Розпилювальна сушарка кавового екстракту

МІНІСТЕРСТВО  ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА  АКАДЕМІЯ ЗВ'ЯЗКУ ім. О. С. ПОПОВА

 

Кафедра комп’ютерно-інтегрованих технологічних процесів і виробництв

 

 

 

 

 

Розпилювальна сушарка кавового екстракту

 

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

ОНАЗ.6.05020201.КТ4311.241.ЗА

 

студент 4 курсу, ННІ Комп’ютерних технологій, автоматизації та логістики,

групи КТ 4.3.11

Марталог Сергій Юрійович

 

Напрям                       6.05020201 - Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології

Виконавець проекту                   ______________                         С.Ю. Марталог

Керівник проекту                        ______________                         І.С. Кушнір

 

 

    На рецензію

______________ ____________

"___" _________ 2013 р.

 

  До захисту

______________ ____________

"___" _________ 2013 р.

 

 

 

                                          Одеса 2013

 

 

 

Задание на курсовой проект

 

1. Краткое описание технологического процесса многокорпусной выпарной установки
2. Выбор средств измерительной техники и технических средств автоматизации
3. Математическое моделирование многокорпусной выпарной установки
4. Синтез АСР

 

Список демонстрационных листов:

 

Лист 1 Функциональная схема автоматизации  распылительной сушки     кофейного экстракта

 

Лист 2 Установочный чертёж

 

Лист 3 Графики переходных процессов АСР сушки кофейного экстракта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

В данной курсовой работе разработать функциональную схему системы автоматизации  технологического процесса. Также выбрать  технические средства контроля и  автоматизации: составить заказную спецификацию.

Текстовая часть  курсовой работы содержит    страниц,    рисунков,   таблица,    литературных источников,    приложения.

Ключевые слова: сушилка кофейного экстракта - производство растворимого кофе, ФСА(функциональная схема автоматизации), заказная спецификация, регулирование, П, ПИ-регулятор, интенсивность, проектирование, система автоматизации.

Объектом исследования является распылительная сушилка для  производства растворимого кофе.

Цель работы - создать рабочий проект автоматизированной системы управления «Распылительной сушки кофейного экстракта».

В результате выполнения работы был выбран контур регулирования, произведен расчет настроек регулятора для автоматических систем регулирования. Исследованы переходные процессы и  оценено их качество схем, при необходимости скорректированы настройки регулятора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Производство  растворимого кофе является одной из важнейшей отраслей национальной экономики. Его состояние определяет продовольственную  обеспеченность страны и ее регионов. Украина имеет хорошо развитую торгово-транспортную систему для закупки сырья и достаточно развитую материально-техническую базу для его переработки. Однако за годы реформирования в отрасли региона наблюдается неравномерное развитие сфер производства и переработки продукции.

Поэтому в нынешнее время есть актуальной задача исследования  регулируемого аппарата распылительной сушилки кофейного экстракта.

  Состояние любого устройства характеризуется одной или несколькими  величинами. Технические устройства  будем называть объектами управления (ОУ), а физические величины, которые характеризует их состояние - выходными величинами объектов. На практике выходные величины должны отвечать соответствующим требованиям.

Совокупность  положений, которые определяют характер изменения выходных величин объектов, называются  алгоритмом функционирования. На практике более всего распространены следующие алгоритмы:

-поддержка постоянной  выходной величины, которая приравнивается  к значению;

-изменение выходной  величины за заданным законом и программой;

-изменение выходной  величины за неизвестным законом.

Причинами отклонений значения выходной входной величины от заданного нужного значения есть:

-действие различных  внешних воздействий;

-действие изменения  параметров объекта;

-изменение нужного значения управляемой величины.

Канал, через  который возмущающее воздействие  действует на выходную величину, называется каналом возмущения объекта. Однако можно действовать подачей соответствующего влияния на вход объекта, достигая уменьшения или устранения отклонения от нужного значения. Канал действия  входного влияния на выходную величину называют - каналом управления.

Отклонение, которое  возникает в связи с изменением нужного значения выходной величины, также может бить уменьшено или  устранено подачей на вход объекта действия, которое определено функцией от нужного значения  и характеристик объекта. Задача уменьшения либо отклонения выходной величины объекта от нужного значения сводится к нахождению необходимой зависимости действия на входе объекта от возмущающих воздействий, изменение нужного значения  выходной величины и характеристик объекта, реализации этой зависимости. Действие на входе объекта, полученное при преобразовании факторов, которые есть причиной отклонения либо уменьшения, называются управляющим воздействием.

Автоматизация - применение технических средств, экономических, математических методов и систем управление освобождающего  человека частично или полностью от непосредственного  участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материала или информации. Целью автоматизации является повышение производительности, эффективности труда, улучшение качества продукции, оптимизация планирования и управления, устранение человека от работы в условиях, опасных для человека. В системе управления или регулирования теми параметрами, изменения которых несколько быстро, что реакция человека не позволяет управлять ими вручную.

Технологический процесс (ТП) реализуется на соответствующих  параметрах, участках, машинах и т.д., которые называются объектами автоматизации. Они представляют собой системы, поведения которые во времени определяются текущими значениями ряда характеристик или технологических величин (температура, давление, уровень). Основным элементом автоматической системы регулирования является объект регулирования (ОР)(аппарат, агрегат, технологическая линия и т.д.), в котором поддерживается требуемое значение величины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цель  курсового проекта: Исследовать регулируемый аппарат на примере «Распылительной сушилки кофейного экстракта – Одесский завод пищевых концентратов».

Задачи проекта:

1. Описать технологический процесс;
2. Разработать ФСА;
3. Разработать заказную спецификацию;
4. Выбрать контур регулирования;
5. Построить кривую разгона объекта;
6. Найти настройки П регулятора для автоматической системы регулирования;
7. Найти настройки ПИ регулятора для автоматической системы регулирования;
8. Произвести коррекцию настроек регуляторов(по необходимости);
9. Сделать выводы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РАСПЫЛА  КОФЕЙНОГО ЭКСТРАКТА

Рисунок 2 –  Распылительная сушилка кофейного  экстракта

 

 

Описание технологического процесса

 

Механизм распылительной сушки состоит в:

- распылении жидкого или пастообразного материала в теплоносителе, т. е. в получении аэрозоля для максимального увеличения площади поверхности высушиваемого материала;

- достижения требуемой  конвективной кривизны испарительной  поверхности; 

- теплообмене между  влажными частицами материла и сушильным агентом;

- испарении и улетучивании  влаги и других летучих веществ  из частиц материала;

- структурообразовании  при переходе аэрозоля в ксерозоль;

- разделении ксерозоля  на порошок и сушильный агент.

Для подготовки горячего воздуха (сушильного агента) используют калориферную установку, куда воздух засасывается вентилятором через фильтр. Калорифер обогревается электроэнергией, жидким топливом или газом(в нашем случае газом). Собственно процесс сушки осуществляется в цилиндрической части сушильной башни, где происходит влаго- и массообмен между материалом и горячим воздухом. В конической части происходит грубое отделение сухого продукта от сушильного агента. Для отделения мелких частиц устанавливают циклон.

Важнейшим условием для правильной сушки является распыление материала для получения частиц, максимально одинаковых по размеру. Это может быть достигнуто подбором соответствующей распылительной форсунки или диска, регулированием давления жидкости или воздуха в форсунке, скорости вращения распылительного диска, вязкости и температуры материла, а также содержания в нем сухих веществ.

Для сушки экстракта  кофе установлены следующие режимы:

- температура  воздуха на входе в сушильную  башню 230-280°C; 
- на выходе из нее 95-120°C; 
- давление на форсунке 2,5-5 МПа.

В процессе сушки  экстракта на распылительной установке  контролируют температуру воздуха  на входе в сушилку и выходе из нее, давление в форсунке и разрежение в конусе башни, содержание сухих  веществ в экстракте перед  сушкой, проверяют объемную массу порошка и влажность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техническая характеристика сушилки кофейного экстракта

 

Производительность, кг/сут     800

Продолжительность одного оборота шнекового вала

вибролотка,  с     61

Число шнековых витков вибролотка    55

Шаг витка вибролотка, мм      100

Толщина витка  шнека, мм    10

Диаметр колонны (внутренний), мм    3750

Установленная мощность электродвигателей приводов, кВт:

подающего насоса    6,4

шнека вибролотка    4,0

молотков(вибролотка и фильтра)       3,0

насоса подачи воздуха в калорифер  3,5

насоса возврата воздуха с циклона    3,5

циклона     5,0

Габаритные  размеры, мм    5838×2535×8340

Масса, кг    35 000

 

Таблица 1 –  Номинальные и граничные значения параметров

Параметр	Номинальное значение	Предаварийное значение	Аварийное Значение
Температура воздуха  на входе в сушильную башню	250°С	240°С 260°С	230°С 270°С
Температура на выходе из башни	110°С	105°С 115°С	95°С 125°C
Разрежение  в сушилке	4МПа	3.75 МПа 4.25 МПа	3.5 МПа 4.5 МПа

 

 

 

 

 

Таблица 2 –  Математическая модель распылительной сушилки кофейного экстракта

	Подача газа на калорифере Uг Δu1 , %	Заслонка на всасывающем вентиляторе  Δu2 , %	Расход воздуха, подаваемого на калорифер  Δu3 , %
Температура  сушильного агента на входе  у1 ном=250±10°С		------
Температура на выходе у2 ном=110±5°С
Разрежение  в сушилке  у3 ном=4±2.5МПа			------

 

Система автоматического контроля и регулирования  температуры.

Основным регулируемым параметром в сушилке является температура. Этот объект характеризуются инерционностью и запаздыванием, что обуславливает значительную продолжительность переходных процессов. Регулирование температуры обычно осуществляют  с помощью пропорционального и пропорционально - интегрального регуляторов. Задача регулирования температуры в аппаратах и агрегатах заключается в регулировании величины теплового потока (горячего воздуха), выходящего из калорифера и поступающего в сушильную башню.