3.4. Системи автоматизації виробничого потоку

РІДИННИХ ПРОДУКТІВ

3.4.1. Характеристика об’єкта керування

Одна з головних вимог автоматизації непереревних виробництв є за-безпечення взаємної узгодженності за продуктивністю окремих техно-логічних комплексів. У разі, коли основний виробничий потік становлять рідинні продукти, таку задачу називають також задачею повздовжньої стабілізації. Необхідність автоматизації виробничого потоку (АВП) обу-мовлена тим, що на окремих часових інтервалах продуктивність послідо-вно розташованих ТК може бути різною в результаті дії непередбачених збурень. Відсутність системи автоматизації виробничого потоку в цьому випадку може привести до роботи окремих ТК в режимах недовантаже-ння або перевантаження, що в свою чергу викликає додаткові втрати корисних продуктів.

Технологічним забезпеченням таких систем автоматизації є каскад буферних (проміжних) збірників (БЗ), які встановлюються між ТК, тобто на вході і виході кожного окремого ТК. За рахунок запасів рідинних про-дуктів, накопичених в БЗ, або вільних об’ємів БЗ відбувається демпфіру-вання коливань витрат. Так, наприклад, якщо сталося східчасте зменше-ння витрати на вході в один з БЗ, то за рахунок накопичених в ньому за-пасів продукту процес зміни витоку з цього БЗ буде розтягнутий у часі і збурен-ня, що надійде до наступного ТК, стане менш важким.

Каскад БЗ, як об’єкт автоматизації, має деякі особливості. Перша стосується їх об’єму. Зрозуміло, що з точки зору автоматизації виробни-чого потоку збільшення об’єму БЗ позитивно впливає на демпфіру-вання його коливань, але з іншого боку це збільшує час проходження продуктом усіх ТК виробництва, а значить, і втрати корисних харчових продуктів при їх переробці. Таким чином, існує оптимальний об’єм БЗ, критерієм визначення якого могла би бути згортка двох локальних крите-ріїв: втрат корисної речовини кінцевого продукту і величини, що харак-теризує вирівнювання виробничого потоку залежно від об’єму БЗ або часу перебування продукту в ньому. В загальному випадку коефіцієнт вирівнювання потоку може бути представлений таким виразом:

K = ( ò D Q_П(t) dt ) / ( ò D Q_В (t) dt ), (3.44)

де D Q_П , D Q_В – прирощення витрати продукту на вході і виході БЗ. За ча-сом перебування продукту в БЗ Т_пер їх умовно поділяють на малі (Т_пер < <10 хв), середні (Т_пер= 10...30 хв), великі (Т_пер= 30...90 хв) і дуже великі (Т_пер > 90 хв). При розрахунку Т_пер враховують об’єм, що перебуває між двома аварійними рівнями, які відповідають спорожненню і переповнен-ню БЗ.

Друга особливість БЗ пов’язана з тим, що система автоматизації ви-робничого потоку рідинних продуктів часто будується як система регулю-вання рівня в БЗ. В той же час в БЗ продукт, як правило, подається звер-ху, виток продукту забезпечується відцентровим насосом. За цих умов рівень у БЗ не впливає на витрату продукту на вході до БЗ і майже не впливає на його виток, тобто БЗ як об’єкт регулювання рівня є об’єктом без самовирівнювання, що дає змогу описати його рівнянням

S_З (dh(t)/dt) = Q_П(t) - Q_В (t), (3.45)

де h – рівень в БЗ, S_З – площа перерізу збірника. Відсутність самовирів-нювання робить обов’язковим застосування систем регулювання рівня для запобігання переповненню та спорожненню БЗ.

Найбільш поширені системи автоматизації виробничого потоку (АВП) рідинних продуктів у харчовій промисловості на цукрових заво-дах, тому коротко зупинимося на особливостях об’єкта управління в цьому випадку. Раціональний об’єм БЗ розраховують за умов перебу-вання в них соку протягом 10 – 15 хв після дифузії і 20 – 30 хв перед випарюванням, причому апарат холодної дефекації також використовує-ться як БЗ з умою перебування в ньому соку протягом 60 хв. БЗ викону-ються закритими, але з’єднаними з атмосферою.