из основных операций заключительной отделки тканей, в результате которой ткань приобретает ряд ценных свойств: износоустойчивость, безусадочность, несминаемость и т.д. Плюсовка имеет змеевик, в который подается пар для поддержания температурного режима. После плюсовки ткань отжимают, для чего к отжимным валам подается сжатый воздух.

Для качественного ведения процесса необходимо контро­лировать и регулировать ряд параметров, определенных заданием на проектирование системы автоматизации (табл. 10). Для создания САУ применим новейший отечественный РС совместимый контроллер средней информационной мощности
ТКМ-52. Данный контроллер предназначен для сбора, обработки информации, реализации функции контроля, программно-логического управления, регулирования, противоаварийных защит и блокировок и мо­жет работать как автономное устройство управления. Кроме того, возможно его использование в качестве локального устройства управления в составе сложной распределенной системы управления.

Работой предусмотрено, что информация о значени­ях параметров поступает на пульт управления инженера-технолога, причем информация о ходе технологического процесса может фиксиро­ваться на видеотерминале; наиболее важная часть информации может выводиться на печатающее устройство. Поступающая информация ана­лизируется инженером-технологом и при необходимости им вносятся коррективы в процесс управления. Автоматическая система управления технологическим процессом представлена на схеме и включает в себя три контура регулирования и один контур контроля (рис. 13).

В качестве датчиков (табл. 11) применим датчики фирмы «Метран», обладающие унифицированным токовым сигналом на выходе 4-20мА, в качестве регулирующих органов применим малогабаритные клапаны (d_у до 200 мм) с пневмоприводом фирмы «ЛГ автоматика». Клапаны выберем НЗ – нормально закрытые, т.е. при отсутствии командного давления воздуха проходное сечение полностью закрыто. Разберем работу второго контура регулирования. Уровень в плюсовке измеряем уровнемером Метран - 150 - L (поз. 2а). Унифицированный сигнал с уровнемера (4 ¸ 20 мА) поступает на аналоговый вход контроллера ТКМ - 52, где вырабатывается управляющее воздействие согласно ПИ закону регулирования. Управляющее воздействие с аналогового выхода контроллера поступает на электропневмопозиционер Sipart PS2 и затем на клапан малогабаритный регулирующий КМР (поз. 2б). Клапан установлен на линии подачи аппрета в плюсовку, изменяя подачу аппрета, мы тем самым стабилизируем уровень в ванне. Также информация об уровне в плюсовке поступает на видеотерминал ПЭВМ, где контролируется инженером-технологом.

 

Таблица 10

Задание на проектирование системы автоматизации

№ п/п

Наименование параметра, место отбора измерительного импульса

Заданное значение параметра, допустимые отклонения

Отображение информации

Регулирование

Наименование регулирующего воздействия, место установки регулирующего органа. Условный проход трубопровода

Характеристика среды в местах установки

по-ка-зание

ре-гистрация

суммирование

сигнализация

датчиков

регулирующих органов

агрес- сивная

пожаро- и взрыво-опасная

агрес- сивная

пожаро- и взрыво-опасная

1

Температура раствора

40 ± 2° С

+

-

-

-

+

Изменение подачи пара в змеевик

нет

нет

нет

нет

Уровень раствора в плюсовке

1,2 ± 0,2 м

+

-

-

-

+

Изменение подачи аппрета

нет

нет

нет

нет

Давление подачи сжатого воздуха к отжимным валам

0,5 ± 0,05 МПа

+

-

-

-

+

Изменение подачи сжатого воздуха

нет

нет

нет

нет

Давление на паропроводе к змеевику

0,6 ÷ 0,7 МПа

+

-

-

+

-

-

нет

нет

-

-

 

 

 

Рис. 13. Развернутая схема автоматизации плюсовки

 

Таблица 11