Способ автоматического управления процессом получения взорванных зерен

 

Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности и может быть использовано при автоматизации процесса получения взорванных зерен. Целью изобретения является увеличение производительности, снижение удельных энергозатрат и повышение качества взорванных зерен. Данный способ предусматривает измерение влажности продукта на входе и выходе из рабочей камеры, давления и температуры перегретого пара в рабочей камере, величины вакуума в вакуум-камере, сначала регулируют влажность продукта на входе в рабочую камеру последовательным воздействием на расход влажного воздуха и расход исходного продукта в камеру кондиционирования, а затем - влажность продукта на выходе из рабочей камеры последовательным воздействием на мощность электрокалорифера и расход перегретого пара с коррекцией давления в рабочей камере по расходу отработанного перегретого пара, далее устанавливают величину вакуума в вакуум-камере по перепаду давления в рабочей и вакуум-камерах воздействием на мощность привода вакуум-насоса. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 А 23 L 1/18

8LE50N" Й1 Н пцм11 4, 4 1„1 1сйц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М A8TOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (2!) 4397599/31-13 (22) 28.03.88 (46) 30,12,89. Бюл, 11 48 (71) Воронежский технологический институт (72) А.Н.Остриков, В.М,Кравченко

А,А.Шевцов (53) 663.1(088,8) (56) Патент GIIA N 3512989, кл, А 23 L 1/18, 1970. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ВЗОРВАННЫХ

ЗЕРЕН (57) Изобретение относится к пищекон. ,центратной промышленности и может быть использовано при автоматизации процесса получений взорванных зерен.

Целью изобретения является увеличение производительности, снижение удельных энергозатрат и повышеиие качества взорванных зерен, Данный споИзобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процесса получения взорванных зерен, в частности крупы гречневой.

Целью изобретения является увеличение производительности, снижение удельных энергозатрат и повышение качества взорванных зерен.

На чертеже представлена схема, реализующая предлагаемый способ авто.матического управления процессом получения взорванных зерен.

Схема содержит камеру 1 кондиционирования, рабочую камеру 2> электрокалорифер 3, вентилятор 4, шлюзовые

„„SU„„1531951 А1

2 соб предусматривает измерение влажности продукта на входе и выходе из рабочей камеры, давления и температуры перегретого пара в рабочей камере, величины вакуума в вакуум-камере.

Сначала регулируют влажность продукта на входе в рабочую камеру последонательным воздействием на расход влажного воздуха и расход исходного продукта в камеру кондиционирования, а затем — влажность продукта на выходе иэ рабочей камеры последовательным воздействием на мощность электрокалорифера и расход перегретого пара с коррекцией давления в рабочей камере по расходу отработанного перегретого пара, далее устанавливают величину вакуума в вакуум-камере по перепаду давления в рабочей и вакуумкамерах воздействием на мощность привода вакуум-насоса. 3 э.п,ф"лы, I ил., 1 табл. камеры 5 и 6, вакуум-камеру 7, вакуумнасос 8, линии 9-12 подачи исходного продукта, подачи кондиционированного воздуха, отвода кондиционированного воздуха и подачи увлажненных зерен из камеры конднционирования в рабочую камеру, рециркулирукиций контур 13 перегретого пара, линию 14 стабилизации верхнего предела давления в рабочей камере, линию 15 подачи нагретого продукта иэ рабочей камеры в вакуум-камеру, линию 16 выгрузки гптового продукта, линию 17 вакуумирования, датчики 18-25 расхода исходного продукта, расхода кондиционированного воздуха, влажности увлажненного

1 31951

25 продукта, насыпной плотности, давления, температуры, влажности нагретых зерен и разрежения в вакуум-камере, вторичные приборы 26-31, микропро5 цессор 32, локальные регуляторы 33 и 34, исполнительные механизмы 3542 (клапаны).

Способ осуществляется следующим образом. !

О

С помощью датчиков 20-25 и вторичных приборов 26-31 информация о ходе процесса получения взорванных зерен передается в микропроцессор 32, в который предварительно вводят двусторонние ограничения на насыпную плотность и влажность продукта на нходе в рабочую камеру, температуру в рабочей камере, давление в рабочей камере, влажность продукта на выходе иэ рабочей камеры и перепад давлений в рабочей и вакуум-камерах, например крупу гречневую с характеристиками

800-830 кг/м 18-21Х, 110-125 С, 0,6-0,8 ИПа ю 3,5 16 57 °

Способ предусматривает управление процессом на трех уровнях. На первом уровне регулируют влажность продукта на входе в рабочую камеру, на втором — влажность продукта на вы30 ходе из рабочей камеры с коррекцией давления в рабочей камере, на третьем стабилизируют величину вакуума в вакуум-камере, Необходимо отметить, что работа всех трех камер

35 синхрониэиронана и согласована по продолжительности каждого этапа процесса и по количеству подаваемого продукта в к аждую к амеру, Первый уровень управления, 40

При текущем значении влажности продукта на входе в рабочую камеру 2, измеряемой датчиком 20 и нторичным прибором 30, ниже заданного нижнего предельного значения, например 1SX 45 микропроцессор 32 последовательно по двум каналам управления выдает коррекцию задания сначала регулятору 34 на увеличение расхода влажного воздуха в линии 10, а затем регулято50 ру 33 на увеличение расхода исходного продукта в линии 9, Последующий (второй) канал управления срабатывает после того, как предыдущий (первый) выйдет на свои ограничения,т.е.

55 исчерпает свои собственные ресурсы.

Включение второго канала управления прерынаетсн как только влажность продукта в линии 12 ныйдет на запанI(ЫЙ и III Е pH ап з1! а Ч (IIII I(° !1Ор я/1()К 11

ОчеРf ÄIIÎсть ВозД(ЙГтнIIЯ ОГvII(f Г I 1(((ив ется ио следующему ал гор((тму: увеличивают расхОд нлажногo воздуха Открытием клапана 11ОГредством исполнительногО механизма 36 н линии 10 сравнивают текущее значение нагыпной плотности продукта в линии 12, измеряемое датчиком 21 и вторичным прибором 31, с заданным верхним предельным значением и при достижении насыпной плотностью заданного верхнего предельного значения (p ), наприd мер 1300 кг/м, прекращают увеличение расхода влажного воздуха н линии 10 (клапан 36 остается в определенном положении); сравнивают текущую влажность продукта (w ) в линии 12, измеряемую датчиком 20 и вторичным прибором 30, с заданным нижним предельнь(м значением влажности (w"):åñëè w,, ъ, то

1 1 корректирующий сигнал с микропроцессора 32 иа изменение расхода исходного продукта в линии 9 на регулятор

33 не подают; если w < w" то (1 подают корректирующий сигнал с микропроцессора 32 на регулятор 33 и увелинают расход исходного продукта открытием клапана в линии 9 с помощью исполнительного механизма 35 до тех пор, пока не будет выполнено условие ч, >, w ", . При выполнении этого условия прекращают унеличение расхода исходного продукта в линии 9 (клапан 35 остается в определенном положении).

При текущем значении влажности продукта в линии 12 выше заданного верхнего предельного значения, например

21Х, микропроцессор 32 выдает корректирующий сигнал сначала регулятору 34 на уменьшение расхода влажного воздуха в линии 10 а затем регулятору 33 на уменьшение расхода исходного продукта н линии 9 по следующему алгоритму: уменьшают расход влажного воздуха закрытием клапана в линии 10 посредством исполнительного механизма 36; сравнивают текущее значение насыпной плотности продукта в линии 12, измеряемой датчиком 21 и вторичным прибором 31, с заданным нижним предельным значением (p") и при достижении насыпной плотностью заданного нижнего предельного значения, например 1 300 кг/м, прекращают уменьшение

1531951 рл< х <пл I< f;Ilhlf<)гп воздухл в пинии 10 (КП Л1!Лп (I(!T I C 1 (I Е< (< !if << Д(П !if!<<Ì (<ОЛО жении); сряв((инлют текущую влажность продукта (<,) в л((ши(12, измеряемую

5 длтчиком 20 и втори иным прибором 30

9 с задлнным верхним предельным знлчекием влажности (w ); если w

То корректирующий сигнал с микгопрс — л

< 1/ цессора 32 на изменение расхода исходного продукта в линии 9 на регулятор 33 не подают; если w > w, то

< подают корректирующий сигнал с микропроцессора 32 ня регулятор 33 и умень-15 шают расход исходного продукта 3dкрытием клапана в пинии 9 посре,цством исполнительного механизма 35 до тех пор, пока не будет выполнено усь ловие w c w . При выполнении этого 2Р условия прекращают уменьшение расходаа исходного продукта в линии 9 (клапан 35 остается в определенном положении).

Второй уровень управления. 25

При текущем значении влажности продукта на выходе из рабочей камеры (в линии 15)., измеряемой датчиком

24 и вторичным прибором 27, ниже заданного нижнего предельного значения, Зр например 13,57, микропроцессор 32 последовательно по двум каналам управления выдает сигналы сначала на уменьшение мощности ТЭНов электрокало. рифера 3, а затем на уменьшение чис35 ла оборотов регулируемого привода вентилятора 4, а следовательно, на уменьшение расхода перегретого пара в рециркуляционном контуре 13, Последующий (второй) канл2(управления 4р сбрасывает после того, как предыдущий (первый) выйдет на свои ограничения, т.е ° полностью исчерпает свои собственные ресурсы. Включение второго канала управления прерывается, 45 как только влажность продукта в линии 15 выйдет на заданный интервал значений, Порядок и очередность воздействий осуществляется по алгоритму: уменьшают мощность ТЭНов электрокалорифера 3 с помощью исполнительного механизма 38; сравнивают текущее значение температуры в рабочей клмере 2, измеряемого датчиком 23 и вторичным прибором

28, с заданныи нижним предельным значением (t") и пр(достижении температурой эядлпи<-(о нижнего предель ного значения, напрffs((р 1! 09 С 9 прекрлщяют умен ьшение м(1шноети ТЭНов эпектрокялорифера 3; срлвнивают текущую влажность продукта ((< ) в линии 15, измеряемую дя чиком 24 и вторичным прибором 27, с -лдлнlff (м нижним предельным значепи<е(((w " ) если w > w" то коррек2 2 тируюпсий(сигнал с микропроцессора 32 нл изменение расхода перегретого паря в контуре 13 не подают; если ъ(2 (w 2, то подают корректирующий сиг н нал с микропроцессора 32 на уменьше«. ние расхода перегретого пара в рециркуляционном контуре 13 путем уменьшения числа оборотов привода вентилятора 4 с помощью исполнительного механизма 39. Расход перегретого пара в рециркуляционном контуре 13 уменьшают до тех пор, пока не будет выполнено условие w э.w . При выпол2 ненни этого условия прекращают уменьшение расхода перегретого пара в рециркуляционном контуре 13 (число оборотов регулируемого привода вентилятора 4 остается определенным); сравнивают текущее значение давления (р) в рабочей камере 2, измеряемое датчиком 27 и вторичным прибором 29, с заданным значением р

Л(9д например О 6 мпа9 и если р (р

34А то микропроцессор 32 выдает сигнал на уменьшение расхода отработанного перегретого пара в линии 14 посредством исполнительного механизма 37, а при р у р „ прекращают уменьшение расхода отработанного перегретого пара в линии 14 (клапан 37 остается в определенном положении).

При текущем значении влажности продукта на выходе иэ рабочей камеры 2 (в линии 15) выше заданного верхнего предельного значения, например 16,5Х микропроцессор 32 последовательно выдает сигналы сначала на увеличение мощности ТЭНов электрокалорифера 3, а затем на увеличение числа оборотов регулируемого привода вентилятора 4, а следовательно, на увеличение расхода перегретого пара в рециркуляционный контур 13 ° В этом случае включение каналов осуществляется по алгоритму: увеличивают мощность ТЭНов электрокалорифера 3 с помощью исполнительного механизма 38; сравнивают текущее значение температуры н рабочей камере 2 с заданным верхним предельным знлч(вием (t ) и ь

1531951 при достижении температурой заданного верхнего предельного значения, например 125 С, прекращают увеличивать мощность ТЭПов злектрокалорифера 3

cpafIffffBa10T текущую влажность продукта (w< ) в линии 15 с заданным верхним предельным значением (w ):если

8 г

c w то корректирующий сигнал с

11 микропроцессора 32 на изменение рас- 10 хода перегретого пара в рециркуляционном контуре не подают; если

w ) w, то подают корректирукиций

t сигнал с микропроцессора 32 на увеличение расхода перегретого пара в рециркуляционном контуре 13 путем увеличения числа оборотов привода вентилятора 4 с помощью исполнительного механизма 39 ° Расход перегретого пара увеличивают до тех пор,пока 20 не будет выполнено условие w (w .

При выполнении этого условия прекращают увеличение расхода перегретого пара (число оборотов регулируемого привода вентилятора 4 поддерживается постоянным); сравнивают р с заданным верхним предельным значением р, например

За4

0,8 МПа и если р ) р „д, то микропроцессор 32 выдает сигнал на увели- 30 чение расхода отработанного перегретого пара в линии 14, а при р р прекращают увеличение расхода отработанного перегретого пара в линии 14 (клапан 37 остается в определенном положении) .

Третий уровень.управления °

При текущем значении перепада давления в рабочей и вакуум-камерах (йр ), измеряемого датчиком 22, 25 и 40 вторичными приборами 29,26, выше заданного микропроцессор 32 вь1дает сигнал на улучшение даВление разрежения в вакуум-камере 7 путем уменьшения числа оборотов привода вакуум- 45 насоса 8 в линии 17, и при достижении текущего перепада давлений заданного значения, например 0,8 MIla, микропроцессор 32 выдает сигналы на одновременное закрытие исполнительного механизма (заслонки) 40 и открытие

его, установленных в линии 15 соответственно до и после шлюзовой камеры 5. Взорг<анные в вакуум-камере 7 зерна удаляются по линии 16.

При текущем значении перепада давлений н рабочей вакуум-камерах давлении н рабочей и вакуум-камерах ниже laflllllffc I о микропроцессор 32 выдает сиг ныл на увеличение лги<и -ни; разрежения (взрыва) в вакуум-к лм<"ре 7 путем увеличения числа о6орп тов привода вакуум-насоса 8 в линии 17, а при достижении перепадом давлений заданного значения микропроцессор 32 выдает сигналы на одновременное закрытие исполнительного механизма (заслонки) 40 и открытие исполнительного механизма 41. Осуществляется взрыв зерен в вакуум-камере 7 и вывод взорванных зерен по линии 16 через шлюзовую камеру 6.

Таким образом, данный способ управления обеспечивает многоканальное управление по трем уровням, позволяющее значительно сузить диапазон стабилизации как качественных показателей в области стандартных значений, так и управляющих параметров процесса °

Данный способ управления процессом получения взорванных зерен позволяет стабилизировать насыпной вес взорванных зерен за счет предварительной коррекции влажности продукта на входе в рабочую камеру по насыпному весу, что устраняет угрозу зависания продукта в линии его подачи в рабочую камеру; повышает точность и надежность управления, так как процесс получения взорванных зерен ведется при ограничениях, обусловленных качеством продукта; позволяет снизить теплоэнергетические затраты на единицу массы взорванных зерен эа счет регулирования параметров перегретого пара в рециркуляционной линии; стабилизирует давление взрыва в вакуум-камере по заданной величине перепада давлений в рабочей и вакуумкамерах, что существенно сокращает количество невзорвавшихся зерен; корректирует давление в рабочей камере воздействием на распад обработанного перегретого пара, что создает условия безопасной работы.

Оптимальные режимные параметры предлагаемого и базового способа приведены в таблице.

Как видно.иэ данных, приведенных в таблице, предлагаемый способ автоматического управления позволит эа счет стабильного поддержания оптимальных режимов процесса увеличить на

307 количество нормально взорванных зерен, снизить удельные энергоэатраты на 12-147. За счет использования ва153 l 951

10 куума, а следовательно, при меньШих температурах взрыва крупинок улучшилось их качество с точки зрения содержания водорастворимых углеводов и

5 декстринов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

l. Способ автоматического управле- lð ния процессом получения взорванных зерен, предусматривающий измерение давления в рабочей камере и регулирование влажности исходного продукта и давления в рабочей камере, о т л и — 15 ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения проиэводительности, снижения удельных энергозатрат и повышения качества взорванных зерен, перед подачей продукта в рабочую камеру осу- 2Р ществляют его увлажнение, измеряют влажность продукта на входе и выходе рабочей камеры, температуру в рабочей камере и величину вакуума в вакуумкамере, определяют перепад давления 25 в рабочей и вакуум-камерах, а регулирование влажности исходного продукта вначале осуществляют на входе рабочей камеры путем последовательного воздействия на расход воздуха и рас- Зр ход исходного продукта, поступающих на кондиционирование, а затем на выходе иэ рабочей камеры путем последовательного воздействия на изменение мощности злектрокалорифера и рас" З ход перегретого пара устанавливают заданную величину вакуума в вакуумкамере в зависимости от перепада давления в рабочей и вакуум-камерах путем воздействия на изменение мощности вакуум-насоса и подачи продук-. та в вакуум-камеру.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что при отклонении текущего значения влажности продукта 45 на входе в рабочую камеру от заданного значения в сторону уменьшения сначала увеличивают расход влажного воздуха в камеру кондиционирования до достижения насыпной плотностью 5р продукта на входе в рабочую камеру максимально допустимого значения, а затем увеличивают расход исходного продукта в камеру кондиционирование и при отклонении текущего значения влажности продукта на входе в рабочую камеру от заданного значения в сторону увеличения сначала уменьшают расход влажного воздуха в камеру кондиционирования до достижения насыпной плотностью продукта на входе в рабочую камеру минимально допустимого значения, затем уменьшают расход исходного продукта.

3, Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что при отклонении текущего значения влажности продукта на выходе иэ рабочей камеры от.заданного значения в сторону уменьшения сначала уменьшают мощность электрокалорифера до достижения температурой в рабочей камере минимально до пустимого значения и затем уменьшают расход перегретого пара в рабочую камеру, а при отклонении текущего значения влажности продукта на выходе из рабочей камеры от заданного значения в сторону увелйчения сначала увеливают мощность электрокалорифера. до достижения температурой в рабочей камере максимально допустимого значения, затем увеличивают расход перегретого пара в рабочую камеру, при этом корректирование давления в рабочей камере при отклонении текущего значения давления от заданного значения в сторону увеличения осуществляют путем увеличения расхода отрабо- . танного перегретого пара, а при уменьшении этого отклонения уменьша-, ют расход отработанного перегретого пара. ч. Способ по п,l, о т л и ч а ю— шийся тем, что при отклонении текущего значения перепада давлений в рабочей и вакуум-камерах от заданного значения в сторону увеличения уменьшают мощность привода вакуумнасоса, а при отклонении текущего значения перепада давления в рабочей и вакуум-камерах от заданного значения в сторону уменьшения увеличивают мощность привода вакуум-насоса, 1531951 т

Показ атели

14,0

14,0

14,5

14,5

36

0,042

0,032

15, 5+0, 2

l6,0

1300-1350

1200-1400 810-820

800-830

О, 6+0,05

1 70+3

1,0+О, I

190+5

0,8+О, 1

180+5

О, 5+0,05

150+ 3

1,4

1,8

11,5-14,0 14,5+0,3

12,0-13,5

14,5+0,5

200

200

97+2

96+2

70

70

90

100

95

0,028

0,05

0,03

0,054

18

1740

2080

2160

1800

8,1

9,4

9,6

8,3

Исходная влажность,Я

Температура кондициоо нирования воздуха, С

Влагосодержание кондиционированного воздуха, кг влаги/кг сух, воздуха

Влажность крупы на выходе из камеры кондиционирования,Х

Насыпная плотность крупы на выходе иэ камеры кондиционирования кг/м э

Давление перегретого пара в рабочей камере, ИПа

Температура перегретого пара, С

Скорость движения перегретого пара в рабочей камере, м/с . Влажность крупы на выходе из рабочей камеpb1 Х

Величина вакуума в вакуум-камере,мм вод.ст °

Содержание нормально взорванных зерен, 7

Производительность, кг/г

1Объемная масса вэорваной крупы, г /л

P асход: кондиционированного воздуха, м З/с пара, м /с

rasa,, кг/ч электроэнергии, кВт. ч

Удельные энергозатраты, руб/кг

Рисовая крупа Гречневая крупа

Предлагаемый Базовый Предлагаемый Базовый способ способ способ способ

1531951

Составитель Г.Богачева

Техред Л.Олийнык Корректор В. Кабаций

Редактор М.Циткин»

Заказ 7973/5 Подпи сное

ВНИИПИ Государе-.: нног о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11 3035, !1осква, 7 -Э5, Раушская наб., д. 4/5

Тираж 525

II ll г

Производственн -и «; ат(..чьскпй комбинат Патент, г. ужгород, у t. Гагарина, 101