加酶洗衣粉生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)

1、目 錄一 緒論1二系統(tǒng)分析21.前配料22.料漿制備與輸送23.噴霧干燥過程24后配料35.成品輸送包裝與儲(chǔ)運(yùn)3三系統(tǒng)設(shè)計(jì)41.固液按比例混合42.噴霧干燥過程43.加酶控制84.附加控制8四儀表選型9五總結(jié)10六參考文獻(xiàn)1112 一緒論洗衣粉作為日化行業(yè)的一類重要產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)有幾十年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了從最高塔干燥法是先將活性物單體和助劑調(diào)制成一定粘度的料漿，用高壓泵和噴射器噴成初的磚塔到鋼塔，再到無塔附聚成型幾個(gè)過程，到目前，高塔噴霧仍占主流。高塔噴霧成型技術(shù)是普通洗衣粉成型技術(shù)的一種。細(xì)小的霧狀液滴，與200300的熱空氣進(jìn)行傳熱，使霧狀液滴在短時(shí)間內(nèi)迅速干燥成洗衣粉顆粒。干燥后的洗衣粉經(jīng)

2、過塔底冷風(fēng)冷卻，風(fēng)送、老化、篩分制得成品。而塔頂出來的尾氣經(jīng)過旋風(fēng)分離器回收細(xì)粉，除塵后尾氣通過尾氣風(fēng)機(jī)而排入大氣。隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，無論是工業(yè)還是其它產(chǎn)業(yè)對(duì)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度和精度的要求越來越高。本設(shè)計(jì)詳細(xì)分析了加酶洗衣粉的生產(chǎn)過程控制，通過比值控制和前饋串級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求：固液物質(zhì)質(zhì)量比按照3：2加入混合器中充分混合，進(jìn)入干燥塔的熱空氣溫度維持在250-400，超溫時(shí)能自動(dòng)報(bào)警，粉料與酶按照160：1的比例混合。 二系統(tǒng)分析1.前配料洗衣粉的原料有液體和粉體兩種，前配料生產(chǎn)線包括粉體計(jì)量、液體計(jì)量、粉漿配置、老化等過程，工段主要是按照一定的要求，將液

3、體和粉體原料通過計(jì)量加入配料鍋中去。配料的關(guān)鍵設(shè)備為配料鍋，目前國(guó)內(nèi)的配料鍋基本采用不銹鋼雙速攪拌，旋轉(zhuǎn)方向相反，攪拌速度內(nèi)快、外慢，可避免死角，確保料漿的穩(wěn)定和均相。2.料漿制備與輸送料漿制備與輸送工段是將進(jìn)入配料鍋的原料攪拌反應(yīng)后，再經(jīng)過過濾、研磨均化后由高壓泵送到噴粉塔。因?yàn)樵嫌泄腆w和液體兩種狀態(tài)，因此本工段的關(guān)鍵是使用各種原料在配料鍋中充分?jǐn)嚢枧c反應(yīng)，這就要求配料鍋有很強(qiáng)的快速攪拌能力。3.噴霧干燥過程 噴霧干燥法有順流式和逆流式兩種方法，本設(shè)計(jì)采用逆流式噴霧干燥法生產(chǎn)普通洗衣粉。逆流式噴霧干燥法是用高壓泵將料漿送至塔頂，經(jīng)噴嘴向下噴出，熱風(fēng)則是從塔底經(jīng)過進(jìn)熱風(fēng)口的導(dǎo)向板進(jìn)入塔內(nèi)，順

4、塔壁以旋轉(zhuǎn)狀態(tài)由下向上經(jīng)過塔頂。因此，從噴嘴噴射出來的料漿液滴與來自塔下方的熱風(fēng)接觸，在塔內(nèi)徐徐下降，與熱風(fēng)形成逆流接觸傳熱，并逐漸干燥成粒子。逆流干燥得到堆密度300500g/L,水含量7%-15%，一般為10%左右的粉狀產(chǎn)品。比順流式要高，有利于產(chǎn)品的性能和狀態(tài)的穩(wěn)定。由于逆流干燥中氣體在與仍然潮濕的液滴接觸后才離開塔，因而其溫度較低，因此逆流干燥的熱效率較高。由于世界各地幾乎都希望得到高密度洗衣粉，到目前為止，大多數(shù)洗衣粉的噴霧干燥都采用逆流方式。4.后配料后配料工段過程為：過篩后的基粉進(jìn)入基粉倉(cāng)，經(jīng)過電子皮帶稱或失重稱計(jì)量后傳送到總料輸送機(jī)其他輔料和小料按基粉的一定比例稱量后也送到總料

5、輸送機(jī)，然后全部的粉料進(jìn)入后配混合器，與霧化后的非離子表面活性劑和香精等充分混合，得到的成品粉去包裝。此工段的重點(diǎn)一是粉體料的連續(xù)準(zhǔn)確計(jì)量，二是粉料的充分混合。5.成品輸送包裝與儲(chǔ)運(yùn)此工段的流程為：從混合器出來的成品粉經(jīng)過輸送皮帶到達(dá)成品粉倉(cāng)，然后用包裝機(jī)包裝成小袋或大袋運(yùn)至成品倉(cāng)庫(kù)。成品粉的輸送方式有皮帶輸送和粉車輸送兩種。皮帶有可固定式的，但需要人工切換接料粉倉(cāng)；也有帶導(dǎo)軌可移動(dòng)的，這樣可以做成自動(dòng)式，根據(jù)程序切換接料粉倉(cāng)。帶導(dǎo)軌的皮帶已在由輕工業(yè)杭州機(jī)電設(shè)計(jì)研究院總承包的杭州妙潔洗衣粉項(xiàng)目中得到成功運(yùn)用。粉車輸送可以對(duì)單車粉進(jìn)行抽樣檢測(cè)，且成品粉倉(cāng)不需要太多，粉車自身可以緩沖儲(chǔ)存，但需要

6、較多的操作工人和較多的粉車。三系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.固液按比例混合在這個(gè)生產(chǎn)過程中，固液物質(zhì)質(zhì)量比按照3:2.加入混合器中充分混合，一旦比例失調(diào)，就會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，影響產(chǎn)品質(zhì)量，浪費(fèi)原料，消耗動(dòng)力，造成環(huán)境污染，甚至產(chǎn)生生產(chǎn)事故。嚴(yán)格控制其比例，使其不進(jìn)入爆炸范圍，對(duì)于安全生產(chǎn)來說十分重要。這種用來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)之間保持一定比值關(guān)系的過程控制系統(tǒng)，均稱為比值控制系統(tǒng)。所以此控制系統(tǒng)選擇比值控制為控制系統(tǒng)。其工藝流程圖見附錄。2.噴霧干燥過程對(duì)于該過程的溫度控制，要求進(jìn)入干燥塔的熱空氣溫度維持在250-400，溫度波動(dòng)范圍較大，擾動(dòng)量主要為反應(yīng)產(chǎn)生的熱量以及蒸汽的流量。在過程控制中單回路控制

7、系統(tǒng)是過程控制中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種形式，它只用一個(gè)調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器也只有一個(gè)輸入信號(hào)，從系統(tǒng)方框圖看，只有一個(gè)閉環(huán)。在大多數(shù)情況下，這種簡(jiǎn)單系統(tǒng)已經(jīng)能夠滿足工藝生產(chǎn)的要求。但有些調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性雖然并不復(fù)雜，但控制的任務(wù)卻比較特殊，則單回路控制系統(tǒng)就無能為力了。另外，隨著生產(chǎn)過程向著大型、連續(xù)和強(qiáng)化方向發(fā)展，對(duì)操作條件要求更加嚴(yán)格，參數(shù)間相互關(guān)系更加復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)的精度和功能提出許多新的要求，對(duì)能源消耗和環(huán)境污染也有明確的限制。為此，需要在單回路的基礎(chǔ)上，采取其它措施，組成復(fù)雜控制系統(tǒng)，而前饋串級(jí)控制系統(tǒng)就是其中一種改善和提高控制品質(zhì)的極為有效的控制系統(tǒng)。 溫度和流量是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常用的兩

8、個(gè)參數(shù)，對(duì)溫度和流量進(jìn)行控制的裝置在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的十分普遍。溫度的時(shí)間常數(shù)T一般很大，因此有很大的容積遲延，如果用單回路控制系統(tǒng)來控制，可能無法達(dá)到較好的控制質(zhì)量。而串級(jí)控制系統(tǒng)可以用一般常規(guī)儀表來實(shí)現(xiàn)，成本增加也不大，卻可以起到十分明顯的提高控制質(zhì)量的效果，因此往往采用串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行控制。系統(tǒng)中還采用了前饋控制，既可基于擾動(dòng)來消除擾動(dòng)對(duì)被控量的影響，又保證了被控變量的控制精度和穩(wěn)定性。 如流程圖所示，系統(tǒng)中副調(diào)節(jié)器為流量調(diào)節(jié)器FC，前饋控制器FFC采用動(dòng)態(tài)前饋模型。采用動(dòng)態(tài)前饋后，由于它幾乎每時(shí)每刻都再補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控量的影響，故能極大提高控制過程的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，是改善控制系統(tǒng)品質(zhì)的有效

9、手段。由串級(jí)系統(tǒng)分析可知，系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入副回路的擾動(dòng)影響有較強(qiáng)的抑制能力，而前饋控制能克服進(jìn)入主回路的系統(tǒng)主要擾動(dòng)。另外，由于前饋控制器的輸出不直接加在調(diào)節(jié)閥門上，而是作為副調(diào)節(jié)器的給定值，因而可以降低閥門特性的要求。實(shí)踐證明，這種復(fù)合控制系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)指標(biāo)均較高。圖1：噴霧干燥過程流程圖圖2：噴霧干燥過程前饋串級(jí)控制系統(tǒng)框圖串級(jí)控制中，主調(diào)節(jié)器起定值控制的作用，一般要求無余差，因此選用PI或PID控制規(guī)律，而副調(diào)節(jié)器主要起隨動(dòng)控制的作用，主要是為了保證主參數(shù)的控制質(zhì)量，可以在一定的范圍內(nèi)變化，允許有余差，因此只要選用P控制規(guī)律就可以了，一般不引入積分和微分控制，積分控制會(huì)延長(zhǎng)控制過程，減弱副

10、回路的快速作用，微分控制會(huì)使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作過大，對(duì)控制不利。從生產(chǎn)工藝安全出發(fā)，調(diào)節(jié)閥選用氣開式，一旦調(diào)節(jié)閥損壞，調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)，以切斷蒸汽進(jìn)入反應(yīng)器，確保其設(shè)備安全。對(duì)于副回路控制，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度增大時(shí)，蒸汽流量增大，溫度升高，故副過程的系數(shù)為正，要整個(gè)副回路為負(fù)反饋，則要求控制器為反作用式；管內(nèi)溫度升高，反應(yīng)器內(nèi)溫度也升高，為保證整個(gè)回路為負(fù)反饋，則主調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用式。3.加酶控制某些原料如酶制劑、漂白粉、香精、殺菌劑等對(duì)溫度、濕度敏感，當(dāng)溫度過高時(shí)，容易失活和變性，因此一般在后配料中加入粉液充分混合。洗衣粉中的香精，漂白劑，柔軟劑，酶制劑等這些物料只可在洗衣粉冷卻分離后加入或通過特定的后

11、配料裝置摻配進(jìn)去。但酶制劑則需要采用顆粒酶混合法或酶直接黏結(jié)法才能加入。后配粉體采用皮帶秤來連續(xù)計(jì)量的，后配混合器是粉液混合的主要設(shè)備，內(nèi)有液體料的噴嘴和粉體導(dǎo)流裝置。加酶控制也采用比值控制，將粉料與酶按照160：1的比例混合，使生產(chǎn)正常進(jìn)行。具體控制流程見附錄。4.附加控制為了使系統(tǒng)更好地運(yùn)行，可加入溫度報(bào)警器、溫度指示器，超溫時(shí)能自動(dòng)報(bào)警并能自動(dòng)指示溫度數(shù)值。見附圖。四儀表選型在控制系統(tǒng)中，一次儀表及其測(cè)量點(diǎn)的位置的選擇是非常重要的，它直接關(guān)系到系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行，因此，我們?cè)谶x擇儀表時(shí)，應(yīng)主要著眼于盡可能地減小測(cè)量滯后，同時(shí)也要裝配維修方便。本設(shè)計(jì)所用的儀表儀器如下表1。 表1： 儀器儀表

12、元器件名稱型號(hào)參數(shù)數(shù)量溫度測(cè)量器JY5015熱電偶，溫度范圍0800，防護(hù)等級(jí)：IP65，防爆等級(jí)：dIIBT4，精度：0.1%，能多點(diǎn)測(cè)量1溫度控制器AI-508防護(hù)等級(jí)：表殼IP53，量程范圍：-100230，0.3級(jí)精度1流量測(cè)量器2HQ3512防護(hù)等級(jí)IP67，行程精度：1%,轉(zhuǎn)矩精度：10%，輸出轉(zhuǎn)速：5/14，全程時(shí)間：30S2流量控制器7ME6910環(huán)境溫度0500，外殼防護(hù)等級(jí)：IP65，耐壓：2MPa1比值控制器BURKERT8601比列電磁閥，PWM頻率無限可調(diào)，可選RS232、RS485接口2報(bào)警器TAD-167溫度超過設(shè)置上下限時(shí)報(bào)警，監(jiān)測(cè)溫度-50+150，報(bào)警音量：

13、120分貝，測(cè)量精度：0.11五總結(jié)三周的課程設(shè)計(jì)很快結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中，我不僅檢驗(yàn)了所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力。 在剛開始設(shè)計(jì)時(shí)，我不知如何下手，也不太會(huì)用Visio畫圖，心里有些急，后來我告訴自己一定要靜下心來慢慢做，一定要相信自己。于是我一點(diǎn)點(diǎn)地開始做起來：上網(wǎng)查資料，看課本，并學(xué)習(xí)畫圖，并向老師、同學(xué)請(qǐng)教。在這個(gè)過程中，我增強(qiáng)了自主學(xué)習(xí)的能力，也充分體會(huì)到了與同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)的樂趣，我還懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。當(dāng)設(shè)計(jì)完成時(shí)，我心里充滿了喜悅和自豪?！扒Ю镏校加谧阆隆?，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。通過這次課程設(shè)計(jì)，我的學(xué)習(xí)能力不僅得到了提高，也增強(qiáng)了運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。而且，這對(duì)于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管問題有多困難，我想我都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情，克服困難，用自己的