ВВЕДЕНИЕ

В современном промышленном производстве все большее значение придаёт автоматизация. Усложняется оборудование и технологические процессы, повышаются требования к качеству и надёжности выпускаемой продукции. Управление технологическими комплексами вообще невозможно без средств автоматизации. Она способствует росту производительности труда.

Распылительные сушильные установки широко применяются в пищевой промышленности для обезвоживания жидких и пастообразных биополимерных систем при производстве сухих дисперсных материалов. Совершенствованию энергоемкой операции сушки уделяется значительное внимание, т. к. обезвоживание в большей степени определяет стоимость готового продукта и, кроме того, оказывает влияние на качественные показатели товарной продукции. Практический интерес представляют результаты исследований по разработке и внедрению рациональных конструкций распылительных сушилок, позволяющих реализовать на практике нестационарные аэродинамические режимы при сушке. Для ряда жидких пищевых растительных материалов технология сушки распылением применяется ограниченно, т. к. не обеспечивает надежное, эффективное и качественное высушивание

 Наиболее распространенным методом, применяемым для получения мелкодисперсной пищевой продукции, является воздушная сушка. Процесс сушки пищевого сырья с получением высококачественных порошков осуществляется распылительными сушилками с прямоточным, противоточным и смешанным движением сушильного агента - воздуха.

Современная тенденция развития сушильной технологии - обеспечение максимальной интенсификации процессов распылительной сушки при одновременном улучшении качества высушиваемого материала.

Недостатки существующих распылительных сушилок - большие габаритные размеры и значительные энергозатраты, ограниченная возможность оперативного влияния на протекание процесса сушки, низкая пищевая ценность получаемых продуктов. Устранение этих недостатков требует разработки и внедрения оборудования на базе новых принципов с автоматизированным управлением технологическими процессами.

Приоритетным направлением исследований в области получения высококачественных молочных порошков и сохранения их пищевой ценности является применение щадящих технологических процессов, использование в аппаратах нескольких потоков сушильного агента.

В связи с вышесказанным, является целесообразным методологическое обоснование с разработкой соответствующего математического аппарата и создание распылительных сушильных установок с организованными аэродинамическими потоками сушильного агента и систем управления ими.

1. Общая характеристика объекта управления, классификация

переменных величин. Распылительные сушилки служат для сушки пастообразных и жидких материалов.

1-бункер.; 2-бурат; 3-элеватор; 4-транспортер; 5-форсунка; 6-кольцевой массопровод; 7-зонд; 8-отростки; 9-нижний конус; 10-вытяжнаятрубка; 11, 14, 26 -труба; 12-циклон-промыватель; 13-вентилятор; 15-пропеллерная мешалка; 16-сборник; 17-двухплунжерный насос; 18-шаровая мельница; 19-отстойник; 20- сетчатый стакан; 21-сливная труба; 22-массопровод; 23-башня; 24- крыша; 25-плоская крыша; 27-асбестовая прокладка; 28- кольцевое ребро; 29- песочный затвор;

30-болты; 31-газовая горелка. 

Работа распылительной сушилки, работающей при параллельном токе газа и частиц. Нагретый воздух поступает в верхнюю часть камеры . Здесь он встречается с каплями или кусочками материала, распыляемого вращающимся диском или другим устройством. Благодаря развитой поверхности соприкосновения материала с газом, сушка протекает очень быстро - на лету, и на дно сушилки падает уже полностью высушенный материал. Отсюда он скребками подается в разгрузочный шнек или другое герметизированное разгрузочное устройство. Воздух, насыщенный паром, отсасывается вентилятором из нижней части сушилки через рукавные фильтры или другой пылеулавливающий аппарат. Параллельный ток создает возможность применять для сушки высокую температуру газа, увеличивая скорость сушки, без перегрева высушиваемого материала. Несмотря, однако, на большую скорость процесса (количество испарившейся воды в единицу времени с единицы поверхности материала), интенсивность работы распылительных сушилок (количество испарившейся воды в единицу времени в единице объема аппарата) невелика, поскольку на единицу объема аппарата одновременно приходится сравнительно небольшая масса материала. При работе распылительных сушилок наблюдается большой унос высушенного материала газами, т.к. материал в процессе сушки находится в мелко распыленном состоянии. Поэтому значительная часть продукта улавливается из газа в циклонах, рукавных фильтрах, электрофильтрах. Распылительные сушилки предпочтительное применение имеют в следующих случаях.

2.Анализ динамических свойств объекта управления

Динамические свойства объектов проявляются, когда возникают возмущающие воздействия на объект. Чтобы определить динамические свойства объекта, рассматривают зависимость изменения регулируемой величины при типовых возмущениях. Обычно пользуются кривой разгона.

Кривой разгона объекта называется функция изменения во времени выходного параметра переходного процесса, вызванного однократным ступенчатым возмущением на входе.

Для экспериментального определения кривой разгона необходимо:

Снимаем кривую разгона объекта которая показывает, по какому закону меняется регулируемый параметр при скачкообразной подаче возмущения со стороны нагрузки.

К кривой разгона чертится касательная до пересечения с установившемся состоянии

-определяем величину и Т₀.

-определяем коэффициент передачи объекта.

-определяем отношение к Т₀;

50

40

Т₀

40

20

С разгонной характеристики определяю следующие параметры:

коэффициент передачи объекта;

1)

запаздывание;

2) - 10 сек.

постоянная объекта;

3) Т_о - 30 сек.

выбирается регулирующее устройство;

4)

5) Rд X₁=5 кПа ; Y_в=15%

(ПИД)

Эти данные будем использовать для расчета параметров настройки регулятора.

Так как по графику изменения динамического коэффициента регулирования от отклонения вышли на определенный закон регулирования регулятор.

3. Выбор параметров управления и управляющих воздействий

В верхней части сушилки должно быть разряжение которое обеспечит необходимое движение капель шликера в камере, для данного типа сушилки разряжение должно составлять 40Па. Контролировать разряжения необходимо на входе в сушилки, перед и после циклонов.

Контролируемые параметров.

Наименование измеряемой величины	Наименование значения параметров	Среда воздей ствия.
Регулирование разряжения на входе сушилки	40Па	Газовая среда
Регулирование разряжения перед циклоном	40Па	Газовая среда
Регулирование разряжения после циклона	40Па	Газовая среда

4. Выбор контролируемых и сигнализируемых параметров

Контролю подлежат режимные и качественные переменные, характеризующие состояние технологического процесса. Особое внимание уделяется контролю пожара - и взрыва опасных процессов; процессов, указывающих вредное воздействие на здоровье человека и экологически грязных процессов. Системы контроля таких процессов должны обладать повышенной надежностью.

Сигнализации подлежат все параметры, изменения которых может привести к аварийной ситуации или серьезному нарушению технологического режима и, в конечном счете, к изменению критерия управления.

1. Давление.

2. Температура.

Влажность материала на выходе зависит от сушильного материала проходящий через сушилку также этот параметр зависит от температуры и разряжения.

5.Выбор параметров по защите и блокировке.

Блокировка и защита это совокупность методов и средств, обеспечивающих фиксацию рабочих частей (элементов) аппарата, машины или схемы (электрической) в определённом состоянии, которое сохраняется независимо от того, устранено или нет блокирующее воздействие. Блокировка повышает безопасность обслуживания и надёжность работы оборудования, обеспечивает требуемую последовательность включения механизмов и элементов устройств, а также ограничение перемещений механизмов в пределах рабочей зоны.

• Электродвигатель

• Температура

6.Выбор регулятора и определение параметров его настройки

Для определения вида регулятора (непрерывный, дискретный или импульсный) необходимо снять кривую разгона объекта.

Конкретный закон регулирования выбирается по номограммам, на которых указаны кривые выбора регулятора, мы берем с 20% переходным процессом перерегулирования.

Зная Rд и определяю закон регулирования в данном случае это ПИД закон регулирования.

Зная закон регулирования и по графика времени регулирования определяю .

А так как известно нахожу максимальное время регулирования Tр

7. Выбор средств автоматизации, приборов, управляющих устройств

Конкретные типы автоматических устройств выбирают с учетом особенностей объекта управления. В первую очередь принимают во внимание такие факторы, как пожаро- и взрывоопасность, агрессивность и токсичность сред, число параметров, участвующих в управлении, и их физико-химические свойства, а также требования к качеству контроля и регулирования.

Выбор конкретных типов автоматических устройств рекомендуется проводить, исходя из следующих соображений:

• для контроля и регулирования одинаковых параметров технологического процесса следует применять одинаковые автоматические устройства, что облегчает их приобретение, настройку, ремонт и эксплуатацию;

• следует отдавать предпочтение автоматическим устройствам серийного производства;

• при большом числе одинаковых параметров контроля рекомендуется применять многоточечные приборы и машины централизованного контроля;

• при автоматизации сложных технологических процессов следует использовать вычислительные и управляющие машины;

• класс точности приборов должен соответствовать технологическим требованиям;

• для автоматизации технологических аппаратов с агрессивными средами следует предусматривать установку специальных приборов, а в случае применения приборов в нормальном исполнении необходимо защищать их.

При выборе датчиков и приборов следует обращать внимание не только на класс точности, но и на диапазон измерения. Следует помнить, что номинальные значения параметра должны находиться в последней трети диапазона измерения датчика или прибора. При невыполнении этого условия относительная погрешность измерения параметра значительно превысит относительную приведенную погрешность датчика или прибора. Таким образом, не следует выбирать диапазон измерения с большим запасом (достаточно иметь верхний предел измерения, не более чем на 25% превышающий номинальное значение параметра).

ВЫБОР ПРИБОРОВ.

Для работы распылительной сушилки необходимо точно произвести контроль и регулирование технологических параметров.

3.1.1 Для регулирование разряжения на входе в сушилку перед и после циклонов используется.

Элемер 100 ДиВ.

Модель	1331М
Предел измерения, кПа	0,8-20

3.1.2 Выбираем контролер

ПЛК-150

Общие сведения

Конструктивное исполнение	Унифицированный корпус для крепления на DIN-рейку (ширина 35 мм), длина 105 мм (6U), шаг клемм 7,5 мм
Степень защиты корпуса	IР20
Напряжение питания: ПЛК150	90... 264 В переменного тока (номинальное напряжение 220 В) частотой 47... 63 Гц
Потребляемая мощность	6 Вт

Ресурсы

Центральный процессор	32-разрядный RISC-процессор 200 МГц на базе ядра АRМ9
Объем оперативной памяти	8 МВ
Объем энергонезависимой памяти хранения ядра CODESYS, программ и архивов	4 МВ**
Размер Retain-памяти	4 кВ***
Время выполнения цикла ПЛК	Минимальное 250 мкс (нефиксированное), типовое от 1 мс

Дискретные входы

Количество дискретных входов	6
Гальваническая изоляция дискретных входов	есть, групповая
Электрическая прочность изоляции дискретных входов	1,5 кВ
Максимальная частота сигнала, подаваемого на дискретный вход: - при программной обработке - при применении аппаратного счетчика - при применении обработчика энкодера	1 кГц  10 кГ 1 кГц

Дискретные выходы

Количество дискретных выходов	4 э/м реле
Характеристики дискретных выходов	Ток до 2 А при напряжении не более 220 В 50
Гальваническая изоляция дискретных выходов	есть, индивидуальная
Электрическая прочность изоляции дискретных выходов	1,5 кВ

Аналоговые входы

Количество аналоговых входов	4
Типы поддерживаемых унифицированных входных сигналов	Напряжение 0...1 В, 0...10 В, -50...+50 мВ Ток 0...5 мА, 0(4)...20 мА Сопротивление 0...5 кОм
Разрядность встроенного АЦП	16 бит
Внутреннее сопротивление аналогового входа: в режиме измерения тока в режиме измерения напряжения 0...10 В	50 Ом Около 10 кОм
Время опроса одного аналогового входа	0,5 с
Предел основной приведенной погрешности измерения аналоговыми входами	0,5 %
Гальваническая изоляция аналоговых входов	отсутствует