Автоматизация процесса производства творога на линии Я9-ОПТ

Автоматизация процесса производства творога на линии Я9-ОПТ

Курсовая работа

Автоматизация процесса производства творога на линии Я9-ОПТ

Введение

Автоматизация технологических процессов производства в молочной промышленности является одним из основных направлений технического прогресса в отрасли.

Автоматизация технологических процессов производства в молочной промышленности осуществляется путем внедрения систем контроля, регулирования и управления на базе комплекса технических средств общепромышленного и отраслевого назначения. В настоящее время в молочной промышленности накоплен значительный опыт автоматизации технологических процессов.

Широкому внедрению автоматизации в отечественной молочной промышленности способствует ряд предпосылок. В их числе непрерывность, поточность, комплексная механизация технологических процессов, большие объемы производства молочных продуктов, серийный выпуск необходимых приборов и технических средств автоматизации и др.

Для производства творога непрерывным способом необходимо контролировать в автоматическом режиме ряд параметров для обеспечения поточности. Система управления операциями получения творожного сгустка поточно-механизированной линии производства творога типа Я9-ОПТ - 2,5 выполняет следующие информационные и управляющие функции: контроль расхода и количества закваски, подаваемой в резервуары; контроль уровня и температуры продукта в резервуарах для сквашивания; контроль и регистрация рН продукта в этих резервуарах; контроль расхода сгустка, подаваемого в аппарат для его тепловой обработки; сигнализацию предельных уровней продукта в резервуарах для сквашивания; управление процессом заполнения и опорожнения резервуаров для сквашивания по программе; управление процессом дозирования закваски; управление по временной программе операцией перемешивания сгустка в резервуаре.

Для переключения потоков молока, закваски и моющих растворов используются клапаны с пневмоприводом РЗ-ОПЛ.

1. Описание технологического процесса

Производство творога на механизированной линии Я9-ОПТ - 2,5

ТУ 9222-180-004197-85-99

Технологический процесс

.        Приемка и подготовка сырья.

.        Нормализация молока.

Она производится обезжиренным молоком путем смешения до требуемой массовой доли жира в смеси.

.        Гомогенизация, пастеризация, охлаждение молока.

Нормализованное молоко, подогретое в секции регенерации установки ОПЛ-10 до температуры 60-650С, гомогенизируется при давлении (12,5 2,5) МПа на гомогенизаторе А1-ОГМ-5.

Нормализованное молоко подвергают пастеризации при температуре (94 2) 0С с выдержкой 15-20 с.

Пастеризованное молоко охлаждают до температуры заквашивания 22-250С и подают в резервуар для сквашивания Я9-ОПТ-5.

.        Заквашивание молока.

Молоко с закваской перемешивают в течение 15 минут и оставляют в покое до сквашивания. Сквашивание идет до образования сгустка кислотностью 75-95 Т. Продолжительность сквашивания не превышает 14-46 ч.

.        Нагревание, выдерживание, охлаждение творожного сгустка.

Готовый сгусток перемешивают в течение2-5 минут и винтовым насосом подают на АТОС, где сгусток нагревается до температуры 60-670С. Нагревание идет в течение 2-2,5 минут с помощью горячей воды с температурой не более 900С. Из подогревателя сгусток поступает в выдерживатель, где выдерживается в течение 1-1,5 минут.

Из выдерживателя сгусток поступает в секцию охлаждения, где охлаждается до температуры выше 400С с помощью водопроводной воды с температурой не более 1200С.

Из охладителя сгусток поступает в устройство для обезвоживания.

Сгусток в процессе переработки периодически через каждые полчаса перемешивают в резервуаре в течение 2-5 минут.

.        Обезвоживание сгустка.

Применяют вращающийся двухцилиндровый обезвоживатель, обтянутый лавсаном арт. 56207. Регулирование содержания влаги осуществляется путем изменения угла наклона барабана.

.        Охлаждение творога.

Обезвоженный сгусток подается на охладитель для творога и охлаждается до температуры не более 120С ледяной водой с температурой не более 10С.

2. Характеристика машин и аппаратов как объектов автоматизации

технологический творог автоматизация насос

2.1 Обезвоживатель предназначен для обезвоживания творожного сгустка в потоке в линиях Я9-ОПТ производства творога

Техническая характеристика обезвоживателя.

Количество барабанов

обезвоживателя, шт.……………. 2

Фильтрующая ткань    …………. Лавсан

Частота вращения барабана,

(об/мин)     …………. 0,016 (1,0)

Рабочий угол наклона барабана,

град  ,        ,        …………. 5-15   

Привод барабана:

Электродвигатель………… 4Ш9МВ8УЗ        

мощность, кВт   …………    1,1   

редуктор   ………… 24-63-60-51-2-2-43

Привод механизма изменения угла наклона барабана:

Электродвигатель……………….   Мотор-редуктор        4Ш8Ш6У8

МЦ2С-63-35, 5КУЗ

Редуктор ……………………..        24-63-25-52-2-2-У2

Габаритные размеры……………. 2900x1080x2100

Масса, КГ …………………………. 265

В качестве (фильтрующего материала в нем использована лавсановая ткань, которая является частью обечайки обеих секций барабана. Ткань крепится на фланцах, расположенных по периферии и в центральной части секций барабана. Последний смонтирован на подвижной поворотной раме, установленной на станине. Он приводится во вращение посредством мотора-редуктора. Для направления его вращения на раме предусмотрено по три опорных ролика, расположенных по краям несущей конструкции.

Барабан и приводы имеют ограждения, полностью закрывающие фильтрующую поверхность. С боковых сторон они быстросъемные. Обезвоживатель творожного сгустка ЯЭ-СИТ - 2,5/2 представляет собой аппарат непрерывного действия, выполненный в виде вращающегося конического барабана, сужающегося к месту выхода продукта (рис. 5). Барабан состоит из двух секций и несущей конструкции /4/.

Для циркуляционной мойки с боковых сторон барабан снабжен устройствами душирующего типа, с торцевой стороны - форсуночного. Барабан имеет два поддона для сбора сыворотки. Их расположение обеспечивает свободный доступ для ручной санитарной обработки (домывки).

Конструкция обезвоживателя позволяет получить творог, стандартный по массовой доле влаги. Творожный сгусток, поступающий в барабан, попадает на фильтровальную ткань обезвоживателя, где и происходит при перемешивании отделение сыворотки. При вращении барабана продолжительность обезвоживания и, следовательно, влагосодержание конечного продукта регулируются изменением унт наклона барабааа с помощью подъемного механизма, работающего от отдельного привода и установленного на станине обезвоживателя. Вначале барабан обезво-живателя устанавливается так, что нижняя (по отношению к оси вреде- ' ния барабана) образующая фильтрующей поверхности располагается в горизонтальной плоскости.

Отделяющаяся сыворотка собирается в поддоны обезвоживателя и с помощью самовсасывающего насоса 36-Щ-28-31 отводится на обработку или резервирование. Выходящий из обезвоживатля творог поступает в бункер охладителя.

2.2 Аппарат для тепловой обработки сгустка

Техническая характеристика аппарата ТОС

Количество рабочих каналов, шт. ………….1

Количество секций в шт. на участках:

Нагрева…………………………………………4

выдерживания …………………………………..1

предварительного охлаждения ……………..2

Поверхность, м2:

нагрева      9,56

охлаждения        3,58

Диаметр условного прохода патрубков входа и выхода горячей и холодной воды в аппарат, мм ………………50        

Размеры присоединительных патрубков         78x1/6»     

Габаритные размеры, мм     5000x1050x2700

Масса, кг: 

аппарата с продуктом и водой в

рубашках  ……………… 1850     

Аппарат Я9-ОПТ - 2,5/1 (рис. 2), установленный в линии Я9-ОПТ - 2,5, представляет собой кожухотрубный одноходовой теплообменник с рабочим каналом специально рассчитанного плоского сечения (рис. З). Он имеет три участка: нагрева, выдерживания и предварительного ох-лаждения сгустка. Каждый из участков состоит из отдельных секций, расположенных параллельно одна другой и соединенных спирально отводами. Секции скомпонованы по схеме так, что обеспечивается не-большой подъем в сторону выходного верхнего участка канала, и кре-пятся к раме. При этом рабочий канал аппарата ТОС сконструирован в пространстве так, что большая ось его сечения расположена гори-зонтально. Секции, соединенные между собой отводами, которые обес-печивают поворот на 180°, имеют тот же профиль поперечного сечения, что и рабочие каналы. Длина всех секций одинаковая, за исключением последней, укороченной секции участка предварительного охлаждения.

Участок нагрева аппарата состоит из четырех секций и трех отводов, участок выдержки - из одной секции и двух отводов, участок предварительного охлаждения - из двух секций и одного отвода. Каждая секция имеет кожухи, образующие водяные рубашки.

В участках нагрева и предварительного охлаждения рубашки секций соединены патрубками, подключенными соответственно к бойлерной установке и системе подачи ледяной воды, образуя два циркуляционных контура. Конструкция водяных рубашек секций аппарата ТОС обеспечивает равномерный нагрев поверхности теплопередачи теплоагентом на всех участках нагрева рабочего канала и равномерное охлаждение - на участке охлаждения.

Рабочий канал последней секции участка предварительного охлаждения сгустка заканчивается цилиндрическим вертикальным участком - со стеклянной вставкой, переходящей в лоток, по которому сгусток поступает в обезвоживатель. Детали аппарата ТОС, соприкасающиеся с продуктом, а также водяные рубашки секций изготовлены из нержавеющей стали. Соединения секций с отводами фланцевыее; уплотнения изготовлены ИЗ пищевой резины.

Аппарат тепловой обработки сгустка оснащен датчиками температуры после участков его нагрева, выдерживания и предварительного охлаждения, датчиками температуры горячей воды на входе в рубашку секции нагрева, датчиками температур; ледяной воды на входа в рубашку секции предварительного охлаждения.

В конструкции аппарата ТОО предусмотрены ограждения поверхностей, имеющих наружную температуру выше установленных пределов, а также устройства для выпуска воздуха из рубашек секций (при заполнении их теплохладагентами).

Творожный сгусток, подаваемый винтовым насосом в аппарат теп-ловой обработки сгустка, проходит последовательно участки нагрева, выдерживания, предварительного охлаждения и через вертикальный выдерживатель поступает в обезвоживатель. Сгустокк нагревается горячей водой, циркулирующей в рубашках секции первого (по ходу) - участка аппарата ТОС. Направление движения теплоносителя - противоточное. Горячая вода подается в рубашку секции насосом бойлерной установки. Нагретый сгусток выдерживается в потоке при температуре подогрева и поступает в участок предварительного охлаждения, где охлаждается ледяной водой, подаваемой в рубашки секций этого участка (прямоток).

В вертикальном цилиндрическом участке происходит дополнительное выдерживание и выравнивание температуры, после чего сгусток поступает на обезвоживание.

Конструктивное решение обвязки трубопроводов теплохладагентов в аппарате ТОС обеспечивает при необходимости возможность вагрева сгустка с использованием всей суммарной длины рабочего канала,

включая, помимо участка нагрева, также участки выдерживания и предвари-тельного охлаждения (рис. 4). При этом случае сгусток выдерживается в канале последнего вертикального участка и предварительно не охлаждается. Подключение водяных рубашек, секций участка предварительного охлаждения сгустка к магистрали ледяной воды должно обеспечивать циркуляцию хладагента, для безопасной работы аппарата ТОС при этом необходим разрыв струи на линии слива ледяной воды.

Горячая вода в рубашки секций нагрева аппарата ТОС подается из двух бойлерных установок, работающих независимо друг от друга.

Сгусток, выходящий из обоих параллельных каналов аппарата ТОС, направляется в обезвоживатель Я9-ШТ.-5/2, имеющий два барабана.

2.3 Резервуары для созревания сливок и производства кисломолочных напитков типа Я1-ОСВ

Предназначены для созревания сливок при вырасотки сливочного масла и производства кисломолочных напитков.

Резервуары типа Я1-ОСВ по своему конструктивному устройству практически одинаковы, отличаются только вместимостью и состоят из следующих единиц: сосуда внутреннего из нержавеющей стали, рубашки (змеевика), крышки, мешалки, моющего устройства, привода мешалки, облицовки, системы трубопроводов для продукта и моющего раствора, блоков управления.

На верхней крышке, имеющей коническую форму, имеются воздушное вентиляционное отверстие, окно для наблюдения за работой мешалки, электроосветительное устройство и люк, закрываемый крышкой.

Мешалка представляет собой трубчатую раму с центральным валом и поперечным и волнообразными стяжками.

В зависимости от исполнения резервуара система трубопроводов для продукта и моющего раствора комплектуется пневматическими клапанами РЗ-ОРЛ, патрубками и другой арматурой, блоки управления - различным комплексом технических средств. Предусмотрены три исполнения блоков управления: ручной, автоматический и пневматический.

Технологические процессы в резервуарах осуществляются в соответствии с действующими технологическими инструкциями и включает следующие операции: при производстве кисломолочных продуктов - заполнение резервуара молоком до определенного с закваской до определенного уровня, перемешивание и охлаждение сквашенного молока, выдержка, охлаждение и перемешивание продукта, опорожнение резервуара; при созревании сливок - заполнение резервуара сливками до определенного уровня, перемешивание, созревание (при необходимости подогрев), охлаждение и перемешивание сливок и опорожнение резервуара.

В зависимости от оснащения резервуаров техническими средствами управления и автоматического контроля в комплекте поставки указывается соответствующий индекс (10, 20, 21, 30, 40,61).

В комплекте поставки резервуар в собранном виде, шкаф управления, арматура, лестница для обслуживания резервуара, эксплуатационная документация.

Техническая документация

Я1-ОСВ-4

Тип……………………………вертикальные с системой охлаждения

Вместимость рабочая, м3…………………… ……………….……4,0

Условный проход патрубка накопления-опорожнения, мм……….50

Установленная мощность электродвигателя, кВт …….…0,7

Частота вращения машины, с-1…………………………………0.27

Габариты, мм………………………………………………..2100*1735*27

Масса, кг…………………………………………………… 1070

2.4 Центробежный насос 36МЦ3-10

Техническая характеристика:

Подача, м3/ч.……………………………………………….….………….3;

Напор, м вод. ст.…………………………………………….………10±5%;

Допускаемая вакуумметрическая высота всасывания, м…….…………5;

Число оборотов рабочего колеса в минуту……………………….….2800;

Диаметр отверстия всасывающего и нагнетательного патрубков, мм.36;

Электродвигатель:

тип……………………………………………………………АОЛ 2-21-2;

исполнение………………………………………………………….….Ф2;

мощность, кВт…………………………………….………….……….…1,5;

число оборотов в минуту……………………………………….……..2800;

напряжение, в………………………………………….……….…..220/380;

Габаритные размеры:

длина, мм.……………………………………………………………...415;

ширина, мм.…………………………………………………….…….….270;

высота, мм.…………………………………….………………………320;

Масса насоса (с электродвигателем), кг.……………….…………….…30.

Насос 36МЦ3-10 одноступенчатый, одностороннего всасывания, изготовляется моноблочно-консольного типа. Основные детали насоса - диск корпуса, крышка и рабочее колесо, соприкасающиеся с молочным продуктом, выполнены из стали Х18Н10Т путем штамповки.

Насос (рис. 1) состоит из корпуса, съемной крышки, промежуточного кронштейна и рабочего колеса с закрытыми лопастями. Рабочее колесо неподвижно укреплено на наконечнике гайкой, насажанном на валу электродвигателя. Место ввода вала в рабочую камеру насоса снабжено специальным торцевым уплотнением, состоящим из антифрикционного кольца, резинового кольца, резиновой манжеты с пружиной, уплотнительного кольца и штифта. Крышка прижимается к резиновому уплотнительному кольцу корпуса тремя винтами с коническими хвостовиками, захватывающими фланец промежуточного кронштейна.

В центре крышки расположен всасывающий, а касательно к рабочему колесу - нагнетательный патрубки. Они снабжены трапециидальной резьбой и с помощью нагнетательной гайки присоединяются к арматуре трубопровода.

Промежуточный кронштейн, к которому крепится корпус, соединен болтами с фланцем передней крышки электродвигателя, который от влаги защищен кожухом. Насос вместе с электродвигателем устанавливают на полу производственного помещения без фундамента на трех регулируемых по высоте ножках.

Простая конструкция насоса позволяет быстро и легко разбирать и собирать его во время санитарной обработки.

В случае установки насоса выше уровня перекачиваемой жидкости конец всасывающего трубопровода надо снабдить обратным клапаном, а на нагнетательном трубопроводе следует предусмотреть воронку для заливки жидкости в рабочую камеру насоса и во всасывающий трубопровод перед работой насоса.

Для нормальной и безопасной эксплуатации насоса необходимо: убедиться в правильном вращении рабочего колеса - против часовой стрелки, если смотреть со стороны крышки; подвергать его санитарной обработке после окончания работы и при длительном перерыве - перед началом работы; следить за правильной укладкой резинового уплотнительного кольца в кольцевой паз корпуса; надежно заземлить электродвигатель с насосом и пусковое устройство и систематически следить за его исправным состоянием.

Убедившись в исправности насоса и обеспечив соблюдение требований техники безопасности, его включают в работу.

Рабочее колесо представляет собой камеру, ограниченную двумя дисками, в которой расположена система лопастей. Лопасти находятся на одном из дисков и образуют криволинейные каналы для прохода жидкости. В камеру рабочего колеса жидкость поступает через отверстие в центре одного диска и выходит из канала по окружности. При вращении рабочего колеса, заполненного жидкостью, возникает силовое взаимодействие потока с рабочим колесом, в результате которого жидкости сообщается вращательное и поступательное движение в каналах. Частицы жидкости приобретают скорость и давление, т.е. механическую энергию. Под действием давления и скорости жидкость из каналов рабочего колеса нагнетается в кольцевой канал внутри корпуса, а затем в нагнетательный патрубок.

При выходе жидкости из рабочего колеса в нем создается некоторое разрежение, обеспечивающее непрерывное поступление новых порций молока. В результате этого центробежный насос не может создавать разряжение и всасывать жидкость, если всасывающий трубопровод заполнен воздухом. Поэтому центробежный насос может всасывать жидкость на определенную высоту только при начальном полном заполнении корпуса и всасывающего трубопровода перекачиваемой жидкостью. Эту особенность центробежных насосов следует учитывать при эксплуатации.

Приращение энергии потока жидкости в рабочем колесе зависит от скоростей протекания потока, частоты вращения колеса, его размеров и формы.

При постоянной частоте вращения каждому значению подачи центробежного насоса соответствует определенный напор.

2.5 Одновинтовой насосный агрегат П8-ОНД

Техническая характеристика:

Подача, м3/ч.………………………………….………….……….. 0,4-0,8;

Наибольшее давление насоса, МПа…….………….…….…….……0,2;

Частота вращения, об/мин…………….…………………………530-950;

Диаметр условного прохода патрубков, мм.………………………50;

Установленная мощность, кВт…………………………………….…1,5;

Габаритные размеры:

ширина, мм.………………………………………………….……..500;

высота, мм.…………………………………….……………………….560;

Масса насоса (с электродвигателем), кг.………….…….…………105.

Устройство агрегата показано на рис. Основными частями являются насос 1, корпус подшипников 2, вариатор 31, электродвигатель 23, смонтированные на опоре 24. Вариатор позволяет плавно изменять число оборотов вращения винта в пределах 950-530 в минуту, а вместе с этим и подачу насоса. Частота вращения насоса определяется по тахометру6.

Электродвигатель 23 фланцевым соединением прикреплен к корпусу вариатора 22. На вал электродвигателя насажан полый промежуточный вал 18, вращающийся в шарикоподшипниках 20 и 21, расположенных в приливе корпуса. Подшипники закрыты манжетой 19, защищающей их от выхода смазочного масла из корпуса. На выступающем конце вала 18 на шпонке установлен конусный фрикционный диск 17. К нему прижимается фрикционное конусное кольцо ведомого диска 15, установленного на валу 32. Диск может перемещаться по валу на шпонке. К диску 15 через упорный подшипник 25 пружиной 27 прижимается стакан 26. Таким образом, силой сжатия пружины кольцо конуса 16 диска 15 прижимается к конусному фрикционному диску 17 и входит с ним в зацепление.

Стакан 26 установлен на шарикоподшипнике 14 и имеет уплотнительное резиновое кольцо 28 со стаканом 8. Для предохранения вытекания смазочного масла в стакане установлена манжета 29. Корпус вариатора вместе с электродвигателем установлен в двух пазах кронштейна 9 с направляющими 54 и может перемещаться вверх или вниз.

При вращении маховика 10 регулировочный винт 12 ввинчивается в резьбовую втулку и поднимает или опускает корпус вариатора вместе с фрикционным диском 17. При подъеме уменьшается расстояние от оси диска или вала электродвигателя до места соединения с конусным фрикционным кольцом и частота вращения вала 32 увеличивается. Вал 32 вращается в двух шарикоподшипниках 7 и 33, расположенных в корпусе подшипников 2. На валу установлено зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с шестерней-валиком 5 тахометра, которая передает вращение шпинделю тахометра. У тахометра 6 имеется шкала с указанием частоты вращения. Вал 32 через специальную муфту 42 передает вращение на рабочий винт насоса 48. Обойма 46 расположена в корпусе 45, снабженном нагревательным патрубком 47 с резьбовым штуцером. Уплотнение корпуса с вращающимся валом достигается двумя манжетами 36, расположенными во фланце 35. Для уплотнения соединения корпуса и фланца служит уплотнительное кольцо 37.

С помощью крышки 49, двух шарнирных тяг 40 и гаек 50 обойма прикрепляется к корпусу и корпус прижимается к фланцу 35, образуя герметическое соединение. Крышка снабжена патрубком 51 со штуцером 52 и гайкой 53 для присоединения всасывающего трубопровода.

В корпус подшипника заливают смазочное масло через отверстие, закрытое пробкой 56.

Насосный агрегат П8-ОНД имеет следующие размеры винта: диаметр - 25 мм, эксцентриситет - 7 мм и шаг - 52 мм.

2.6 Охладитель творога ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ марки ОТД.

Предназначен для быстрого охлаждения творога, полученного методом сепарирования в закрытом потоке ил на линии Я9-ОПТ.

Описание конструкции и принцип работы

Охладитель творога марки О'ГД состоит из двух закрытых цилиндров с одним общим бункером. Каждый цилиндр снабжен рубашкой с винтовым ходом для охлаждающей жидкости (рассола), спереди закрыт крышкой, с задней стороны имеется полу бункер.

Полубункеры двух цилиндров соединены в общий бункер. В середине его расположен рассекатель, который обеспечивает распределение творога по цилиндрам.

Снаружи цилиндр закрыт кожухом. Пространство между ним и рубашкой служит воздушной теплоизоляцией. Крышка цилинпра прикрепляется к его передней стенке четырьмя зажимами. В крышке смонтирован полимерный подшипник вала барабана. На крышке имеется конус и выходной патрубок, на котором установлен термометр сопротивления, связанный электрической цепью с логометром, размешенным в пульте.

В цилиндрах размешены вращающиеся вытеснительные барабаны. На передней части корпуса вытеснительного барабане имеются два витка шнека, в средней части - шарнирно закрепленные два ножа и на задней, конической части - несколько витков шкека. Коническая часть барабана располагается з бункере и служит для подачи творога в цилиндр. Ножи изготовлены из полимерных материалов. В передней торцовой стенке барабана закреплен выступающий конец вала, а в задней - втулка с пазом, в который входит штифт приводного вала. Приводные валы ведущими штифтами соединены с барабанами. Зазор между стенкой барабана и цилиндром составляет 12,5 мм.

Вращение вытеснительных барабанов осуществляется от двигателя через приводной механизм, состоящий из клиноременной передачи, червячного редуктора, двух цепных передач и двух валов со звездочками. Ведущая звездочка имеет дополнительный подшипник на выносной опоре. Натяжение цепей осуществляется натяжными роликами со специальным устройством; натяжение ремней - передвижением двигателя на салазках посредством,

Для подачи охлаждающей жидкости параллельно в два цилиндра предусмотрен трубчатый коллектор.

В пульте управления размешены приборы для контроля температуры творога на выходе из цилиндров и температуры рассола. Творог непрерывным потоком поступает в бункер охладителя, откуда захватывается витками шнека конической части вытеснительного барабана и проталкивается тонким слоем 12,5 мм) между поверхностями цилиндра и барабана. С целью предупреждения пркмерзания охлажденный творог постоянно снимается со стенок цилиндра ножами и перемешивается. Захваченный конечными витками шнека творог вытесняется наружу через конусный патрубок в крышке. Температура хладагента на входе-выходе и творога на выходе определяется при помощи термометров сопротивления и логометра.

3. Анализ метрологического обеспечения.

.1 Сигнализатор уровня ЭРСУ-3

В настоящее время освоен промышленный выпуск сигнализатора типа ЭРСУ-3 общепромышленного назначения, пригодного для сигнализации уровня молочных продуктов.

В комплект сигнализатора входят три электрода-датчика и релейный блок. Прибор предназначен для сигнализации уровня продукта в трех раз-личных точках. Релейный блок содержит три транзисторных релейных каскада с выпрямителями, работающих независимо друг от друга.

Электрическая схема релейного каскада для сигнализации уровня в одной точке приведена на рис. 88. Транзисторный релейный каскад собран на двух транзисторах Т1 и Т2-по схеме усилителя с коллекторной и змиттерной (комбинированной) обратной связью. Нагрузкой усилителя служит электромагнитное реле Р1. Усилитель питается от выпрямительного блока В1, напряжение на который подается от понижающей обмотки 1 трансформатора ТР.

При погружении электрода датчика ДВУ в контролируемую среду на базу транзистора Т1 усилителя поступает напряжение положительной полярности, снижаемое понижающей обмоткой 2 трансформатора. Транзистор Т1 выходит из режима насыщения, переводя транзистор Т2 в режим насыщения и при этом срабатывает электромагнитное реле Р1.

Когда уровень продукта ниже электрода датчика, сигнал на базе транзистора Т1 отсутствует, транзистор Т2 находится в режиме отсечки и катушка электромагнитного реле Р1 обесточена. Электромагнитное реле Р1 имеет два переключающих контакта Р1-1 и Р1-2, подключенных к штепсельному разъему релейного блока сигнализатора.

При удельной электрической проводимости контролируемой жидкости: 0,05 до 0,25 См/м электрод датчик подключается к точке а релейного каскада, а когда свыше 0,25 См/м - электрод датчика подключается к точке

Электрод датчика сигнализатор состоит из составного электрода, представляющего собой изолированный металлический стержень постоянной длины и неизолированный металлический стержень 2, длину которого выбирают в соответствии уровнем продукта, штуцера 3, фиксирующего пластмассового колпачка. Стержни 1 и 2 соединены с помощь наконечника 5 и гайки 6. Пружина служит для компенсации усадки фторопластового изолятора стержня 1. Резиновый колпачок 9 изолирует место присоединения соединительного провода к электроду. Провод прикреплен электроду гайками 10. К лепестку подсоединен провод от корпуса резервуара.

Техническая характеристика сигнализатора уровня ЭРСУ-3

Минимальная удельная электрическая проводимость контролируемой среды, См/м 0,05

Длина L датчика, погружаемая в резервуар, м 0,1; 0,2; 0,6; и до 2

Материал деталей датчика,

соприкасающихся с продуктом: сталь Х18Н10Т и фторопласт

Напряжение переменного тока на электродах датчика, В, не более 8

Погрешность сигнализации уровня, мм ±10

Температура контролируемой среды,°С до 200

Разрывная мощность выходных контактов реле при

напряжении переменного тока до 380 В, В-А до 550

Работа прибора гарантируется г температуре окружающего воздуха - 10 до +45° С и относительной влажности до 98% при 35° С.

3.2 Прибор КСМ-3

В его основу положена мостовая уравновешенная схема. Принцип действия основан на уравновешивании электрического сопро-тивлениядатчика-преобразователя (например, термометра сопротивле-ния), включенного в одно из плеч моста, путем изменения сопротивления другою плеча моста до величины, при которой ток в измерительной диагонали практически отсутствует.

Модификация прибора - дисковый, обладает показывающей и самопишущей функцией. Габаритные размеры лицевой части 320•320 мм, класс точности показания - 0,5, класс точности записи - 1,0, быстродействие - 5; 16 с.

Измерительная схема прибора содержит сопротивления: R1 R2 R3 - плечи моста, Rр - реохорд, Rш - шунт реохорда, Rп и rи - задание начала и конца шкалы, Rд и rд - подгоночные сопротивления, Rб - для ограничения тока в плечах измерительной схемы, Rл - подгоночные сопротивления соединительных проводов. Питание 6,3 В подается к одной диагонали измерительного моста, а напряжение с другой диагонали подается на вход усилителя 2. Термометр сопротивления (первичный преобразователь) включен в одно из плеч моста по трехпроводной схеме, что снижает температурную погрешность, вызванную изменением сопротивления соединительных проводов при изменении температуры окружающего воздуха. При изменении сопротивления первичного преобразователя Rt нарушается равновесие мостовой схемы. На входе усилителя возникает напряжение разбаланса измерительной схемы, которое усиленное в блоке 2, приводит в действие реверсивный двигатель. Выходной вал реверсивного двигателя 3, кинематически связанный с ползуном реохорда Rр, вращается в ту или другую сторону, пока изменение сопротивления реохорда не уравновесит мостовую измерительную схему. Вращение реверсивного механического устройства подается движущемуся указателю (у приборов КПМ), указателю и перу (у приборов КСМ) или вращающемуся циферблату (у приборов КВМ). Указатель 5 и записывающее устройство закреплены на каретке 4. В момент равновесия измерительной схемы положение указателя определяет значение измерительного параметра, которое у самопишущих приборов записывается на диаграммной ленте 6, приводимой синхронным двигателем 7. Запись у одноточечных приборов не-прерывная. Электропитание на прибор подается с помощью выключателя К1 на электродвигатель 7 - выключателем К2. У многоточечных самопишущих приборов после наступления равновесия печатающий механизм каретки отпечатывает точку с порядковым номером датчика. Затем переключатель автоматически присоединяет к схеме прибора следующий датчик.

В случае необходимости приборы укомплектовывают дополнительным набором специальных устройств. Комплектно с приборами могут поставляться 2- и 3-позиционные сигнальные устройства, которые используют и в схемах позиционного регулирования, преобразователи сигналов ГСП постоянного и переменного тока, частотные и пневматические, а также реостатные преобразователи для систем регулирования, реостатные задатчики регулирования. В приборы КС-3 и КС-4 могут встраиваться пневматические ПИ-регуляторы.

Из приборов серии КС наибольшее применение в молочной промышленности получили автоматические уравновешенные мосты модификаций КСМ-2 и КСМ-3.

3.3 Реле времени микропроцессорное двухканальное УТ24

Назначение

Микропроцессорное реле времени УТ24 предназначено для формирования произвольной последовательности импульсов, которая может быть использована для автоматического управления исполнительными механизмами в различном технологическом оборудовании.

Работа таймеров.

Формирование программы УТ24 включает в себя два независимых таймера, для каждого из которых пользователь может задавать свою программу формирования импульсов. Программа представляет собой Повторяющуюся заданное количество раз последовательность импульсов (циклов). Количество повторов цикла определяется пользователем. Можно задавать как ограниченное количество повторов от 1 до 9999, так и бес - конечное. Цикл состоит из набора шагов, для каждого из которых задается длительность импульса и длительность паузы. Цикл может содержать от 1 до 30 шагов. Работа программы таймера проиллюстрирована на диаграмме. ▼

Входы управления

Каждый таймер имеет 4 входа управления: «Пуск», «Стоп», «Блокировка» и «Сброс».

Импульс на входе «Пуск» запускает выполнение программы с начала или с места остановки. Длительность импульса не менее 0,1 мс.

Импульс на входе «Стоп» останавливает таймер. Возобновление выполнения программы осуществляется с места остановки при поступлении сигнала «Пуск» и при отсутствии активного уровня на входе «Стоп».

Низкий уровень на входе «Блокировка» останавливает выполнение программы на время его действия. После снятия сигнала программа возобновляет работу с места остановки.

Импульс на входе «Сброс» прекращает выполнение программы и возвращает ее в исходное состояние.

Внешние входные сигналы Селектор входов

УТ24 имеет 3 входа для подключения внешних сигналов управления отсчетом. К входам могут быть подключены:

► контакты кнопок, выключателей герконов, реле и других устройств;

► активные датчики, имеющие на выходе n-p-п транзистор с открытым коллекторным выходом; для питания датчиков на клеммник прибора выведено напряжение питания +24 В;

► другие типы датчиков с выходным напряжением высокого уровня,

не превышающего +30 В, и низкого уровня, не превышающего 0,8 В.

Входной ток при напряжении низкого уровня, равного 0 В,

не превышает 15 мА.

Входные сигналы могут быть програмно скоммутированы на входы каждого из независимых таймеров. Коммутация входов задается пользователем при программировании прибора.

3.4 Кислотомер кундоктометрический

Принцип действия кондуктометрических кислотомеров основан на определении электропроводности продукта в зависимости от его кислотности. Так как солевой состав молока не постоянен, погрешность такого прибора может достигать + 3оТ. Для молока это не приемлемо, но приемлемо для кисломолочных продуктов, вырабатываемых резервуарным способом. Электропроводность кефира зависит от ряда факторов и функционально выражается следующей зависимостью:

где: sк - удельная электропроводность кефира;

к - кислотность продукта в процессе сквашивания;- температура продукта.

При условии sн=const и t=const получается однозначная зависимость sк=(к). влияние температуры на величину электропроводности может быть устранено путем применения термокомпенсации. В этом случае на стабильность показаний влияет лишь удельная электропроводность исходного молока, которая при применении натурального молока плотностью 1,028 + 0,0012 г./см3 может колебаться от усредненных данных в пределах, эквивалентных изменению кислотности до +4°Т.

Для автоматического контроля кислотности по величине электропроводности применен электронный уравновешенный мост переменного тока с двухэлектродным контактным кондуктометрическим датчиком. Электроды выполняются из молибдена и обрабатываются 3,0%-ным раствором NаОН для создания на их поверхности ровной и гладкой пленки окислов, чтобы на них не отлагались белки, и показания приборов были более точными.

Электрическая схема и конструкция датчика показана на рис. 1. датчик состоит из измерительной ячейки с двумя электродами и полупроводникового термосопротивления типа ММТ-9.

Эелектроды 1 ввернуты на эпоксидном клее в корпус 2 из органического стекла, который соединен с трубкой 3. В верхней части трубки закреплен штепсельный разъем 4, к которому присоединяются провода от электродов и термосопротивления. Полупроводниковые термосопротивления 5 установлены в баллоне 6, который ввинчен на эпоксидном клее в нижнюю часть датчика.

Датчик устанавливают на крыше резервуара, уда вваривают втулку 7. Датчик крепят с помощью разрезной шайбы 8 и гайки 9, прижимающей фланец датчика к втулке 7. Сопротивления Rтд и Rтр, установленные внутри датчика последовательно с Rт и Rтс служат для устранения разброса сопротивлений Rт и Rтс. достоинство датчика в том, что его можно использовать для контроля кислотности и температуры продукта в одном и том же участке резервуара. Сопротивление Rтс, установленное в датчике, может быть использовано как чувствительный элемент для контроля температуры продукта. На базе описанного датчика разработано несколько модификаций приборов.

Прибор АК-1 обеспечивает контроль и сигнализацию кислотности кефира в одном резервуаре, прибор типа АКМ-1 тоже в группе резервуаров. В обоих случаях температура продукта можно контролировать с помощью этого датчика, но с применением отдельного вторичного измерительного прибора контроля температуры (автоматический электронный мост или логометр).

Прибор типа АКМ-1 обеспечивает автоматический контроль и сигнализацию кислотности и температуры продукта в одном резервуаре, прибор типа АКМТ тоже в группе резервуаров.

Устройство приборов АК-1

Прибор осуществляет автоматический непрерывный контроль кислотности продукта путем электрического сопротивления между электродами датчика, погруженного в контролируемый продукт.

Принципиальная схема прибора показана на рис. 2. прибор состоит из контролирующей части ЭМ в виде автоматического электронного моста переменного тока типа ЭМВ-2-210, датчика и блока сопротивления настройки БН. Электронная ячейка датчика включена в одно из плеч измерительного моста М. Термокомпенсирующее устройство в виде полупроводникового термосопротивления Rт, установленного в датчике и шунтированное сопротивлением Rш = 600 Ом, включено в смежное электронной ячейке плечо моста. Электрическая схема моста включает: измерительную мостовую часть М, электронный усилитель ЭУ и реверсивный электродвигатель РД, служащий для уравновешивания измерительной части моста.

Сопротивление Rпд предназначено для установки по кислотности начала шкалы прибора, переменное Rнд сопротивление - для регулирования показаний прибора.

Прибор АК-1 работает следующим образом:

При изменении кислотности кефира меняется электрическое сопротивление между электродами датчика ЭЯ, в результате чего нарушается равновесие измерительной части моста и в диагонали его появляется нарушение. Оно усиливается электронным усилителем до величины, достаточной для приведения реверсивного двигателя. Последний кинематически связан с ползунком реохорда Rр и вращающейся шкалой прибора, а также с сигнальными контактами К1 и К2. Реверсивный двигатель вращается до тех пор, пока схема не уравновесится. При этом вращающаяся шкала прибора займет положение относительно неподвижной стрелки, соответствующее значению кислотности продукта. При изменении кислотности на датчиках сигнализации срабатывает устройство сигнализации.

Переменное сопротивление Rпэ блока настройки выполнено на основе щеточного переключателя МГП-10. Контакты первого поля переключателя /0-10/ соединены проволочными сопротивлениями величиной 0,8 Ом. В положении рукоятки переключателя на 0 сопротивление равно 0; а в положении 10 сопротивление Rпэ равное 8 Ом.

Техническая характеристика прибора

Диапазон контроля и сигнализации по кислотности, °Т … 25-100. Цена деления шкалы прибора, °Т … 2. Отклонение показаний прибора от данных титрования в диапазоне температур 22+3°С; °Т до +5. Питание прибора осуществляется от сети переменного тока 220 В.

3.5 Назначение и технические данные логометра ЛР-64-02

Логометр типа ЛР-64-02-пирометрический, щитовой профильный прибор магнитоэлектрической системы, класса 1,5 предназначен для измерения сигнализации и двухпозиционного регулирования температуры. Прибор работает при температуре окружающего воздуха от 10 до 35С и относительной влажности до 80%.

Основная погрешность логометрана всех оцифрованных отметках шкалы не превышает + 1,5% от рабочего диапазона измерения.

Вариация показаний логометра не превышает абсолютного значения допускаемой погрешности.

Питание логометра производится от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц.

Устройство и работа составных частей логометра

Регулирующая часть состоит из высокочастотного автогенератора с индукционными обмотками L1 и L2 на ферритовых сердечниках (датчиках) и усилители У на трех транзисторах (Рис. 2а).

В коллекторную часть выходного транзистора усилителя У включена обмотка управляющего реле Р1, контакты которого Р1-1 и Р1-2 используются для управления объектом регулирования.

Принцип действия регулирующей части основан на срыве и восстановлении генерации при вводе и выводе экрана Э, жестко укрепленного на стрелке А измерительной части прибора, в зазор между контурными катушками автогенератора L1 и L2.

Для обеспечения заданной температуры на объекте указатель регулирующего устройства устанавливается на соответствующую отметку шкалы. Жестко связанный с указателем датчик (автогенератор) занимает положение, обусловленное местонахождением указателя. При температуре, ниже заданной указателем, датчик-автогенератор генерирует высокочастотные колебания (экран 9 находится вне катушек L1 и L2), которые после выпрямителя поступают на усилитель постоянного тока.

Ток через обмотку управляющего реле Р1 увеличивается, его нормально открытые контакты Р/-/, используемые для управления объектом, закрываются - реле срабатывает.

Контакты реле соединены с цепью промежуточного реле или непосредственно с управляемым объектом.

При достижении на объекте заданной температуры стрелка А прибора установится против указателя задатчика: экран, установленный на стрелке измерителя, входит в зазор между контурными катушками автогенератора L1 и L2, генерация срывается, реле обесточивается и его контакты Р /-/ размыкаются.

При понижении температуры весь процесс регулирования повторится в обратном порядке.

Исполнительное реле Р1 воздействует на объект, температуру которого регулируют путем включения дополнительных нагревательных элементов (при замкнутых контактах реле) или их отключения (при разомкнутых контактах реле).

Таким образом, двухпозиционное регулирующее устройство работает по принципу «включено - выключено».

Контакты утоплены на задней колодке прибора. На кронштейне установлен электронный датчик и жестко закреплен указатель задатчика в виде стрелки, выведенной на шкалу прибора.

На электронном датчике укреплен упор, который ограничивает перемещение стрелки прибора вправо так, что при достижении стрелкой этого упора состояние электронного датчика остается неизменным.

При транспортировке прибора этот упор выполняет роль арретира подвижной части, для чего необходимо его вместе с указателем задатчика переместить в начало шкалы.

На стержне стрелки укреплен легкий флажок (экран), который при перемещении стрелки проходит между катушками датчика.

Метрологическая карта №1

Метрологическая карта №2

Емкость Я-1-ОСВ-5            Уровень               Автоматическая блокировка и сигнализация   Автоматический контроль,                регулятор-сигнализатор уровня типа  ЭРСУ-3; индикатор уровня ЭИУ-2.                1%

2,5%удельная электрическая проводимость среды не менее 0,015 См/м; температура воздуха 305⁰С;

4. Описание функциональной схемы

После включения клапана 1-2, молоко поступает в резервуар для сквашивания I, при достижении предельного значения срабатывает сигнализатор уровня 2-2, включается световая сигнализация HL1 и прекращается подача молока. Затем в емкость добавляют закваску прямого внесения. Только при закрытой крышке емкости I, возможно включение мешалки, срабатывает бесконтактный переключатель, при этом включается лампочка НL2. Перемешивание идет в определенном интервале благодаря временной программе 5-1. Количество сквашиваемого молока определяем индикатором уровня 3-2. В емкости измеряем кислотность 6-2, температуру 8-2. При повышении температуры в емкости, предусмотрено охлаждение молока ледяной водой в рубашке, при этом от моста КСМ 8-2 идет сигнал на клапан, который регулирует подачу воды в рубашку емкости. При достижении заданной кислотности загорается лампа НL3.

Сквашенное молоко откачивается винтовым насосом V в аппарат тепловой обработки сгустка ТОС II. В ТОС предусмотрено автоматический поддерживать температуру горячей воды в рубашке секции нагрева сгустка, сигнал от электроконтактного термометра 9-1 поступает на электронный мост 9-2 где обрабатывается и по заданному значению происходит автоматическое регулирование температуры путем изменения подачи пара в барбатер VI клапаном 9-4. Температуру сгустка после секции охлаждения замеряют по температуре отделившейся сыворотке в обезвоживателе III.

Далее творог направляется в охладитель где также измеряется его температура.

Вывод

В результате автоматизации процесса поточного производства творога на линии Я9-ОПТ для контроля и регулирования технологического процесса были выбраны и использованы именно те технические средства, которые в данном конкретном случае могут дать максимальный технико-экономический эффект, которые более надежны в эксплуатации и в то же время просты и доступны в обслуживании.

Благодаря автоматизации процесса предусмотрен более точный контроль за регулируемыми параметрами, уменьшилось количество обслуживающего персонала.

Литературные источники

1.      Брусиловский Л.П., Вайнберг А.Я. Автоматизация технологических процессов в молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1978. - 348 с.

.        Воробьева Н.И. Основы автоматизации технологических процессов в мясной и молочной промышленности. - М.: легкая и пищевая промышленность, 1983. - 328 с.

.        Лапшин А.А. Основы комплексной автоматизации технологических процессов мясной и молочной промышленности. - М: Пищевая промышленность, 1969. - 300 с.

.        Митин В.В. и др. Автоматика и автоматизация производственных процессов мясной и молочной промышленности. - М.: ВО «Агропромиздат», 1987. - 240 с.

.        Евдокимова Г.М. Курсовое и дипломное проектирование по эксплуатации автоматических устройств в мясной и молочной промышленности. - М.: Агропромиздат, 1986. - 175 с.

. Брусиловский Л.П., Вайнберг А.Я., Черняков Ф.С. Системы автоматизированного управления технологическими процессами предприятий молочной промышленности. - М.: Агропромиздат, 1986.-232 с.