3. Автоматизация смешивания

Для смешивания двух н более потоков жидких или сыпучих компонентов применяются смесители периодического или непре­рывного действия. Смесители снабжаются мешалками для уско­рения смешивания и обеспечения равномерного состава смеси.

Как объект автоматизации смеситель по каналу «расход вход­ного компонента — показатель качества смеси» может рассмат­риваться как статический объект регулирования с запаздыванием или без него. Наличие запаздывания, а также инерционность процесса смешивания зависят от физических параметров ком­понентов смеси и эффективности перемешивания. Возмущающие воздействия, вызывающие отклонения качества смеси от требуе­мого. связаны с изменениями расходов компонентов смеси, а также их свойств. Регулирующими воздействиями являются из­менения расхода подаваемых компонентов. Простейшая С А сме­сителя предусматривает стабилизацию расхода каждого компо­нента на заданном значении. Если расход одного из компонен­тов невозможно стабилизировать, то расходы других должны изменяться регулятором соотношения в заданной пропорции но отношению к нему в целях поддержания заданного состава смеси.

В схеме на рис. 7.2 расходы компонентов К! и К2. формирую­щих заданную смесь, измеряются расходомерами 1-1 и 2-1. На щите размещены вторичные показывающие и самопишущие приборы 1-2. 2-2, результаты измерений с которых подаются на регулятор соотношения 1-3. Через панель дистанционного управ­ления 1-4 (содержит ключи выбора режима н дистанционного управления) регулятор воздействует на исполнительный меха­низм 1-5 регулирующего клапана ведомого компонента К2 в зависимости от расхода ведущего компонента А/.

В случае, когда возможно непрерывное измерение качества смеси, может быть использована двухконтурная АСР с коррекци­ей по качеству смеси Качество смеси измеряется анализатором

2. 1. контролируется на щите прибором 3-2 н передается на кор­ректирующий регулятор 3-3, который изменяет заданное соотно­шение расходов на регуляторе 1-3. Схема автоматизации пре­дусматривает также регулирование расхода компонента KI в зависимости от уровня в смесителе. Уровень измеряется дат­чиком 4-1 и регулируется регулятором 4-2, который через панель дистанционного управления 4-3 воздействует на исполнительный механизм 4-4 регулирующего клапана компонента К1.

Рис. 7 2. Схема аатматилацин процесса смешнпаиия

В пищевой промышленности чаще всего используются сушил­ки с конвективным подводом тепла (распылительные, с кипящим слоем, барабанные, конвейерные). Наилучшими схемами автома­тического регулирования сушки являются такие, когда можно ав­томатически измерять влагосодержание высушиваемого материа­ла на выходе из аппарата. При этом регулирование корректиру­ется по выходному влагосодержанию материала, что обеспечи­вает его стабилизацию на заданном уровне.

В большинстве случаев невозможно получить информацию о значении выходного влагосодержания материала ввиду отсут­ствия влагомеров для текущего измерения влажности в потоке материала. Поэтому приходится применять косвенный метод, ос­нованный на функциональной связи влагосодержания материала с важнейшими параметрами сушки: температурой и относитель­ной влажностью сушильного агента.

В аппаратах, где сушка длится довольно долго (более 1 ч), начальные параметры высушиваемого материала оказывают на процесс значительно меньшее влияние по сравнению с парамет­рами сушильного агента. Поэтому считают, что стабилизация параметров сушильного агента обеспечивает стабилизацию влажности материала (при постоянной продолжительности его пребывания в сушилке). Поскольку температура и относитель­ная влажность сушильного агента (воздуха) взаимосвязаны, це­лесообразно применение АСР температуры воздуха, заданное значение которой изменяется в зависимости от его относительной влажности.

В сушильных установках наиболее эффективным регулирую­щим воздействием является изменение притока тепла. Наряду с ним могут быть использованы изменения интенсивности замены отработанного воздуха свежим, скорости обтекания материала воздухом, скорости перемещения материала в сушильном про­странстве.

Барабанная сушилка как объект управления характеризуется большими постоянными времени и значительным запаздыванием, определяемым временем прохождения материала через барабан (до I ч), поэтому использование температуры теплоносителя и влажности материала на выходе из сушильного барабана в ка­честве регулируемой величины в ряде случаев не представля­ется возможным. Регулирование теплового режима сушки в ба­рабанной сушилке (рис. 7.3) осуществляется двумя АСР,

Первая АСР предназначена для поддержания на заданном уровне температуры теплоносителя в смесительной камере /// воздействием на расход воздуха, поступающего в барабан II. Датчик 3-1 контролирует температуру в передней части бараба­на. Сигнал с датчика передается вторичному прибору 3-2 и ре­гулятору 3-3, который управляет исполнительным механизмом

2. 4 дроссельной заслонки на линии подачи воздуха к вентилятору VI. При этом одновременно изменяется подача воздуха, необхо­димого для сгорания газа, а также воздуха, поступающего в сме­сительную камеру.

Рис. 7.3. Схема автоматизации барабанной сушилки

Вторая АСР поддерживает тепловой режим сушки изменени­ем подачи газа в топку IV в зависимости от температуры внутри барабана II в таком его сечении, где запаздывание мало и уже произошло испарение значительной части влаги, так что можно судить о процессе сушки в аппарате. Сигнал от датчика 2-1 передается на щит вторичному прибору 2-2 через токосъемное устройство, включающее два вращающихся вместе с барабаном кольца н два ролика с щетками, к которым присоединяются про­вода, идущие к вторичному прибору. Процесс регулирования осуществляется следующим образом. Если подача сырья или его влажность возрастают, то температура теплоносителя внутри барабана снижается и регулятор 2-3 увеличивает подачу газа (исполнительный механизм 2-4). Это повышает температуру теп­лоносителя. в результате чего регулятор 3-3 увеличивает расход воздуха, пока температура внутри барабана не примет заданное значение. Работа этих двух регуляторов взаимосвязана.

Схемой предусмотрена стабилизация давления газа перед топкой. В эту АСР входят датчик давления 4-1 — манометр с выходным преобразователем, вторичный прибор 4-2 н регуля­

тор 4-3, управляющий механизмом 4-4 заслонки на линии подачи газа в форсунку V. В схеме предусмотрена также АСР разреже­ния в гопке путем изменения производительности дымососа I. В нее входят датчик разрежения 1-1, вторичный прибор 1-2 и регулятор 1-3.

При измерении температуры в передней части барабана ре­гулятор не всегда получает достаточную информацию о ходе сушки. Во многих случаях поэтому используется каскадная АСР, в которой регулируется температура теплоносителя на выходе из барабана, а ее заданное значение корректируется в зависи­мости от температуры в середине барабана (см. п. 5.4).

Распылительные сушилки применяются для сушки кофейного экстракта, меланжа, дрожжевой суспензии и т. д. Основными по­казателями качества готового продукта в зависимости от вида продукта н требований, предъявляемых к нему, являются влаго- содержанне, фракционный состав, насыпная плотность или физи­ко-химические показатели (цвет, вкус и т. д.). При отсутствии приборов для непосредственного определения перечисленных по­казателей в качестве основной регулируемой величины может быть использована температура материала илн газов на выходе из установки (см. рис, 6.5).

При автоматизации других типов сушильных установок, на­пример сушилок с кипятим слоем, в качестве регулируемой ве­личины выбирается аналогично предыдущим схемам температу­ра материала в слое. В качестве регулирующего воздействия может быть принято изменение подачи материала в сушилку (если можно изменять производительность сушилки), расхода теплоносителя и входной температуры теплоносителя.