1.2 Выбор и обоснование технических средств автоматизации.

Контроль температуры в коптильной камере

_{Стабилизируем температуру с диапазоном в нормальном режиме} 73...75 ^оС.

Выбираем прибор ОВЕН МПР51-Щ4 с диапазоном -50...+200°С и классом точности 0,25.

Погрешность датчика Δ= , т.е. меньше допустимого по технологии отклонения.

Программный задатчик ОВЕН МПР51-Щ4 предназначен для управления многоступенчатыми температурно-влажностными режимами технологических процессов при производстве мясных и колбасных изделий, в хлебопекарной промышленности, в инкубаторах, термо- и климатокамерах, варочных и сушильных шкафах, при сушке древесины, изготовлении железобетонных конструкций и пр.

Прибор выпускается в щитовом корпусе типа Щ4:

•измеритель-регулятор температуры и влажности;

•измеритель-регулятор температуры и разности температур;

•двухканальный измеритель-регулятор температуры с дополнительным каналом сигнализации.

Регулятор температуры и влажности используется для:

•Сушильных камер;

•Печей;

•Расстоечных шкафов;

•Термо- и климатокамер;

•Коптилен;

•Инкубаторов;

•Производства мясных и колбасных изделий;

•Сушки леса;

•Изготовления железобетонных конструкций.

Рисунок 2 – Регулятор температуры и влажности ОВЕН МПР51-Щ4

Контроль давления воды в трубопроводе

Манометры это механические устройства, служащие для измерения избыточного давления воды, пара, масла, эмульсий и различных газов величиной до нескольких десятков и даже сотен атмосфер.

Различают три типа давлений: атмосферное, избыточное и абсолютное. Атмосферное давление это давление столба воздуха земной атмосферы на поверхность земли и все, что на ней находится. Атмосферное давление присутствует всегда и везде, но человек не ощущает его, так как оно компенсируется внутренним давлением в теле человека. Атмосферное давление постоянно меняется, для Уральского региона оно может быть принято в среднем равным 98,1101 кПа. Избыточное давление это давление среды (воды, пара, газа и т.п.) внутри трубопровода. Если давление в трубопроводе больше чем атмосферное, то говорят, что трубопровод находиться под давлением. Если давление в трубопроводе меньше атмосферного, значит атмосфера внутри трубопровода разряжена. Абсолютное давление это сумма избыточного давления в трубопроводе и атмосферного давления.

Приборы, рассчитанные на измерение избыточного давления, в случае когда давление в трубопроводе равно атмосферному показывают ноль. Если атмосфера внутри трубопровода разряженная, то показания приборов принимают отрицательные значения. Приборы, рассчитанные на измерение абсолютного давления, в случае когда давление в трубопроводе равно атмосферному показывают около 100 кПа. Если атмосфера внутри трубопровода разряженная, то показания приборов стремятся к нулю.

Манометр работает следующим образом: давление среды через присоединительный штуцер поступает внутрь изогнутой медной трубки овального сечения. Под действием этого давления трубка стремиться распрямиться. Перемещение трубки через тягу и коромысло передается на подпружиненную ось со стрелкой. Стрелка поворачивается вслед за перемещением трубки, показывая действующее давление.

Измерительная система помещается внутрь корпуса со шкалой. Корпуса манометров служащих для измерения давления воды часто делают герметичными и дополнительно заполняют глицерином для гашения виброударов и уменьшения тремора (дрожания) стрелки. Для уменьшения воздействия гидроударов на манометры они подключаются к процессу через демпфирующие трубки Перкинса. Для защиты манометра от гидроударов и бросков давления можно также использовать кнопочный клапан. В этом случае манометр соединяется с процессом и показывает действующее значение давления только при нажатии кнопки на клапане.

Рисунок 3 – Манометр

Контроль разрежения в камере

Предлагаемые датчики вакуума по принципу действия можно разделить на несколько основных групп: деформационные, тепловые и ионизационные.

Деформационные вакуумметры непосредственно измеряют реальную силу воздействия газа на чувствительный элемент датчика и охватывают диапазон давления от атмосферы до 1 мбар (до 10-4 мбар при использовании мембранно-емкостных датчиков). К механическим вакуумметрам относятся стрелочные, тензорезисторные, мембранно-емкостные датчики.

Показания таких датчиков не зависят от рода газа, так как используются прямые методы измерения.

В основе работы тепловых вакуумметров лежит измерение тепловой проводимости газа, зависящей от давления газа. К таким вакуумметрам можно отнести датчики Пирани, термопарные и конвекционные. Тепловые датчики способны измерять давление от атмосферы до 10-4 мбар. Датчики такого типа не рекомендуется использовать для измерения давления сред с высоким содержанием паров воды.

К ионизационным вакуумметрам относятся вакуумные датчики с холодным катодом (ячейка Пеннинга) или с накаленным катодом. Вакуумметры такого типа ионизируют газ и измеряют полученный ионный ток. Такие датчики можно применять для измерения давления от 10-2 до 5•10-12 мбар.

Ввиду наличия разогретых частей в тепловых и ионизационных вакуумметрах, невозможно их использовать для измерения давления взрывоопасных газов. Как тепловые, так и ионизационные датчики измеряют давление косвенно, в результате этого они имеют следующие недостатки:

Более высокую погрешность, чем механические датчики;

Зависимость показаний давления от рода газа.

Для удобного измерения давления в вакуумной камере в широком диапазоне от атмосферы до 10-10 мбар применяются широкодиапазонные датчики. Они представляют собой комбинацию ионизационного и теплового датчика, совмещенных, как правило, в одном приборе.

Рисунок 4­– Вакуумные датчики

Контроль концентрации дыма в коптильной камере

Для контроля концентрации дыма используют фотоэлектронные приборы. Фотоэлектронные приборы - электровакуумные или полупроводниковые приборы, преобразующие энергию электромагнитного излучения оптического диапазона в электрическую (фотоэлементы, фотоэлектронные умножители, передающие электронно-лучевые приборы и др.) или преобразующие изображения в невидимых (инфракрасных, ультрафиолетовых, рентгеновских) лучах в видимые изображения (напр., электронно-оптические преобразователи).

Рисунок 5 – Фотоэлектронные приборы

Контроль влажности в камере

Измеритель влажности воздуха ИВА-6Б. Предназначен для измерения относительной влажности и температуры воздуха в жилых, складских и производственных помещениях, в свободной атмосфере, а также для измерения влагосодержания неагрессивных технологических газов.

Рисунок 6­– Измеритель влажности воздуха ИВА-6Б

Области применения измерителя влажности воздуха ИВА-6Б:

-измерение параметров микроклимата в производственных помещений, в испытательных лабораториях, складских помещениях;

-контроль влажности воздуха в полиграфической промышленности;

-контроль влажности в расстоечных шкафах на хлебопекарных предприятиях;

-камеры сушки колбас;

-текстильная промышленность;

-системы безопасности атомных электростанций;

-системы вентиляции и кондиционирования зданий и сооружений, системы метеонаблюдения;

-оборудование осушки воздуха и технологических газов, в т.ч. глубокая осушка;

-контроль процессов сушки, хранения продукции..

Особенности конструктивного исполнения измерителя влажности воздуха ИВА-6Б:

Термогигрометр состоит из блока индикации и измерительного преобразователя влажности и температуры типа ДВ2ТСМ.

Щитовое исполнение блока индикации с лицевой панелью 48х96 мм, питание ~220В.

Измерительный преобразователь подключается к блоку индикации двухпроводным кабелем длиной до 300 м.

Представление измеренного значения влажности газа в различных единицах: относительная влажность (%), массовая концентрация влаги (г/м3, г/кг сух. воздуха) и точка росы/инея ( ºС).

Реализована возможность коррекции показаний точки росы (инея) от давления анализируемого газа и приведения показаний к нормальным условиям по показаниям преобразователя давления или при задании величины давления "вручную".

Подключения измерительного преобразователя давления ДДИ-СМ осуществляется в составе пробоотборного устройства ПДВ-5.

Наличие двух релейных выходов (5А, ~220В) с программируемыми порогами срабатывания по задаваемому измерительному каналу.

Возможность установки двух гальванически развязанных программируемых токовых выходов (0-5 или 4-20 мА) или цифрового выхода (RS232 или RS485) с протоколом обмена MODBUS.

1.3 Схема автоматизации процесса сырокопченых колбас (автоматизация коптильной камеры).

Коптильную камеру перед загрузкой прогревают. Сначала продукт подсушивают в течение за­данного времени, а затем температуру в коптильной камере доводят до значения, необходимого для проведения процесса копчения. Ка­мера может работать в режимах горячего (50 °С) и холодного (20 °С) копчения. Продолжительность копчения определяется видом про­дукта. Температурный режим поддерживается дымовоздушной смесью, нагреваемой в калориферах, и холодной водой.

Комплекс приборов коптильной камеры обеспечивает автома­тический контроль всех производственных параметров и про­граммное управление технологическим процессом.

Схема автоматизации коптильной камеры, приведенная на рисунке 7, предусматривает контроль разрежения в камере, контроль и регулирование давления пара и воды в трубопроводах, плотности дыма в камере, температуры дымовоздушной смеси, программное управление циклом горячего и холодного копчений, местное и дис­танционное управление электродвигателями.

Разрежение в коптильной камере контролируется вакуумметром 4-1, давление пара — манометром 5-1, а его регулирование осуще­ствляется регулятором прямого действия 8-1, установленным на трубопроводе подачи пара в калорифер. Давление воды в трубопро­воде контролируется манометром 6-1, а регулирование осуществля­ется регулятором прямого действия 9-1, установленным на трубо­проводе подачи воды в калорифер.

Концентрация дыма в коптильной камере определяется фотоэлектрическим прибором 7-4 со станцией управления в комплек- те с датчиком 7-1, нормирующим преобразователем 7-2, электро- пневматическим преобразователем 7-3 с сигнализацией. Сигналы с помощью преобразователя 7-6подаются на световые табло HL5 и HL6. Плотность дыма в коптильной камере регулируется усторойством 7-5.

В контур регулирования входят все перечисленные устройства контроля, за исключением преобразователя 7-6 и регулирующего клапана с мембранным приводом. Байпасная панель 7-7 служит для дистанционного управления приводом 7-8.

Температура дымовоздушной смеси контролируется маномет­рическим термометром 3-2с термобаллоном, установленным в ка­мере. Прибор 3-2 передает пневматический сигнал вторичному прибору 3-3. Температура регулируется позиционным пневмати­ческим регулятором 3-4.

В контур регулирования входятбайпасные панели 3-6 и 3-7, пре­образователи 3-5, 3-8 и регулирующие клапаны 3-9 и 3-10с мемб­ранным приводом, установленные на трубопроводе подачи воды и пара.

Программное управление циклом горячего копчения осуществ­ляется командными приборами 1-1 и 2-1, управляющими исполни­тельными механизмами 3-9и 3-10. Переключатель управления SA1 служит для подключения приборов 1-1 или 2-1 при выборе цикла копчения. Байпасные панели 3-6, 3- 7 предназначены для дистан­ционного управления исполнительными механизмами 3-9и 3-10.

Световые табло HL1 и HL2 сигнализируют о подключении при­боров 1-1 или 2-1.

Местное управление электродвигателями вентилятора выброса отработанной дымовоздушной смеси и вентилятора подачи дыма и рециркуляционной смеси производится кнопками управления SB1 и SB2, а дистанционное управление — кнопками SB3и SB4.

Лампы HL3 и НL4 сигнализируют о работе электродвигателей. Опробование сигнала производится кнопкой SB5, а снятие его — кнопкой SB6. Работа электродвигателей вентиляторов блокируется переключателем SA2. Звуковой сигнал НА оповещает о предельном значении параметра.

В результате автоматизации коптильной камеры улучшаются са­нитарные условия в производственных помещениях, снижается се­бестоимость продукции и повышается производительность труда.

Рисунок 7 – Схема автоматизации коптильной камеры