Автоматизация теплообменных аппаратов.

В пищевых производствах для процессов нагревания, охлаждения, пастеризации и стерилизации применяют различные виды теплообменных аппаратов. В зависимости от их конструктивного исполнения различают следующие виды поверхностных теплообменников: трубчатые, пластинчатые, спиральные, аппараты с рубашкой и с оребренной поверхностью, пароконтактные подогреватели. Выбор того или иного типа теплообменных аппаратов обуславливается определенным тепловым процессом, а также эффективностью протекания процесса в аппарате. В качестве теплоносителей используются горячая вода, водяной пар, горячий воздух и др. Часто используют отработанный пар паровых турбин и вторичный пар выпарных установок.

Благодаря своей надежности и компактности широкое распространение получили трубчатые подогреватели. В этих подогревателях одна из сред движется по трубам, а теплоноситель - в межтрубном пространстве. Для автоматизации трубчатых подогревателей применяют термопреобразователи сопротивления. Для предотвращения перегрева среды датчик устанавливается непосредственно в теплообменнике перед выходом продукта. В качестве регуляторов температуры используются электронные мосты К.СМ-ЗП с изодромным регулирующим устройством в комплекте с панелью дистанционного управления ПП12.2. Управляющий сигнал от регулирующего устройства моста КСМ-ЗП поступает на клапан 25ч30нж, установленный на трубопроводе подачи теплоносителя в подогреватель, тем самым изменяя расход теплоносителя.

Иногда нагревание продукта производят открытым паром. Пар вводится через барботер непосредственно в нагреваемую среду. В качестве датчика температуры применяется дилатометрический датчик типа ТУДП-ЗМ, пневматический сигнал от которого поступает на вторичный показывающий прибор со станцией управления ПВ10.1Э и пропорционально-интегральный регулятор ПР3.31, выходной сигнал которого поступает на клапан, изменяющий расход пара. Для предотвращения перегрева продукта хемой предусмотрена блокировка подачи пара в барботер при низком уровне продукта в емкости. Уровень в емкости измеряется преобразователем давления НС-П, пневматический сигнал от которого поступает на вторичный прибор с сигнальным устройством ПВ2.2. По достижении минимального уровня срабатывает сигнальное устройство ПВ2.2 и командный сигнал поступает на реле переключения ПП2.5, прекращая подачу управляющего сигнала от регулятора температуры; через реле переключения ПП2.5 проходит командный сигнал на закрытие клапана, установленного на подаче пара в барботер.

В последнее время в пищевой промышленности широкое применение получили электрические подогреватели, которые позволяют произвести нагрев продукта до 1000 °С. При пропускании тока через нагревательные элементы тепло от них лучеиспусканием или конвекцией передается нагревательному продукту. В масло-жировом производстве электронагрев применяется при дистилляции жирных кислот. Температура нагрева жирных кислот в дистилляционном кубе должна поддерживаться в заданных пределах, так как перегрев жирных кислот вызовет потемнение дистиллята и другие нежелательные явления.

Стабилизация температуры жирных кислот осуществляется автоматической системой, включающей термопреобразователь сопротивления типа ТСП, который устанавливается в последней секции дистилляционного куба, регулирующего прибора Р25 и магнитного пускателя. Если температура кислот в кубе выше заданной, контакты Р25 размыкаются и магнитный пускатель в каждой секции куба отключает нагревательный элемент. В случае понижения температуры происходит обратное действие.

С целью обезвреживания жидкости от микроорганизмов в пищевом производстве применяют пароконтактные подогреватели. Жидкость под давлением распыляется в нагревателе и мгновенно обрабатывается паром. Такие подогреватели нашли применение в свеклосахарном производстве при обработке жомопрессовой воды. Жомопрессовая вода из сборника поступает в пароконтактный подогреватель, где обрабатывается паром, и затем, имея температуру 90°С, поступает в испаритель для утилизации тепла. Жомопрессовая вода, поступающая в производство, должна иметь температуру около 70°С. На рис. 16-1 представлена схема автоматизации паро-контактного подогревателя. Стабилизация температуры жомопрессовой воды на выходе из пароконтактпого подогревателя осуществляется с помощью термопреобразователя сопротивления ТСП 2а и моста с пропорционально-интегральным регулирующим устройством

КСМ-ЗП 26. Пневматический сигнал от моста поступает в прибор алгебраического суммирования ПФ1.1 (2в). В этот же прибор поступает пневматический сигнал от пропорционального регулятора уровня в сборнике ПР2.8 (1в). Прибор ПФ1.1 (2в) осуществляет коррекцию управляющего сигнала регулятора температуры с учетом количества воды, поступающей в пароконтактный подогреватель. От прибора ПФ1.1 (2в) скорректированный сигнал поступает через панель дистанционного управления БПДУ-А (2г) на регулирующий клапан 25ч32нж (2д) подачи пара в пароконтактный подогреватель.Системой автоматизации предусмотрено также регулирование уровней в сборнике, отстойнике и испарителе жомопрессовой воды с помощью преобразователя контактного бора со станцией управления ПВ3.2 (16, 36, 46), пропорционального регулятора ПР2.8 (1в, Зв, 4в) и регулирующего клапана 25ч 30нж (1г, Зг, 4г). В испарителе стабилизируется температура с помощью термопреобразователя сопротивления ТСП 5а, моста КСМ-ЗП с изодромным регулирующим устройством и панелью дистанционного управления ГШ 12.2 (56) и регулирующей заслонки 5в.

Рис. 16-1. Схема автоматизации: I -сборник жомопрессовой воды; II - насос жомопрессовой воды; III -пароконтактный подогреватель; IV - отстойник; V - испаритель вторичного пара

Автоматизация конденсаторов. Процесс конденсации в пищевых производствах применяется для создания разрежения в вакуумных установках (вакуум-аппараты, выпарные, фильтрационные и другие аппараты) и сжижения паров (спирта, фреона) в холодильных установках.

Для конденсации паров спирта, бензина и т. д. применяются поверхности bit конденсаторы, в которых охлаждающий агент и конденсирующиеся пары разделены теплопроводя-щей стенкой. Конструктивно эти конденсаторы аналогичны поверхностным теплообменникам.

Для конденсации водяных паров низкого потенциала используют конденсаторы смешения (например, барометрические конденсаторы), в которых пары конденсируются благодаря их смешиванию с охлаждающей водой. Несконденсиро-вавшиеся газы отсасываются из конденсатора вакуум-насосом. Барометрическая вода отводится из конденсатора самотеком по трубе, погруженной на 1 -1,5 м в воду для создания гидравлического затвора. Температура отходящей воды должна быть 45-46 °С. Регулирование температуры барометрической воды осуществляется изменением подачи холодной воды в конденсатор.

Если для производства необходима барометрическая вода с более высокой температурой (55-56°С), то устанавливают два конденсатора - предварительный и основной, соединенных последовательно. Вода на предконденсатор подается в количестве, не обеспечивающем полную конденсацию поступившего пара, за счет чего достигается получение более горячей воды. В основном конденсаторе происходит окончательная конденсация оставшегося пара. Температура воды, отходящая из основного конденсатора, более низкая. Сборник барометрической воды для такой конденсационной установки разделен на два отделения - для горячей и теплой воды.

На рис. 16-2 приведена схема автоматического регулирования конденсационной установки, состоящей из предварительного и основного конденсаторов. Схема эта отличается от схемы регулирования при установке раздельных конденсаторов.

В связи с тем что предварительный конденсатор и его трубопровод холодной воды рассчитаны на получение того количества горячей воды, которое необходимо для производства, а количество вторичных паров, поступающих на предконденсатор, велико, температура барометрической воды после пред-конденсатора всегда максимальна и регулированию не поддается. Поэтому холодная вода на предварительный конденсатор подается по уровню в ящике барометрической воды, а в основной конденсатор - по температуре барометрической воды.

Уровень горячей воды в барометрическом ящике и в сборнике холодной воды измеряется пьезометрическим методом. Для этого в опущенную в ящик трубку подается сжатый воздух от регулятора воздуха РРВ-1 (2а, За). Давление этого воздуха воспринимается дифманометром ДС-П1 (26, 36). Пневматический сигнал, пропорциональный изменению уровня в ящике барометрической воды, от дифманометра поступает на вторичный прибор со станцией управления ПВ3.2 (2в, Зв) и статический регулятор ПР2.8 (2г, Зг). Выходной сигнал регулятора изменяет положение клапанов 25ч30нж (2д, 3d), установленных соответственно на подаче холодной воды в предварительный конденсатор и подаче воды в сборник холодной воды.

Подача холодной воды в основной конденсатор осуществляется по температуре барометрической воды. Для ее измерения используется термопреобразователь сопротивления ТСП (1а), работающий в комплекте с мостом КСМ-ЗП модели 1800 Д (16), выходной сигнал которого поступает на клапан 25ч30нж (1в), изменяющий подачу холодной воды на основной конденсатор. Для учета холодной воды, поступающей на конденсаторы, устанавливаются диафрагмы 4а, 5а в комплекте с дифманомет-рами 46, 56 и интегрирующими приборами 4в, 5в. Системой предусмотрен местный контроль разрежения в предварительном и основном конденсаторах с помощью вакуумметров и контроль температуры барометрической воды, поступающей на производство, показывающим термометром.