Технология подработки зерна и приготовления замеса

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

       Автоматизация технологических процессов  характеризуется частичной или полной заменой человека-оператора специальными техническими средствами контроля и управления.

       Механизация, электрификация и автоматизация  технологических процессов  обеспечивают сокращение доли тяжелого и малоквалифицированного физического труда в промышленности, что ведет к повышению его производительности, непременному экономическому росту.

       Автоматизация технологических  процессов при  подработке зерна и приготовлении замеса позволяет выполнять отдельные операции без непосредственного участия человека. При индивидуальном ведении технологии важно использование принципиально новых автоматизированных систем управления с применением управляющих микроЭВМ. Благодаря использованию микроЭВМ технологи управляют технологическими процессами и производством в целом в оптимальных режимах и значительно экономят затраты труда на единицу продукции.

       Однако более эффективна автоматизация  крупных заводов промышленного  типа.

       Инженер-технолог по автоматизации  подработке зерна и приготовлении замеса должен знать особенности технологии приготовления замеса, её организации, экономики и планирования. Он должен хорошо разбираться в механических, электрических, гидравлических и пневматических устройствах автоматики, в особенностях комплексной механизации, электрификации и автоматизации технологических процессов, уметь обосновывать решения технологических, технических и организационно-экономических текущих и перспективных задач автоматизации, направленных на повышение эффективности производства.

       С помощью автоматизации подработки зерна и приготовления замеса повышается надежность и продлевается срок службы технологического оборудования, облегчаются и оздоровляются условия труда, повышается его безопасность. Он становится более престижным, при этом сокращается текучесть рабочей силы и снижаются затраты на единицу продукции, увеличивается ее количество и повышается качество, ускоряется процесс стирания различий между трудом умственным и физическим.

Перед бродильной промышленностью России стоят задачи по внедрению новой, более эффективной техники и технологии, обеспечивающих полное и комплексное использование сырья, высокоэффективных машин и аппаратов непрерывного действия, создающих возможность интенсифицировать и автоматизировать процессы и внедрять АСУТП. При этом в условиях перехода к рыночным отношениям важно обеспечить их конкурентоспособность при борьбе за рынок с зарубежными партнерами. Эффективность предприятий бродильной промышленности определяется в основном степенью использования сырья и связанными с ней потерями, а также издержками производства, среди которых главными являются затраты электроэнергии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ТЕХНОЛОГИЯ ПОДРАБОТКИ  ЗЕРНА И ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЗАМЕСА

 

Пищевая промышленность главный потребитель этилового спирта, который используется для изготовления ликероводочных изделий, виноградных и плодовоягодных вин, уксусов и пищевых ароматизаторов. Спирт этиловый также используется в медицинской, фармацевтической, парфюмерной промышленности и других отраслях промышленности.

Основными стадиями производства спирта является:

  1. Подготовка зерна к переработке;
  2. Водно- тепловой обработки;
  3. Осахаривания разваренной массы;
  4. Культивирование производственных дрожжей;
  5. Сбраживание осахаренного сусла;
  6. Извлечение спирта из бражки;
  7. Очистка спирта.

Подготовка картофеля и зерна к переработке состоит в доставке сырья на завод, отделении примесей, измельчении и приготовление замеса. Зерно, идущее  на приготовление замеса, очищают на  воздушно ситовых магнитных сепараторах. При  периодическом способе водно-тепловой обработки зерно разваривают в целом виде, при непрерывных схемах сырье предварительно измельчают. Степень дробления влияет на  температуру и продолжительность разваривания. При измельчении зерна остаток на сите не должен превышать 0,1- 0,3 %. Проход помола через сито с отверстием 1 мм должен составлять 60- 90 %.

Приготовление замеса заключается в смешивании измельченного сырья с водой и подогреве до определенной температуры. К измельченному зерну добавляют 280- 300% воды. Концентрация сухих веществ должна составлять 16-18%.

2 ОПИСАНИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПОДРАБОТКИ ЗЕРНА И ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЗАМЕСА

 

Автоматизация технологических процессов предприятий переработки зерна является важнейшим средством повышения производительности труда, сокращения расхода материалов и энергии, улучшения качества продукции и внедрения прогрессивных методов управления производством. Многообразные технические средства автоматического контроля, регулирования и управления позволяют создать в перерабатывающей промышленности автоматизированные производства.

В приложении приведена функциональная схема автоматизации подработки зерна и приготовления замеса. Объект управления включает: транспортер 1, нория 2, приемный бункер 3, сепаратор 4, промежуточный бункер 5, порционные весы 6, бункер-накопитель 7, вальцовый станок 8, смеситель-предразварник 9.

Зерно со склада поступает с помощью системы транспортеров 1 и далее норией 2 подается в приемный бункер 3. Основной задачей на этом этапе производства является управление транспортировки зерна, измерение частоты вращения нории 2, которое осуществляется с помощью реле скорости РСН-3 (1-1) и (7-1). Сигнал с которых идет на на щит управления на приборы сигнализации скорости и нагрузки ПСН-5 (1-2) и (7-2). В приемном бункере 3 установлен уровнемер  ДИУ(2-1). С помощью него и электронного сигнализатора ПСУ-1 (2-2) регулируется уровень в приемном бункере 3. Подача зерна в сепаратор  4 регулируется с помощью реле скорости РСН-3 (3-1) и регулятора скорости РСО-2 (3-2). И в случае превышения объема зерна поступающего в  сепаратор 4, регулятор РСО-2 (3-2) с помощью панели управления ПДУ-1 (3-3) и исполнительным  устройством МИМ-1 (3-4) перекрывает задвишки подачи зерна в приемном бункере 3. Уровень в промежуточном бункере 5 регулируется аналогично как и приемном бункере 3. После сепарации зерна и накопления зерна в промежуточном бункере 5, оно поступает на взвешивание в порционных весах 6. На них установлен тензодатчик ИМП-3 (5-1) который и определяет массу, регистрируемую  в дальнейшем на приборе регистрации ПР-2 (5-2). Далее зерно транспортером 1 направляется в норию. На транспортере 1 установлен датчик массы ИМП-3 (6-1), с помощью него и регулятора нагрузки РНМ (6-2), ведется управление подачей зерна на транспортер 1. Путем подачи сигнала на от регулятора на панель управления ПДУ-1 (6-3) и исполнительное  устройство МИМ-1 (6-4) перекрывает задвишки подачи зерна в промежуточном бункере 5. Далее зерно поступает в бункер-накопитель 7. Уровень в котором регулируется аналогично как и приемном бункере 3. И зерно поступает на измельчение в вальцовый станок 8. Подача зерна в него регулируется датчиком расхода  ДК6-50 (9-1),  регулятором ДС-ПЗ (9-2) который с помощью панели управления ПДУ-1 (9-3) ведет воздействие на исполнительный механизм МИМ-1 (9-4) задвижек. Открытием и закрытием которых определяется  подача зерна в вальцовый станок 8. Размолотое зерно поступает в смеситель- предразварник 9. Где  размолотое зерно смешивается с горящей водой, расход которой определяется датчиком расхода  ДК6-50 (10-1),  регулятором ДС-ПЗ (10-2) который с помощью панели управления ПДУ-1 (10-3) ведет воздействие на исполнительный механизм МИМ-1 (10-4) регулирующего клапана . Открытием и закрытием которых определяется  подача горящей воды в смеситель-предразварник 9. В нем так же регистрируется температура. Об этом сигнализирует термометр ТСМ-50-4 (11-1), далее сигнал идет на щит управления, где температура регистрируется с помощью прибора регистрации КСМ-4 (11-2) и сигнализируется с помощью прибора сигнализации температуры ПСТ-7 (11-3). Получаемый замес из смеситель-предразварника 9 идет в варочный цех.

 

 

 

Пуск электродвигателей осуществляется вручную с помощью кнопок типа КУ-120 (SB1-SB6) и магнитных пускателей типа ПМЕ-112 (КМ1-KM6). Сигнал аварии осуществляется светодиодами типа РНС (HL1-HL12)

 

Таблица 2.1 Параметры контроля и регулирования технологических процессов  при приготовлении томатного сока

Параметр, подлежащий  контролю и регулированию

Еди-

ница

изме-

рения

Пределы па-

раметров,

допустимых по

технологии

Оптималь-

ное значение

параметров

Допустимая

погрешность отклонения

 Усло-

 вия

эксплу-

 атации

Количе-ство

  точек

контроля

 

 

Примечание

абсолют-

ная

относи-

тельная

Температура

 0С

80-97

85

1,1

7,7

Обычные

1

Контроль, регулирование

Расход

м3/ч

60-80

70

5

6,25

Обычные

2

Контроль, регулирование

Уровень

м

3-5

4

0,5

1,1

Обычные

3

Контроль, регулирование


 

 

Таблица 2.2 Спецификация на приборы и средства автоматизации

Пози-

ция

Пара-

метр

Место

установки

прибора

Среда

Наименование

и характеристика

прибора

Ко-ли-

чество

Тип

прибора

Завод

изго-

товитель

   1

  2

       3

   4

             5

6

    7

     8

1-1

Скорость

На нории

Вал  нории

Реле скорости

1

РСН-3

г.Казань

1-2

Скорость

На щите

  

Прибор сигнализации скорости и нагрузки

1

ПСН-5

г. Львов

2-1

Уровень

Приемный бункер

Зерно

Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения уровня

1

ДИУ

г. Саранск


 

 

Продолжение таблицы 2

 

1

2

3

4

5

6

7

8

2-2

Уровень

На щите

  

Вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством

1

ПСУ-1

г. Львов

3-1

Скорость

На сепараторе

Вал сепера-тора

Реле скорости

1

РСН-3

г.Казань

3-2

Скорость

На щите

  

Вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством

1

ПСУ-1

г. Львов

3-3

Скорость

На щите

  

Прибор панели дистан-ционного управления авто-матический

    1

ПДУ-1

г. Саранск

3-4

Расход

В приемном бункере

Зерно

Исполнительный механизм: регулирующий клапан, рабочее давление 0,4 МПа

   1

МИМ-1

г. Саранск

4-1

Уровень

Промежу-точный бункер

Зерно

Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения уровня

1

ДИУ

г. Саранск

4-2

Уровень

На щите

  

Вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством

1

ПСУ-1

г. Львов

5-1

Масса

Порционные весы

Зерно

Тензодатчик

1

ИМП-3

г. Саранск

5-2

Масса

На щите

  

Прибор регистрации

1

ПР-2

г. Саранск

6-1

Масса

Траспортер

Зерно

Тензодатчик

1

ИМП-3

г. Саранск

6-2

Масса

На щите

 

Регулятор нагрузки

1

РНМ

г. Львов

6-3

Масса

На щите

 

Прибор панели дистан-ционного управления авто-матический

    1

ПДУ-1

г. Саранск

6-4

Расход

В промежу-точном бункере

Зерно

Исполнительный механизм: регулирующий клапан, рабочее давление 0,4 МПа

   1

МИМ-1

г. Саранск

7-1

Скорость

На нории

Вал  нории

Реле скорости

1

РСН-3

г.Казань

7-2

Скорость

На щите

  

Прибор сигнализации скорости и нагрузки

1

ПСН-5

г. Львов


Продолжение таблицы  2

 

1

2

3

4

5

6

7

8

8-1

Уровень

 Бункер- накопитель

Зерно

Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения уровня

1

ДИУ

г. Саранск

8-2

Уровень

На щите

  

Вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством

1

ПСУ-1

г. Львов

9-1

Расход

На трубопроводе

Размо-лотое зерно

Сужающее устройство: камерная диафрагма, условное давление 0,6 МПа, условный проход 50мм

1

ДК6-50

«Теплопри- бор» г.Казань

9-2

Расход

На щите

  

Прибор регулирования расхода

1

ТКМ-51

г. Львов

9-3

Расход

На щите

  

Прибор панели дистан-ционного управления авто-матический

1

ПДУ-1

г. Саранск

9-4

Расход

В бункере-накопителе

Зерно

Исполнительный механизм: регулирующий клапан, рабочее давление 0,4 МПа

1

МИМ-1

г. Саранск

10-1

Расход

На трубопроводе

Горячая вода

Сужающее устройство: камерная диафрагма, условное давление 0,6 МПа, условный проход 50мм

1

ДК6-50

«Теплопри- бор» г.Казань

10-2

Расход

На щите

  

Прибор регулирования расхода

1

ТКМ-51

г. Львов

10-3

Расход

На щите

  

Прибор панели дистан-ционного управления авто-матический

1

ПДУ-1

г. Саранск

10-4

Расход

На трубопро-воде

Горячая вода

Исполнительный механизм: регулирующий клапан, рабочее давление 0,4 МПа

1

МИМ-1

г. Саранск

11-1

Темпера-тура

В смесителе-предразвар-нике

Замес

Термометр

1

ТСМ 50-4

«Теплопри- бор» г.Казань

11-2

Темпера-тура

На щите

  

Прибор регистрации температуры

1

КСМ-4

«Теплопри- бор» г.Казань

11-3

Темпера-тура

На щите

  

Прибора сигнализации температуры

1

ПСТ-7

«Теплопри- бор» г.Казань

КМ1-КМ6

Управле-ние работой электро-двигателй

Электро-двигатели

  

Магнитный пускатель

6

ПМЕ-112

ПО «Энергия» г. Клин

SB1-SB7

Управле-ние рабо-той электро-двигателя

На щите

  

Кнопки управления

7

КУ-120

г. Житомир

НL1

-

HL11

Светодиоды

На щите

  

U=220B, v=50Гц

11

РНС-53

г. Саранск


 

3 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ  СХЕМЫ

 

 

Имеется структурная схема САР ТП (рисунок 2). Упростить схему САР ТП с помощью структурных преобразований и записать эквивалентную передаточную функцию САР.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Рисунок 3.1 Структурная схема САР ТП

Вид передаточных динамических звеньев САР в соответствии с вариантом приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Вариант задания №2

Вариант

W1

W2

W3

W4

W5

W6

W7

2

К1/S

К2

К4

-

K6


 

 

 

 

Определим значения коэффициентов Кi и постоянных времени Ti . Номер зачетной книжки26751, тогда кодовая последовательность будет иметь вид:2675102.

    К1=2

    К2=6

    К3=7, T3=7;

    К4=5

    К5=1

    К6=1

    К7=2, T3=2.

 

Решение:


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.2 Преобразованная структурная схема САУ ТП

 

1.Встречно-параллельное  соединение звеньев W1(S) и W4(S) заменяем эквивалентной передаточной функцией WЭ1(S).

;

2. Параллельное  соединение звеньев W5(S) и W6(S) заменим эквивалентной передаточной функцией WЭ2(S).


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.3 Преобразованная структурная схема САУ ТП.

 

3.Перенесем точку съема B с входа звена W3(S) на выход.

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.4 Преобразованная структурная схема САУ ТП

  

4.Последовательное  соединение звеньев W2(S) и W3(S) заменим  эквивалентной передаточной функцией WЭ3(S).

 

;


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.5 Преобразованная структурная схема САУ ТП

 

5. Встречно-параллельное  соединение звеньев WЭ3(S) и WЭ2(S) заменяем эквивалентной передаточной функцией WЭ4(S).


 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.6 Преобразованная структурная схема САУ ТП .

6.Последовательное  соединение звеньев WЭ1(S) и WЭ4(S) заменим  эквивалентной передаточной функцией WЭ5(S).

 

.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.7 Преобразованная структурная схема САУ ТП .

 

7. Встречно-параллельное  соединение звеньев WЭ5(S) и 1/W3(S) заменяем эквивалентной передаточной функцией WЭ6(S).

 

 

 


 

 

 

 

Рисунок 3.8 Преобразованная структурная схема САУ ТП.

8. Последовательное  соединение звеньев WЭ6(S) и W7(S) заменим  эквивалентной передаточной функцией WЭ7(S).

 

WЭ7(S) = WЭ6(S)·W7(S) =

 

В итоге всех упрощений получаем:

Рисунок 3.9 Конечная преобразованная структурная схема САУ ТП.

Таким образом, мы получили эквивалентную передаточную функцию исходной структурной схемы САУ ТП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ПОСТРОЕНИЕ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОЙ  ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

Для заданной  в  таблице  4.1 передаточной  функции звена построить АФХ.

 

Таблица 4.1

Вариант

Передаточная функция

Коэффициент ПФ

 

2

 

K= 1; Т =5с


 

 

Решение: В передаточной  функции    

      Произведем  замену  s=jw и получим частотную передаточную функцию звена: 

                            

Преобразуем  выражение к алгебраической форме:

   

 

   Построим таблицу значений  U(w),V(w)  в зависимости от  частоты  w (таблица 4.2).

Таблица 4.2 Вычисленные  значения частотной передаточной функции

 w

0

0.1

0.2

0.3

0.5

1

5

U(w)

0

0.04

0.1

0.14

0.17

0.192

0.199

V(w)

0

0.08

0.1

0.92

0.07

0.38

0.08


 

 

По полученным в таблице 4.1 данным построим АФХ:

 

 

Рисунок  4.1  Амплитудно-фазовая характеристика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

В ходе данной работы был изучена автоматизация отделения подработки зерна и приготовления замеса. Исходя из изученного материала можно сделать вывод, что процессы автоматизации в бродильной промышленности играют большую роль. Во-первых, с их помощью осуществляется переработка скоропортящегося сырья с использованием сложных физико-химических и биохимических методов и строгим соблюдением рецептур для сохранения пищевой и вкусовой ценности продукции. Основная цель – обеспечение стандартного качества продукции. Во-вторых создание и функционирование автоматизации системами управления технологическими процессами дает конкретные технико-экономические результаты: обеспечение низкой себестоимости продукции; достаточное количество и широкий ассортимент пищевых продуктов для удовлетворения потребительского спроса населения, а главное улучшение условий труда обслуживающего персонала.

Также в ходе данной работы была упрощена схема САУ с помощью структурных преобразователей. Для преобразования структурной схемы и записи эквивалентной передаточной функции САР использованы формулы:

W(S)=Π Wі(S) – последовательное соединение;

W(S)=∑ Wі(S) – параллельное соединение;

W(S)= – встречно-параллельное соединение, знак «+» для отрицательной обратной связи.

В результате упрощения структурной схемы записана эквивалентная передаточная функция:

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1 Благовещенская М. М., Злобин Л. А. Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Учеб. Для вузов. – М.: Высш. шк., 2005.-768 с.: ил.

2 Машины и аппараты пищевых производств. В 2кн. Кн. 1: Учеб. для вузов/ С.Т Антипов, И.Т. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. – М.: Высш.шк., 2001. – 703 с.: ил.

3 Кретов И.Т., Антипов С.Т., Шахов С.В. Инженерные расчеты технологического оборудования предприятий бродильной промышленности.– М.: КолосС, 2004. – 391 с.: ил.

4  ГОСТ 21.404-85 (2003).

5 Технология  пищевых производств/ А. П. Нечаев, И. С. Шуб, О. М. Аношина и др.; Под ред. А. П. Нечаева. – М.: - КолосС, 2005. – 768 с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для высш. учеб. заведений).