Система автоматического управления температурой продукта заторно-сусловарочного котла

 

Использование: в пищевой промышленности, а именно при производстве пива и других продуктов пищевой промышленности. Сущность заключается в том, что система автоматического управления температурой продукта заторно- сусловарочного котла, имеющего рубашку, состоит из насоса перекачки продукта, воздушного нагревателя, источника горячего воздуха, последовательно соединенных двух сравнивающих устройств, устройства управления, регулируемого крана холодной воды, смесителя, подключенного к рубашке котла, датчика температуры, установленного на выходе смесителя и соединенного со вторым входом второго сравнивающего устройства, датчика температуры продукта котла, соединенного со вторым входом первого сравнивающего устройства, а также система содержит три сравнивающих устройства, два устройства управления и датчик температуры продукта, установленный на выходе воздушного нагревателя и связанный с первым дополнительным сравнивающим устройством, к второму входу которого подсоединен один из выходов датчика температуры продукта котла; выход первого дополнительного сравнивающего устройства соединен с входами второго и третьего дополнительных сравнивающих устройств; второй вход второго дополнительного сравнивающего устройства соединен с одним из выходов первого сравнивающего устройства, а его выход подключен через первое дополнительное устройство управления к насосу перекачки продукта и к второму входу третьего дополнительного сравнивающего устройства, выход которого через второе дополнительное устройство управления соединен с источником горячего воздуха. 1 ил.

Изобретение относится к классу систем автоматического управления технологическими процессами производства пива и других продуктов пищевой промышленности.

Известна автоматическая система управления варочным цехом (Л. 1 Автоматизированная система управления технологическими процессами производства пива. "Пищевая промышленность", N 6, 1982 г. ЦНИИ информатики и техникоэкономических исследований пищевой промышленности, стр. 20-23, рис. 3), в которую входит автоматизированная система программного управления температурой в заторно-сусловарочном котле (ЗСВК). Датчик температуры затора подключается в электронному регулятору, на другой вход которого подключен задатчик температуры. Регулятор подсоединен к электроприводу исполнительного устройства подачи пара в рубашку ЗСВК. При достижении заданного значения температуры подача пара прекращается.

К недостаткам такой системы можно отнести большие отклонения обеспечения градиента нарастания температуры и ее поддержания с требуемой точностью. Скорость изменения температуры сусла зависит от конструктивных особенностей ЗСВК и устройства подачи пара. Низкая точность поддержания заданного значения температуры определяется большими инерционными характеристиками элементов системы (большой массой сусла, конструкцией ЗСВК, электропривода устройства подачи пара).

В качестве прототипа рассмотрена двухкаскадная система управления температурой ЗСВК, состоящая из первого датчика температуры сусла в ЗСВК ТТ1 и второго датчика температуры горячей воды на выходе рубашки ЗСВК ТТ2, первого сравнивающего устройства сигналов задатчика температуры и датчика температуры ТТ1, второго сравнивающего устройства сигналов выхода первого сравнивающего устройства и второго датчика температуры ТТ2, регулируемого крана холодной воды.

В такой системе контур главной обратной связи по сигналу датчика ТТ1 обеспечивает регулирование температуры сусла и второй внутренний контур местной обратной связи по сигналу датчика ТТ2 поддерживает температуру воды в рубашке ЗСВК.

К недостаткам двухкаскадной системы управления относятся сравнительно невысокое быстродействие из-за наличия одного регулируемого источника тепла (крана холодной воды) и инерционности передачи тепла от горячей воды в рубашке к большой массе затора (сусла) в котле, а также наличие больших погрешностей регулирования температуры затора (сусла) при различных внешних возмущающих воздействиях, например, изменениях температуры холодной воды и изменениях теплообмена при рассеивании в окружающую среду.

Сущность изобретения заключается в том, что в систему автоматического управления температурой продукта заторно-сусловарочного котла, имеющего рубашку, состоящую из насоса перекачки продукта, воздушного нагревателя, источника горячего воздуха, последовательно соединенных двух сравнивающих устройств, устройства управления, регулируемого крана холодной воды, смесителя, соединенного с рубашкой котла, датчика температуры, установленного на выходе смесителя и соединенного со вторым входом второго сравнивающего устройства, датчика температуры продукта котла, соединенного со вторым входом первого сравнивающего устройства, дополнительно введены три сравнивающих устройства, два устройства управления и датчик температуры продукта, установленный на выходе воздушного нагревателя и связанный с первым дополнительным сравнивающим устройством, к второму входу которого подсоединен один из выходов датчика температуры продукта котла; выход первого дополнительного сравнивающего устройства соединен с входами второго и третьего дополнительных сравнивающих устройств; второй вход второго дополнительного сравнивающего устройства соединен с одним из выходов первого сравнивающего устройства, а его выход подключен через первое дополнительное устройство управления к насосу перекачки продукта и к второму входу третьего дополнительного сравнивающего устройства, выход которого через второе дополнительное устройство соединен с источником горячего воздуха.

На чертеже показана функциональная схема систем автоматического управления температурой продукта ЗСВК.

Система состоит из последовательно соединенных первого сравнивающего устройства 1, второго сравнивающего устройства 2, управляющего устройства 3, регулируемого крана холодной воды 4, смесителя холодной и горячей воды 5, рубашки котла 7, котла с массой продукта 8, датчика температуры смесителя 6, соединенного со вторым входом второго сравнивающего устройства 2, датчика температуры продукта котла 9, соединенного со вторым входом первого сравнивающего устройства 1; насоса перекачки продукта 10, воздушного нагревателя 11, датчика температуры продукта в нагревателе 12, первого дополнительного сравнивающего устройства 13 второго дополнительного сравнивающего устройства 14, первого дополнительного устройства управления 15, третьего дополнительного сравнивающего устройства 16, второго дополнительного устройства управления 17 и источника горячего воздуха 18. Первый вход сравнивающего устройства 13 соединен с датчиком температуры нагревателя 12, второй его вход подключен к датчику температуры котла 9, а его выход соединен с одним из входов сравнивающих устройств 14 и 16. Другой вход сравнивающего устройства 14 соединен с выходом первого сравнивающего устройства 1, а его выход подключен через устройство управления 15 к насосу перекачки 10 и к входу сравнивающего устройства 16, выход которого через устройство управления 17 соединен с источником горячего воздуха 18.

При работе системы автоматического управления температурой продукта ЗСВК на первый вход первого сравнивающего устройства 1 с командоаппарата или вычислительной машины подается входной управляющий сигнал U_ут, который может меняться по любой программе для получения различных свойств продукта котла.

Сравнивающее устройство 1 формирует рассогласование между требуемой температурой и фактической температурой продукта котла U =U_ут-U_дтк Сравнивающие устройства 2 13, 14 и 15 также формируют соответствующие рассогласования U =U -U_дтс, U =U_дтн-U_дтк, U =U -U , U =U -U Рассогласования со сравнивающих устройств поступают на соответствующее управляющее устройство: с 2 на управляющее устройство 3, для регулирования краном холодной воды 4; с 14 на управляющее устройство 15 для регулирования насосом перекачки продукта 10; с 16 на управляющее устройства 17 для регулирования источником горячего воздуха 18. По мере нагрева рубашки котла 7, перекачки через насос 10 и нагрева продукта в воздушном нагревателе 11 температура продукта котла будет приближаться к заданной, т.е. рассогласования на выходе сравнивающих устройств будут уменьшаться.

При изменении температуры продукта котла под действием внешних или внутренних факторов система поддерживает заданную температуру продукта с высокой точностью с максимальным быстродействием и при минимальных энергетических затратах холодной и горячей воды, электроэнергии на перекачку и нагрев воздуха.

Следовательно, технический эффект изобретения заключается в обеспечении высокого быстродействия и уменьшения погрешности управления температурой продукта ЗСВК при минимальных энергетических затратах, что достигается введением в систему дополнительно управления насосом перекачки продукта и управления источником горячего воздуха.

Формула изобретения

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ ПРОДУКТА ЗАТОРНО-СУСЛОВАРОЧНОГО КОТЛА, имеющего рубашку, состоящая из насоса перекачки продукта, воздушного нагревателя, источника горячего воздуха, последовательно соединенных двух сравнивающих устройств, устройства управления, регулируемого крана холодной воды, смесителя, подключенного к рубашке котла, датчика температуры, установленного на выходе смесителя и соединенного с вторым входом второго сравнивающего устройства, датчика температуры продукта котла, соединенного с вторым входом первого сравнивающего устройства, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена тремя сравнивающими устройствами, двумя устройствами управления и датчиком температуры продукта, установленным на выходе воздушного нагревателя и связанным с первым дополнительным сравнивающим устройством, к второму входу которого подсоединен один из выходов датчика температуры продукта котла, выход первого дополнительного сравнивающего устройства соединен с входами второго и третьего дополнительных сравнивающих устройств, второй вход второго дополнительного сравнивающего устройства соединен с одним из выходов первого сравнивающего устройства, а его выход подключен через первое дополнительное устройства управления к насосу перекачки продукта и второму входу третьего дополнительного сравнивающего устройства, выход которого через второе дополнительное устройство управления соединен с источником горячего воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1