Geum.ru

O. разработка системы автоматизации нейтрализации подсолнечного масла с использованием информационных технологий national instruments

Вид материалаДокументы

Содержание


2. Результаты работы
4. Преимущества технологий National Instruments
Подобный материал:
A.6.O.РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

NATIONAL INSTRUMENTS


В.П. Корячкин, М.Н. Орешина


Орловский государственный технический университет, г. Орел Московское шоссе 65, 8(0862)551187


1. Введение

С развитием новых информационных технологий появилась возможность создания систем удаленного контроля и управления технологическими процессами. С появление таких средств, в целях модернизации систем автоматизации была поставлена задача создания локальной системы автоматизации нейтрализатора с удаленным доступом сбора и контроля данных и управления процессом нейтрализации.

Нейтрализация является одной из составляющих процесса рафинации подсолнечного масла, при котором продукт очищается от примесей. При нейтрализации осуществляется вывод из масла фосфоросодержащих веществ при помощи реагентов: раствора хлорида натрия, раствора лимонной кислоты, раствора силиката натрия.

Система автоматизации процесса нейтрализации подсолнечного масла осуществляет контроль температуры, верхнего и нижнего уровня продукта, а также управление работой перемешивающего устройства, клапанами подачи масла и реагентов, клапанами выхода нейтрализованного масла и соапстока, устройства циркуляционной мойки нейтрализатора.

Существующие локальные системы автоматизации обеспечивают сигнализацию заполнения и опорожнения аппарата с помощью электронного сигнализатора, измерения уровня – емкостным индикатором, контроль температуры – манометрическим прибором. Предусмотрено программное управление устройством перемешивания масла с помощью реле времени. Приборы и электроаппаратура расположены в шкафу управления, на дверце которого, помещены кнопки и переключатель управления, сигнальная аппаратура и цифровые индикаторы (показывающая аппаратура). Эти системы не предполагают удаленного доступа данных, то есть оператор должен постоянно находиться в зоне проведения технологического процесса, а также с использованием этих систем создание общего регулирования процессом нейтрализации вызывает много трудностей.


2. Результаты работы

Нам разработана локальная система процесса нейтрализации подсолнечного масла с удаленным доступом сбора, контроля данных и управления процессом с использованием изделий выпускаемых NI: DAQ- платами сбора и вывода данных, приложения для настройки программного и аппаратурного обеспечения NI – Measurement and Automation Explorer (MAX), программной среды Labview. Требования к такой системе заключались в следующем: относительная простота аппаратурного оформления, надежность и наглядность программного обеспечения.

Схема разработанной локальной системы автоматизации нейтрализации подсолнечного масла представлена на рисунке 1. Лицевая панель и блок – диаграмма программного обеспечения автоматизации процесса нейтрализации изображены на рисунке 2.

На рисунках 3,4,5,6 изображены подпрограммы виртуального прибора «Система автоматизации нейтрализации подсолнечного масла», осуществляющие контроль температуры, верхнего и нижнего уровня продукта, а также управление работой перемешивающего устройства, клапанами подачи масла и реагентов, клапанами выхода нейтрализованного масла и соапстока.



Рисунок 1 – Схема локальной системы автоматизации нейтрализации

подсолнечного масла















3. Оборудование

Т
ехнологическая схема процесса рафинации подсолнечного масла представлена на рисунке 7 [1].

Процесс рафинации подсолнечного масла включает в себя следующие операции: охлаждение, деаэрацию, нейтрализацию, фильтрацию, винтеризацию, отбеливание и дезодорацию.

В цех рафинации по системе трубопроводов направляется сырое прессованное масло при температуре 60 – 80 0С, которое поступает в емкость 1. После заполнения резервуара маслом подаются сигналы оптической и звуковой сигнализации.

Так как процесс нейтрализации должен проводиться при температуре масла 18 – 220С, продукт насосом 3 прокачивается через теплообменник 4 и возвращается в емкость 1. В пластинчатом теплообменнике в первой секции масло охлаждается водой, во второй секции – хладагентом, в качестве которого используется 33% раствор пропиленгликоля с температурой 150С.

Охлажденное масло направляется в нейтрализатор 5, представляющий собой цилиндрический аппарат с коническим днищем, рубашкой и приводом с мешалкой. Нейтрализатор заполняется охлажденным маслом в заданном объеме. Подача масла осуществляется при включенной мешалке с частотой вращения 6 – 8 об/минуту. Затем выключается мешалку, и масло выдерживается в течение 30 минут для деаэрации. В это время из нейтрализатора отбирается средняя проба масла для определения кислотного числа, массовой доли влаги и фосфоросодержащих веществ.

После экспонирования и деаэрации масло обрабатывается реагентами. Заранее готовятся регенты в емкостях 6,7,8. Для приготовления раствора хлорида натрия в емкость 6 подается заданное количество водопроводной воды и при включенной мешалке вводится расчетное количество хлорида натрия. Мешалка выключается при полном растворении соли. Приготовление раствора лимонной кислоты с 8% концентрацией осуществляется в емкости 7 аналогично приготовлению первого реагента. Для приготовления силиката натрия в бак 8 подается 2/3 доли воды от расчетного количества рабочего раствора, далее включается мешалка и добавляется необходимое количество исходного раствора силиката натрия. Ингредиенты перемешиваются в течение 5 минут, после чего определяется плотность полученного раствора и производится ее корректировка до требуемой путем добавления малых доз воды.

Приготовленные реагенты вводятся в нейтрализатор в следующей последовательности. Из емкости 6 насосом через расходомер подается в нейтрализатор при включенной мешалке (частота вращения 12 – 14 об/ минуту) расчетное количество хлорида натрия в течение 8 – 10 минут. Затем масло выдерживается в течение 45 – 60 минут при работающей с частотой вращения 8 – 10 об/минуту мешалке.

Далее из емкости 7 насосом через расходомер в нейтрализатор в течение 5 – 7 минут поступает раствор лимонной кислоты. Затем из емкости 8 в течение 8 – 10 минут вводится раствор силиката натрия, и полученная смесь перемешивается около 15 минут. Затем масло выдерживается в нейтрализаторе в течение 40 – 60 минут при включенной мешалке с частотой вращения 8 –10 об/минуту. Время экспозиции определяется достижением полной коагуляции частиц полученного геля. Общее количество введенных растворов лимонной кислоты и силиката натрия должно составлять 2,5% к массе масла. Затем увеличивается частота вращения мешалки до 12 – 14 об/минуту и еще раз вводится необходимое количество силиката натрия. Время ввода нейтрализующего агента составляет 10 – 20 минут. Далее снижается частота вращения мешалки до 8 –– 10 об/минуту, и продукт выдерживается в течение 60 – 80 минут. Время экспозиции зависит от кислотного числа масла, скорости и характера формирования хлопьев соапстока. Затем выключается мешалка, и в продукте около 3 часов идет осаждение хлопьев соапстока. Далее из вершины конического днища нейтрализатора осуществляется слив соапстока в соапсточник 9, при заполнении которого соапсток откачивается в приемную емкость. При сливе соапстока необходимо отслеживать его плотность. Соапсток должен быть плотным, однородным с минимальным содержанием масла. Если в соапстоке просматриваются струйки масла, то его слив прекращается и продукт выдерживается некоторое время для уплотнения осадка.

После слива соапстока обработанное масло насосом откачивается в промежуточный бак и далее направляется на последующие операции процесс рафинации.

Контроль и регулирование технологических параметров процесса нейтрализации происходит следующим образом. Аналоговые сигналы от датчиков температуры, уровней, расхода поступают в АЦП, содержащий DAQ- платы сбора и вывода данных, откуда далее оцифрованные и частично отфильтрованные передаются в компьютер [2]. С помощью приложения для настройки программного и аппаратурного обеспечения NI – Measurement and Automation Explorer (MAX) и программной среды Labview происходит сравнение значений сигналов с заданными, вырабатываются тревожные сигналы и управляющие воздействия. Управляющие сигналы передаются на рабочие органы аппаратов.

4. Преимущества технологий National Instruments

Выбор средств автоматизации является довольно сложной задачей. Подгонка готового программного обеспечения под конкретную задачу выливается в привлечение множество специалистов различных областей деятельности. Согласование датчиков, различных преобразователей, плат АЦП и программного обеспечения тоже является трудоемкой задачей.

Использование изделий фирмы NI снимает большинство таких проблем. Среда графического программирования Labview использует довольно простой графический интерфейс и дает возможность профилирующему специалисту наиболее полно реализовать поставленные задачи, не отвлекаясь на частные вопросы программирования и устройства электронных компонентов. Программная среда Labview хорошо интегрирована со всеми изделиями, выпускаемыми NI, например Measurement and Automation Explorer (MAX) и DAQ- платами сбора и вывода данных.


Литература

1. Антипов С.А., Кретов И.Т., Остриков А.Н. Машины и аппараты пищевых производств – М.: Высшая школа, 2001 – 703с.

2. П.А. Бутырин, Т.А. Васьковская, В.В. Каратаев, С.В. Материкин Автоматизация физических исследований и эксперимента: Компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе Labview 7 (30 лекций). – М.:ДМК Пресс, 2005.264с.