www.mmrusskih.ru
Вы можете просмотреть эту статью в формате pdf нажав на эту ссылку

Применение универсальных емкостных аппаратов в новых организационно-технологических схемах

В современных условиях не всегда оправдано увеличение производства традиционных продуктов. В то же время увеличение ассортимента производства новых продуктов может обеспечить планируемый объём продаж. Это подтверждено увеличенным спросом на универсальные установки или технологические линии, способные быстро перестраиваться на выпуск новой продукции.

Основой выпускаемых «ОКБ ОСКОН» универсальных пластинчатых теплообменных установок является гидравлическая схема использования блока подготовки теплоносителя для нагрева нескольких секций теплообменника, позволяющая менять заданные тепловые параметры не только в секции пастеризации, но и в выходной секции установки. Управление установкой в ручном режиме усложнилось, возросла вероятность ошибок. Потребовалась автоматизация управления технологическими операциями.

Созданная на базе современных исполнительных механизмов, средств контроля и регистрации автоматизированная система управления позволила гибко перестраиваться на различные режимы работы установки. Причем заданные и фактические параметры технологического процесса и проходящие события в средствах автоматики и исполнительных механизмах регистрируются в электронном виде (рис 1).


Рисунок 1. Общий вид универсальной пластинчатой теплообменной установки и протокол технологического процесса

Опыт автоматизации операций санитарной обработки в универсальных пластинчатых теплообменных установках позволил отработать элементы программного обеспечения для установок циркуляционной мойки. Отличительной особенностью является организация технологического процесса санитарной обработки, при которой оператор установки контролирует процесс выбора маршрута и объекта мойки, не вмешиваясь в заданный регламент последовательности и продолжительности отдельных операций.

Инженерные решения в конструкции пластинчатых аппаратов и в разработке программного обеспечения подтолкнули к комплексной автоматизации технологических участков переработки молока. Так как основной технологической единицей оборудования в переработке молока является емкостное оборудование, внимание специалистов «ОКБ ОСКОН» было уделено изучению особенностей конструкции и работы молочных емкостей.

В действующем отраслевом каталоге технологического оборудования для молочной промышленности представлено достаточно много типов различных емкостей и емкостных аппаратов, уже практически не выпускаемых отечественными заводами. Широкая номенклатура емкостей не всегда оправдана различными конструктивными особенностями, чаще всего повторяющимися для разных технологических процессов.

Это подтолкнуло к проведению анализа влияния технологических параметров на конструктивные особенности емкостных аппаратов. Проведенный анализ позволил классифицировать по назначению, разработать и поставить на производство универсальные емкостные аппараты, унифицированные по конструктивно-технологическим признакам:

- емкости низкотемпературной обработки (охлаждение и выдержка при нормализации и созревании);
- емкости выскотемпературной обработки (нагрев, выдержка, охлаждение при высокотемпературной обработке молока);
- закрытые емкостные аппараты (нагрев, охлаждение и выдержка при производстве кисломолочных продуктов, в т.ч. для детского питания, и производстве закваски).

Основой унификации является особая конструкция теплообменной рубашки, используемая вместо традиционной трехстенной пароводяной рубашки с отдельным змеевиком охлаждения. Благодаря принудительному распределению теплохладоносителя тонким слоем по большой площади процесс теплообмена приближен к процессу в пластинчатом теплообменнике. В зависимости от температуры подаваемой в унифицированную рубашку воды аппарат может использоваться как для нагрева продукта, так и для его охлаждения.

Вместо 5-7 патрубков подвода сервисных сред, аппарат имеет только патрубок входа и патрубок выхода теплохладоносителя.

Конструкция универсального аппарата позволяет использовать различные системы подготовки теплоносителя (Рис 2): прямая подача пара в теплообменную рубашку с помощью барботера или принудительная подача теплоносителя (горячей воды).

Использование системы с прямой подачей пара обеспечивает высокую скорость нагрева, но при достаточно простой конструкции такая система подготовки теплоносителя имеет увеличенный расход пара, по сравнению с принудительной подачей.

Применение паяных пластинчатых теплообменников в системе с принудительной подачей теплоносителя повышает КПД использования пара, а также обеспечивает «мягкий» нагрев продукта. Получение горячей воды в замкнутом контуре происходит без эффекта газоводяной смеси, что способствует спокойной работе насоса. Такое решение отработано и хорошо зарекомендовало себя в пластинчатых пастеризационно-охладительных установках. Система позволяет использовать на несколько аппаратов один блок подготовки теплоносителя, при этом регулирование температуры осуществляется независимо в каждой емкости.


Рисунок 2. Система подготовки теплоносителя

Различное назначение выполняемых аппаратами технологических операций заставило разработать несколько вариантов схем управления (табл.1).

Таблица 1. Варианты схем управления
Вариант управления Основные средства автоматизации Исполнительные механизмы
Ручное управление Измеритель температуры Запорная арматура
Полуавтоматическое управление отдельными операциями Измеритель-регулятор температуры, таймер, сигнализатор уровня Управляемые клапана
Автоматизированное управление технологическим процессом Промышленный компьютер, программное обеспечение АСУ ТП Управляемые клапана

Унификация конструктивных элементов, отработанная на ранее производимом емкостном оборудовании, позволяет в зависимости от объёма и назначения комплектовать универсальные емкостные аппараты перемешивающим устройством, дном, крышей и опорами различного конструктивного исполнения. Система подготовки теплоносителя и схема управления выбираются в зависимости от назначения и состава участка, где планируется использовать емкостной аппарат. Примеры комплектации представлены в таблице 2.

Таблица 2. Рекомендуемая комплектация универсальных емкостных аппаратов в зависимости от назначения

Конструктивные особенности нового оборудования «ОКБ ОСКОН» и использование отработанного программного обеспечения, в совокупности с новыми организационно-технологическими решениями позволили создать автоматизированную систему управления технологическим процессом производственного участка.

Основными организационно-технологическими документами, регламентирующим работу системы, являются технологический журнал и временной технологический график работы оборудования.

На базе журнала программным обеспечением создается протокол процесса производства продукта, отображающий заданные технологические параметры в сравнении с расчетными и фактическими параметрами процесса.

Технологический процесс всей линии отображается в реальном времени на рабочем месте технолога в виде диаграммы, полученной на основе временного графика работы оборудования (рис 3). В тоже время имеется возможность получить полную информацию о прохождении процессов и событий в каждой установке (рис 4).


Рисунок 3. Дисплей рабочего места технолога с диаграммой технологического процесса участка приготовления кисломолочных продуктов


Рисунок 4. Установка приготовления кисломолочных продуктов, дисплей пульта управления установки и протокол технологического процесса

Для контроля и регистрации взаимодействий операторов технологических установок, входящих в технологическую линию, служит специальный протокол, отображающий происходящие события в средствах автоматики и исполнительных механизмах, связывающих технологические установки (рис 5).


Рисунок 5. Протокол взаимодействий технологических установок

Разработанная АСУТП классифицируется как локально-автоматическая система управления с непрерывно-дискретным процессом второго уровня. Автоматизация рабочего места технолога, задающего и контролирующего работу всей линии по организационно-технологическим параметрам, приближает её к третьему уровню.

Благодаря конструктивным особенностям применяемого современного оборудования «ОКБ ОСКОН» и организационно-технологическим решениям управления и контроля работы оборудования удалось максимально уменьшить влияние «человеческого фактора» на протекание сложных технологических процессов.

Главный конструктор ОКБ ОСКОН,
канд. техн. наук В.М. Русских;
инженер по новой технике,
канд.техн.наук А.С.Филинков




Вы можете просмотреть эту статью в формате pdf нажав на эту ссылку
www.mmrusskih.ru