Автоматика / Автоматизация молокоприемного пункта на базе оборудования ONI.  (Прочитано 273 раз)

При организации современного высокотехнологичного автоматизированного пункта приема молока основной задачей является построение высокоэффективной, удобной в эксплуатации и понятной автоматической системы управления процессом. Эта система должна включать коммерческий и технический учет, а также четкое и надежное управление технологическими операциями.

Не секрет, что на большинстве молочных производств «автоматизация» приема молочного сырья заключается в маршрутизации молока с помощью ручных задвижек и выводе на компьютеры информации со счетчиков. Низкая скорость приемки и перемещения молока, частые простои, ошибки операторов и, как результат, выход оборудования из строя – вот основные проблемы, которые мешают эффективной и качественной работе. Отрицательное влияние оказывают и частые сбои электроснабжения, постоянные расходы на ремонт и обслуживание устаревшего оборудования – и становится ясно, что организацию работы приемного пункта нужно менять.

На российском рынке есть готовое решение – комплекс оборудования для молокоприемных пунктов, предлагаемый российской торговой маркой ONI.


Рис. 1. Схема типового решения «Молокоприемный пункт» на базе оборудования ONI: 1 – щиты контроля и управления: ЩКУ 1, ЩКУ 2, ЩКУ 3; 2 – резервуары хранения молока; 3 – пластинчатые охладители; 4 – воздухоотделители; 5 – насосы раскачки молока; 6 – электромагнитные расходомеры.

Готовое решение ONI «Молокоприемный пункт» гарантирует высокую скорость приемки/отгрузки молока, увеличивает оборачиваемость молока, исключает ошибки операторов благодаря полной автоматизации процессов, а также обеспечивает совместную работу с CIP мойкой (рис. 1). Для российских потребителей важно, что это решение учитывает не только современные технологии и тенденции в автоматизации, но и ограниченное финансирование, которое характерно для большинства российских молочных производств.

Предлагаемое решение включает систему полностью автоматического контроля и управления в режиме реального времени со скоростью отклика не более 1,7 с. Программное обеспечение ведет контроль возникших внештатных ситуаций, архив параметров и журнал событий с формированием необходимых форм отчетов. Система легко адаптируется к топологии расположения производственных мощностей, а также под конкретные задачи заказчика.

Максимальная погрешность баланса суточного производственного учета – не более 0,6 %.

Подбор оборудования ONI.
Для количественного учета молока применяются электромагнитные расходомеры ONI. Электромагнитные расходомеры дешевле и точнее ультразвуковых (погрешность которых 0,2 % против 0,5 % электромагнитных), которые значительно надежнее, гигиеничнее и точнее механических расходомеров (погрешность также 0,2 %) и намного дешевле кориолисовых расходомеров. При этом срок службы электромагнитных расходомеров превышает все остальные типы приборов.

Как правильно выбрать электромагнитный расходомер ONI?
Оптимальная скорость потока через расходомер составляет приблизительно 7 м/c. Для 50 мм2 расходомера объемная скорость составляет π·0,0252·7·3600 = 49,45 м3/ч (практически, 50 м3/ч). Таким образом, рациональной компоновкой является одновременная раскачка с двух секций молоковоза одним насосом производительностью 50 м3/ч на одну приемную линию 50 мм2 через один расходомер.

В зависимости от объекта, можно использовать два насоса на 25 м3/ч, два реле протока, возможно, два расходомера и меньшие диаметры трубопроводов. Такая система будет сложнее и дороже.

Основной задачей системы управления для противодействия давлению уровня молока в приемных резервуарах, а также гидравлическому сопротивлению трубопроводов и охладителей, является поддержание оптимальной скорости потока в текущих технологических условиях. Для этого используются частотно регулируемые преобразователи ONI.

Изменение производительности насоса и диапазон регулирования скорости его вращения обычно ограничиваются рамками от 40% до 114%, что определяется гидродинамикой и надежностью насоса. В случае установления скорости менее 40% произойдет возможный перегрев двигателя, а характеристики насоса сведутся к нулю. Если скорость вращения окажется более 114%, резко снизятся надежность и эффективность работы насоса.

Если придерживаться показателя увеличения в 114%, производительность насоса увеличится на 12% (в зависимости от изготовителя). Таким образом, объем разгружаемого молока (при 100 % работы двигателя) увеличится с 50 м3/ч до 56 м3/ч. Время разгрузки сократится на 12%, что для секции объемом 2700 л составит 3 мин 24 с в сравнении с начальными 3 мин 30 с. Скорость потока через расходомер изменится с 7 м/c до 7,9 м/c. Частотные преобразователи ONI плавно разгоняют насос, что позволяет отказаться от закупки специальных импеллерных насосов.

Комплектность и варианты типового решения «Молокоприемный пункт» на базе оборудования ONI.
Варианты решений рассчитаны на стандартную производительность насосов: 6,3 м3/ч, 16 м3/ч, 25 м3/ч и 50 м3/ч.

1 вариант - Полная комплектность с компьютерным обеспечением:
• Два компьютера с мониторами 21'', лазерный принтер под формат А4, UPS 1500 ВА ;
• Щит контроля управления ЩМ П-7–0 36, УХЛ3, 1320·750·300 IP31 в сборе:
 – 3 частотных преобразователя ONI серии L620,
 – Контроллер ONI серии S;
• Панель 15'' ONI;
• 3 электромагнитных расходомера ONI;
• 4 датчика гидростатического давления ONI;
• Выносной щит контроля управления ЩМ П-4–0 36, УХЛ3, 800·650·250 IP31; рассчитанный на два или четыре частотных преобразователя (при необходимости).

2 вариант - Полная комплектность без компьютерного обеспечения:
• Щит контроля управления ЩМ П-7–0 36, УХЛ3, 1320·750·300 IP31 в сборе:
  – 3 частотных преобразователя ONI серии L620,
  – Контроллер ONI серии S;
• Панель 15'' ONI;
• 3 электромагнитных расходомера ONI;
• 6 датчиков гидростатического давления ONI;
• Выносной щит контроля управления ЩМ П-4–0 36, УХЛ3, 800·650·250 IP31; рассчитанный на два или четыре частотных преобразователя (при необходимости).

Частотные преобразователи ONI, используемые в комплектации 1 и 2 вариантов решения, имеют диапазоны мощности:
- 5,5–7,5 кВт;
- 4,0–5,5 кВт;
- 2,2–4,0 кВт;
- 1,5–2,2 кВт.

Оба варианта комплектности состоят из отдельных блоков автоматизации:
1. Прием молока;
2. Резервуарный парк;
3. Перемещение молока;
4. Взаимодействие с CIP мойкой.

Каждый блок обеспечивает контроль периода между мойками и время простоя «пустого» трубопровода. Любой из блоков может быть внедрен автономно.

Блок автоматизации приемки молока.
Блок решает задачу построения маршрута перемещения молока в соответствии с показателем сортности. Автоматически собирается транспортный маршрут, при этом учитывается исправность оборудования, процесс мойки, перемещение молока по другим линиям, сортность и исключение оборудования, находящегося на ТО . В случае возникновения помпажа или других нарушений в работе, процесс раскачки приостанавливается, а проблемное место выделяется на панели оператора. По устранению проблемы процесс возобновляется.

При раскачке первого молоковоза, в систему учета программа автоматически добавляет «мертвый» объем трубопровода. Если температура сырья меньше или равна температуре охладителя, то молоко подается в обход пластинчатого охладителя. Процесс управления происходит автоматически и приводит к снижению потребления электроэнергии и увеличению скорости приемки.

Блок автоматизации резервуарного парка.
• Сорт молока (вводится вручную оператором в таблицу заполнения резервуаров по сорту молока);
• Высота столба жидкости, расчетный метод измерения;
• Температура, прямой метод измерения;
• Объем молока в л и м3, расчетный метод измерения;
• Плотность молока, расчетный метод измерения;
• Вес молока в кг, расчетный метод измерения;
• Время хранения партии молока в резервуаре, на каждом резервуаре;
• Время сессии работы насоса, скорость, объём, накопленный объем перекачанного продукта;
• Время работы мешалки, на каждом резервуаре;
• Время до следующего включения перемешивания, на каждом резервуаре;
• Индикация режима и состояния мойки;
• Накопительные значения по резервуарному парку, общие объемы по сортам, литры и м3;
• Система трендов и отчетов.

Инженеры ONI рекомендуют редко применяемый, но самый удобный метод измерения объема молока в резервуарах. Этот метод прост, надежен, точен (его погрешность составляет не более 0,6 %), а также является наиболее дешевым методом измерения объема жидкости (молока). В настоящее время он применяется на предприятиях молокоперерабатывающей промышленности Тюменской области.

В основе лежит принцип измерения столба жидкости по давлению: h=P/( ρ·g), где h – высота столба жидкости (m), ρ – плотность продукта (kg/m3), g – ускорение свободного падения (m/s2), P -давление (Pa). Это метод опосредованного измерения и требует калибровки емкости. Для этого можно использовать калибровочную таблицу завода изготовителя или выполнить это самостоятельно.

Пересчет высоты столба жидкости на объем для цилиндрического вертикального резервуара осуществляется по формуле V=π·r2·h·1000, где V – объем жидкости (л), r – радиус резервуара (m), h – высота столба жидкости (m), 1000 – коэффициент пересчета в л.

При изменении температуры молока с 20°C (ρ =1028 кг/м3) до 10°C (ρ = 1033 кг/м3) его объем уменьшится приблизительно на 0,5%. Указанная погрешность нивелируется с помощью контроллера ONI, поскольку резервуары оборудованы датчиками температуры и молоко через определенные промежутки времени автоматически перемешивается.

Датчики гидростатического давления ONI обеспечивают точность в диапазоне от 0,1% до 1,0% (практика показывает, что 0,5% вполне достаточно). При этом необходимо правильно подобрать тип подсоединения датчиков. Для предотвращения их вывода из строя необходимо выбирать датчики с разъемами IP68. Разъемы типа DIN 43650 (IP65 и IP67) применять недопустимо даже внутри помещения! Отходящий кабель датчика должен иметь U-образный изгиб.

Измерительная сторона датчика не должна подвергаться механическим напряжениям, которые будут передаваться на чувствительный элемент и вносить значительную погрешность. Поэтому следует внимательно отнестись к подбору крепления датчика давления и правильно его приварить.

Блок автоматизации перемещения.
Система управления ONI позволяет производить перекачку молока, вытеснение и мойку линий. Перемещение молока осуществляется с функцией дозирования и происходит при контроле наличия потока продукта.

Алгоритм действия системы управления ONI: запрос – подтверждение – автоматическое выполнение с контролем параметров.

Автоматическое взаимодействие с CIP мойкой.
Взаимодействие с CIP мойкой основано на обмене дискретными сигналами между системами управления.


www.oni-system.com

Новости и статьи компании:

Автоматизация молокоприемного пункта на базе оборудования ONI.

Каталог оборудования для промышленной автоматизации ONI.