Автоматизация пастеризационных установок

Пастеризатор молока представляет собой многосекционный пластинчатый теплообменник, подогреваемый горячей водой. Горячая вода приготавливается в специальном контуре, включающем в себя бойлер 9 (рис. 2.19), инжектор 8 и насос 10.

В процессе пастеризации молоко проходит последовательно первую секцию 4 регенерации, молокоочиститель 5, вторую секцию 6 регенерации, секцию 7 пастеризации, выдерживатсль 12, снова первую и вторую секции регенерации и секцию 14 охлаждения. Греющий агент — пар, нагревающий в бойлере воду, используемую затем в секции пастеризации. Режим пастеризации поддерживается ПИ-регулятором, управляющим потоком пара к бойлеру. При температуре пастеризации ниже установленного уровня по команде регулятора-ограничителя открывается клапан 11, возвращающий молоко по линии 13 в уравнительный бак на повторную пастеризацию. Для исключения таких режимов работы может быть использована схема пропорционального уменьшения расхода молока при снижении температуры пастеризации 0_П. Эту функ;

Рис. 2.19. Функциональная схема пастеризационной установки:

/ — уравнительный бак; 2—молочный насос; 3— регулирующий клапан; 4, 6 — соответственно первая и вторая секции регенерации; 5 — центробежный молокоочиститель; 7— секция пастеризации; 8— инжектор; 9— бойлер; 10— насос горячей воды; 11— перепускной клапан; 12— выдерживатель; 13— линия возврата нелопастери зова иного молока; 14— секция охлаждения цию выполняет П-регулятор, управляющий регулирующим клапаном 3 на линии молочного насоса 2.

Коэффициент установки пропорциональности регулятора подбирают таким образом, чтобы пропорциональная снижению температуры 0_П длительность т нахождения молока в выдерживателе.

Работа установки при пониженных температурах пастеризации расширяет диапазон возможных режимов эксплуатации пастеризатора и снижает скорость образования «пригара» — белковых отложений на поверхности пластин, что требует периодической разборки и очистки пастеризатора.

Для измерения общего надоя молока или надоя от технологических групп коров на серийных автоматизированных доильных установках с молокопроводом используют микропроцессорное устройство, разработанное НПП «Фемакс» (ВИЭСХ).

Устройство разработано на базе однокристальной микроЭВМ. Его подключают к магнитному пускателю молочного насоса или непосредственно к датчику уровня в молокоприемнике. Устройство фиксирует временные характеристики работы насоса, паузу и длительность импульса включения в каждом цикле. В качестве постоянной величины вводится объем молокоприемника. Общий надой рассчитывается с учетом объема молокопровода, продолжительности пауз и импульсов и количества включений насоса. Погрешность учета составляет 0,93%, диапазон измерений расхода молока 0…30 л/мин.

Водоохладительные установки предназначены для охлаждения воды, используемой на молочных фермах при хранении молока в проточных и емкостных охладителях.

Основной элемент автоматизации компрессионных холодильных машин — терморегулирующий вентиль (ТРВ; рис. 2.20, а), предназначенный для понижения давления (дросселирования) и регулирования расхода фреона, поступающего в охладитель из ресивера конденсатора. Как увеличение, так и уменьшение количества фреона, поступающего в охладитель, снижает холодильную мощность установки. Переполнение охладителя приводит к тому, что не весь фреон успевает испариться и часть его поступает в компрессор в жидком виде. Попадая на горячие стенки цилиндров компрессора в начале цикла всасывания, капли фреона мгновенно испаряются, а образующийся пар занимает значительную часть объема цилиндра, снижая производительность компрессора и установки в целом.

Степень заполнения испарителя фреоном характеризует температура пара на его выходе 0_ВЫХ. Чем меньше заполнение испарителя, тем больше перегрев паров.

Рис. 2.20. Схема терморегулирующего вентиля с внутренним (а) и внешним (б) выравниванием:

У — термобаллон; 2— капилляр; 3 — надмембранная камера; 4 — мембрана; 5 — клапан; 6— пружина; 7— регулировочный винт; 8— испаритель; 9— диафрагма; 10— уравнительная трубка; 11 — перегородка При увеличении 9_ВЫХ возрастает давление в герметичной системе, заполненной тем же фреоном или другим веществом с низкой температурой кипения и включающей в себя термобаллон 1, капилляр 2 и камеру 3 между корпусом ТРВ и мембраной 4. Перемещение мембраны вниз увеличивает проходное сечение дросселирующего клапана 5, в результате чего возрастает поступление в испаритель жидкого фреона из ресивера. Из-за снижения давления жидкий фреон оказывается перегретым, он вскипает и, постепенно испаряясь, отбирает теплоту у охлаждаемого продукта.

При уменьшении нагрузки 0_ВЫХ понижается, давление в герметичной системе и подача фреона уменьшаются. При этом перегрев принимает значение, соответствующее первоначальному. Анализ конструкции ТРВ и описание его работы свидетельствуют о том, что в системе реализуется П-закон управления. При этом коэффициент пропорциональности соответствует жесткости пружины 6, а задание устанавливается путем изменения ее сжатия с помощью регулировочного винта 7.

Происходящие в системе испаритель — ТРВ процессы достаточно инерционны, поэтому при резких изменениях температурного режима подача фреона в испаритель и соответственно холодильная мощность установки колеблются, постепенно затухая.

ТРВ, работающие по схеме, показанной на рисунке 2.20, а, применяют на холодильных установках небольшой производительности, у которых потери давления по длине испарителя незначительны, а давление фреона под мембраной и в испарителе одинаковы.

В холодильных машинах большой производительности испаритель имеет значительную длину и давление на его выходе ниже, чем на входе. В результате температура перегретого пара 0_Вы_Х снижается, уменьшается давление в термобаллоне и клапан ТРВ прикрывается. Обеспечить требуемое открытие клапана можно только при увеличении перегрева, то есть при уменьшенном заполнении испарителя и пониженной холодильной мощности установки. Поэтому в холодильных машинах, имеющих длинные испарители, падение давления в которых более 200 кПа, применяют ТРВ с уравнительной трубкой (рис. 2.20, б). В корпусе таких ТРВ устанавливают перегородку 11, благодаря которой под мембрану 4 подается давление не со стороны входа, а со стороны выхода испарителя — по уравнительной трубке 10. Поскольку давление на выходе более низкое, то разность давлений на мембрану при том же значении 0_ВЫХ — 0_час будет больше, в результате чего заполнение испарителя и производительность установки увеличиваются. Дополнительно устанавливаемая на выходе ТРВ диафрагма 9 позволяет повысить давление за клапаном и увеличить его диаметр.