Курсовая работа: Технологический процесс получения охмеленного пивного сусла

3.3 Контур регулирования расхода воды для вымывания экстракта из дробины (поз.5-1 – 5-2)

а) Расходомер вихреакустический МЕТРАН – 300ПР применяется для контроля расхода чистых жидкостей. Для создания вихрей используется тело обтекания. Детектирование вихрей осуществляется посредством использования пары излучатель-приемник, установленные в стенки корпуса прибора. Излучателями перманентно формируются высокочастотные акустические сигналы, пересекающиеся в центре проточной части. Каждый из чередующихся вихрей отличается направлением вращения от предыдущего. При пересечении с вихрем происходит модуляция ультразвуковой волны по фазе, которая фиксируется приемниками сигнала, преобразуется в электрический сигнал и обрабатывается. Выходные сигналы прибора: 4-20 мА, RS485, HART.

б) Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом КМР.Э аналогичен описанному ранее. Управляющий сигнал на привод также подается с модуля контроллера после обработки данных расходомера.

3.4 Контур регулирования температуры сусла в Т2 (поз.9-1 – 9-2)

а) Термопреобразователь сопротивления платиновый ТСПУ – МЕТРАН – 276 имеет принцип действия, основанный на изменении электрического сопротивления в зависимости от температуры. Чувствительный элемент термопреобразователя представляет собой платиновую спираль, размещенную в каналах керамического каркаса и укрепленную там изоляционным порошком. Прибор имеет унифицированный выходной токовый сигнал 4 – 20 мА.

Принцип действия токового преобразователя, сблокированного с первичным измерительным преобразователем, основан на статической автокомпенсации. Сигнал от измерительного первичного преобразователя поступает на измерительный мост и далее на входной усилитель, выполненный по схеме модулятор-демодулятор. Демодулированный сигнал усиливается выходным усилителем постоянного тока, выходной ток которого поступает на нагрузку и в устройство обратной связи.

б) Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом КМР.Э аналогичен описанному ранее.

Контуры регулирования температуры в пластинчатом охладителе имеют тот же состав с отличием в параметрах регулирующих клапанов (устанавливаются на паропроводах).

3.5 Контур регулирования уровня сусла в гидроциклоне Е3 (поз.11-1 – 11-2)

а) Датчик гидростатического давления (уровня) МЕТРАН – 43 – ДГ – 3536 предназначен для работы в системах автоматического контроля, управления и регулирования техпроцессов в целях выдачи информации об уровне жидкости в виде унифицированного токового сигнала 4 – 20 мА.

Датчик состоит из преобразователя давления – измерительного блока (ИБ) и электронного преобразователя (ЭП). Давление рабочей среды воздействует на мембрану ИБ и посредством специального штока вызывает деформацию чувствительного элемента, прочно скрепленного с мембраной тензопреобразователя. Чувствительный элемент – кристалл сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами, соединенными в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезисторов и разбалансу мостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы поступает в дифференциальный усилитель электронного блока. Встроенный в усилитель регулятор коэффициента усиления обеспечивает перенастройку диапазонов измерений. Преобразование усиленного сигнала в унифицированный токовый осуществляется в ЭП. Устройство термокоррекции компенсирует влияние температурных воздействий на тензомост.

б) Клапан запорный с электроприводом 15нж963п предназначен для воздействия на технологический процесс в соответствии с сигналом, идущим от регулирующего устройства, в данном случае – модуля контроллера SimaticS7-300. В результате он прекращает или возобновляет поступление сусла в гидроциклон Е3.

Запорный клапан имеет корпус из коррозионно-стойкой нержавеющей стали, уплотнительная поверхность выполнена из пластмассы.

4 Описание схемы автоматизации

Принципы системы управления разработаны на базе современных управляющих систем распределенной архитектуры, с применением программируемых микропроцессорных контроллеров и компьютеров. Данный подход предназначен для оптимизации и ускорения процессов реагирования на плановое и ненормативное изменение параметров на каждой стадии процесса. Также он позволяет осуществлять интерактивное взаимодействие оператора с ПЭВМ, что в условиях интуитивно понятного интерфейса управляющих программ позволит максимально упростить реализацию технологических решений. Достоинствами данной системы является безопасность, облегчение труда, локализация пульта управления в одном помещении.

4.1 Контур регулирования разности уровней сусла в фильтрчане Ф1

Уровни сусла в фильтрчане и его расширительном баке определяются интеллектуальными радарными уровнемерами Emerson 5600, унифицированные сигналы 4 – 20 мА c которых подаются на контроллер SimaticS7-300. Происходит программное нахождение разности этих уровней и ее соотнесение с номинальной. При достижении разностью предельного значения с контроллера подается управляющий сигнал на частотный преобразователь, вследствие чего изменяется частота вращения ротора электродвигателя, приводящего в движение рыхлитель. В результате указанного воздействия разность уровней выравнивается, то есть процесс фильтрования вновь переходит в установившийся режим.

4.2 Контур регулирования расхода воды для вымывания экстракта из дробины

Расход воды фиксируется вихреакустическим расходомером МЕТРАН– 300ПР, имеющим необходимый интерфейс (4 – 20 мА, HART, или RS485). В результате преобразования первичного измерения через модуль микропроцессорного контроллера SimaticS7-300 поступает информация о расходе воды как итог обработки пропорционального ему сигнала. Происходит программное интегрирование расхода по времени, в результате чего на экране операторского монитора индицируются значения расхода и объема уже прошедшей воды. При достижении количеством жидкости предельного значения с другого модуля контроллера подается управляющее воздействие к приводу исполнительного механизма (клапана малогабаритного регулирующего КМР.Э), клапан перекрывает поток воды. В случае фиксирования уменьшения (увеличения) расхода по сравнению с заданным клапаном варьируется проходное сечение в трубопроводе как результат воздействия пропорционального токового сигнала со стороны контроллера.

Таким образом, осуществляется поддержание расхода воды на постоянном уровне и прекращение ее поступления в аппарат.

Контур регулирования расхода отфильтрованного сусла аналогичен и отличается только типом установленного расходомера.

4.3 Контур регулирования температуры сусла в Т2

Температура измеряется платиновым термопреобразователем сопротивления ТСПУ – МЕТРАН – 276, выходной унифицированный сигнал 0 – 4 мА которого пропорционален текущей температуре и передается на модуль контроллера SimaticS7-300. Осуществляется ее сверка с требуемой по технологии, параллельно идет отображение на экране монитора в виде цифровых значений. После обработки данных о температуре через модуль с контроллера поступает пропорциональный управляющий электрический сигнал на исполнительный механизм – регулирующий клапан КМР.Э с электроприводом. В результате происходит либо прекращение подачи греющего пара в перколятор, либо изменение расхода пара, также возможно перекрытие потока теплоносителя. Для сусловарочного котла предусмотрено уменьшение степени открытия клапана до минимума после окончания предварительного нагрева и начала кипения.

Таким образом, происходит увеличение температуры сусла и поддержание ее на заданном уровне.

4.4 Контур регулирования уровня сусла гидроциклоне Е3

Датчик уровня МЕТРАН – 43 – ДГ гидростатического типа передает токовый унифицированный выходной сигнал 4 – 20 мА, пропорциональный уровню жидкости, на модуль контроллера, далее идет обработка сигнала, перевод значения уровня в объем сусла, осуществляется графическая визуализация на экране монитора оператора. В зависимости от значения уровня с модуля контроллера выдается пропорциональный управляющий сигнал на привод исполнительного механизма – запорного клапана 15нж963п: при достижении уровнем нижней предельной отметки клапан открывается и идет поступление сусла в гидроциклон (из сусловарочного котла), при достижении верхней допустимой границы клапан перекрывается.

Таким образом, уровень сусла в гидроциклоне поддерживается в пределах заданного интервала.

Заключение

Разработанная в ходе курсовой работы схема автоматизации процесса получения охмеленного пивного сусла и выбранные системы управления техпроцессом предназначены для оптимизации данной стадии производства пива, максимального снижения влияния субъективного фактора, обеспечения безопасности персонала при работе с горячими потоками, защиты от поражения электрическим током.