Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

танавливается на выходе дрожжевой суспензии из дрожжерастильного чана во флотатор 3.

Установка двухпозиционного регулятора вместо ПИ-регулятора резко сказывается на внутренних связях объекта (через параметры регулирования), вследствие чего ухудшается качество регулиро­ вания. Применение двухпозиционного регулирования уровня не ис­ ключается при частичной автоматизации, когда автоматически ре­ гулируется только высота уровня, а другие параметры поддержи­ ваются дистанционным управлением.

В продуваемом воздухом объеме дрожжевой суспензии плот­ ность суспензии уменьшена за счет большого числа пузырьков воз­ духа в ее объеме и составляет примерно 350 кг/м3, что необходимо учитывать при расчете высоты уровня в чане по показаниям пье­ зометрического уровнемера.

Заметим, что снижение задания регулятору уровня одновремен­ но приводит к уменьшению времени выращивания дрожжей и, на­ оборот, повышение задания регулятору уровня увеличивает время пребывания дрожжевой суспензии в дрожжерастильном чане.

Наряду с установкой измерителя высоты уровня дрожжевой суспензии в дрожжерастильном чане целесообразна установка сиг­ нализатора максимально допустимой высоты уровня суспензии, принцип работы которого основан на электропроводности (поз. 5). В верхней части чана устанавливаются два или три электрода, изо­ лированных друг от друга. К электродам подключено электриче­ ское питание. При замыкании дрожжевой суспензии соответствую­ щих электродов дается световой сигнал.

Эрлифтная система воздухораспределения исключает примене­ ние мешального механического устройства. Вводимый в жидкость воздух способствует энергичному перемешиванию жидкости. При этом в значительной степени устраняется распределенность регу­ лируемых параметров по объему чана (концентрация дрожжей, температуры, pH, концентрация сахара).

Воздух является источником кислорода для дыхания дрожжей, т. е. достаточное количество воздуха способствует накоплению ми­ кробного белка. Колебания расхода воздуха неблагоприятно от­ ражаются на жизнедеятельности дрожжей. Поэтому система регу­ лирования расхода воздуха должна иметь очень небольшой коэф­ фициент передачи для осуществления плавного регулирования. По ценообразованию, или по уровню пены, дрожжерастильный чан об­ ладает самовыравниванием, т. е. его динамические свойства ап­ проксимируются свойствами апериодического звена.

И-регулятор осуществляет автоматическое регулирование рас­ хода воздуха, подаваемого в дрожжерастильный чан (поз. 6). Пенообразование в чане является функцией содержания питательных солей, размера pH и расхода воздуха. Поскольку содержание пи­ тательных солей и размер pH регулируются соответствующими ав­ томатическими регуляторами, то пенообразование оказывается за­ висящим только от одной переменной величины — от расхода воз­ духа, вдуваемого в дрожжевую суспензию,

335

В качестве чувствительных элементов в И-регуляторе расхода воздуха используются, например, три электрода, расположенных на разной высоте в верхней зоне пены. Расстояние между край­ ними электродами соответствует зоне нечувствительности, оно должно быть невелико, но достаточно для того, чтобы при опуска­ нии уровня пены электроды не оставались в замкнутом состоянии. При подъеме уровня пены выше нижнего электрода исполнитель­ ное устройство отключается; при подъеме уровня пены до вы­ соты верхнего электрода исполнительное устройство реверсируется; при опускании уровня пены до высоты нижнего электрода испол­ нительное устройртво вновь реверсируется. Оно будет находиться в покое все -то время, пока уровень пены по высоте занимает положение, соответствующее зазору (зоне нечувствительности) ме­ жду нижним и верхним электродами.

При эксплуатации регуляторов расхода сусла и воздуха (наб­ людаются пульсации регулируемых параметров, крайне вредно влияющие на работоспособность реле, исполнительных устройств, а также ухудшающие качество регулирования. Путем увеличения зоны нечувствительности регуляторов удается устранить пульса­ цию параметров. При этом несколько снижается точность регули­ рования.

Вследствие недостаточной надежности электродной системы из­ мерения высоты уровня лучшие результаты достигаются при ста­ билизации расхода воздуха ПИ-регулятором с расходомерной ди­ афрагмой, исполнительное устройство которого и диафрагма уста­ навливаются на воздухопроводе. В этом случае для уменьшения влияния пульсации на измерительное устройство регулятора перед вводом воздуха в чан с промежутком в 2—3 м устанавливаются запорные вентили (задвижки, заслонки) для сужения потока, а ди­ афрагма и исполнительное устройство размещаются на участке воз­ духопровода, расположенном возможно дальше от этих вентилей. Возрастание сопротивления потоку воздуха необходимо сочетать с мощностью воздуходувки.

Повышение pH дрожжевой суспензии до 5—-6 ед. ускоряет рост дрожжей, но практически неприемлемо для интенсификации про­ цесса, так как при этом создаются благоприятные условия для раз­ вития бактериальной инфекции. Чувствительность дрожжей к ин­ гибиторам роста (фурфурол, уксусная кислота и т. д.) при сниже­ нии pH повышается. Допустимыми значениями pH, при которых кормовые дрожжи разных культур более или менее нормально мо­ гут жить и размножаться, являются 3,5—5,5.

При размножении дрожжей на гидролизате или сульфитном ще­ локе возрастает кислотность дрожжевой суспензии в чане. Под­ держание pH в заданных пределах осуществляется вводом аммиач­ ной воды в дрожжевую суспензию через трубу в нижней части ча­ на. Аммиачная вода одновременно доставляет дрожжам азотное питание.

Размер pH стабилизируется ПИ-регулятором (поз. 7), первич­ ный измерительный преобразователь которого устанавливается на

336

трубопроводе отбора дрожжевой суспензии из дрожжерастильного чана во флотатор 3, а исполнительное устройство — на трубопро­ воде подачи аммиачной воды в чан.

На время подачи засевных дрожжей чистой культуры в случае необходимости исполнительные устройства регуляторов могут пе­ реключаться на дистанционное управление. В принципе такой пе­ реход нежелателен, так как будет каждый раз приводить к рас­ стройству налаженной системы автоматического управления.

Из дрожжерастильного чана дрожжевая суспензия самотеком поступает во флотатор 3, где она методом вспенивания сгущается. В первой ступени флотатора ПИ-регулятором (поз. 8) стабилизи­ руется высота уровня жидкости (измеряется пьезометрическим ме­ тодом). Исполнительное устройство регулятора устанавливается на напорном трубопроводе насоса, перекачивающего дрожжевую сус­ пензию из первой ступени во вторую, где высота уровня поддер­ живается сливом отфлотированной жидкости в канализацию.

Высота уровня в центральной секции флотатора измеряется пьезометрическим уровнемером и стабилизируется ПИ-регулятором (поз. 9), исполнительное устройство которого устанавливается на напорном трубопроводе насоса, перекачивающего дрожжевую сус­ пензию в буферный сборник 6.

Для автоматической подачи химического пеногасителя из сбор­ ника 4 предусматривается одна из следующих систем: а) в верх­ ней части центральной секции флотатора устанавливаются два электрода, при замыкании которых пеной дается световой сигнал

иодновременно открывается электромагнитный клапан, в резуль­ тате чего в центральную секцию начинает поступать химический пеногаситель; при понижении уровня пены электроды размыкаются

ипоступление пеногасителя прекращается; б) с повышением уров­ ня пены возрастает электрическая нагрузка на механический пено­ гаситель, что служит сигналом для открывания электромагнитного клапана на линии подачи химического пеногасителя из сборника 4.

На пути в сборник 6 дрожжевая суспензия проходит через газоотделитель 5, являющийся расширительным сосудом. В нем при из­ менении скоростей потока от дрожжевой суспензии отделяется воз­ дух, который затем удаляется в атмосферу.

Из буферного сборника 6 дрожжевая суспензия перекачивается

всепараторы 8 первой и второй групп, где под действием цент­ робежной силы при быстром вращении суспензии вокруг оси сгу­

щенная ранее во флотаторе дрожжевая суспензия еще более сгу­ щается, так как от нее отводится часть жидкости. В случае сепа­ рирования дрожжевой суспензии, полученной на сусле из сульфит­ ного щелока, она подвергается дальнейшему сгущению и промывке на сепараторах третьей группы. Промывка дрожжевой суспензии водой производится также во второй группе сепараторов.

В буферном сборнике 6 дрожжевой суспензии, а также в сбор­ нике 7 дрожжевой суспензии пьезометрическими уровнемерами (поз. 10 и 11) измеряется высота уровня суспензии с сигнализа­ цией на щите сепараторов.

ПИ-регулятором осуществляется стабилизация расхода воды на промывку дрожжевой суспензии во второй и третьей группах сепа­ раторов (поз. 12). Вода подается водоструйным насосом 9. Для контроля за расходом дрожжевой суспензии в группы сепараторов

устанавливаются электромагнитные расходомеры (на схеме не по­ казаны).

Сепараторы могут не справиться с потоком и забиваются дрож­ жевой суспензией. Контроль за состоянием сепараторов (с учетом расходов, показываемых электромагнитными расходомерами) мо­ жет осуществляться по текущему размеру силы тока электропри­ водов сепараторов.

На напорных трубопроводах насосов, перекачивающих дрож­ жевую суспензию на всех стадиях производства (из первой сту­ пени флотатора во вторую, из центральной секции флотатора в бу­ ферный сборник, из буферного сборника в первую группу сепара­ торов, из сборника отсепарированной суспензии в плазмолизатор или выпарной аппарат и т. п.), устанавливаются сигнализаторы размера давления, например электроконтактные манометры (на схеме не показаны). Отбор давления осуществляется через устрой­ ство отбора от вязких сред.

Для осуществления высокоэффективной сушки дрожжей, т. е. освобождения концентрата дрожжевой суспензии от значительной части содержащейся в нем влаги, должна быть произведена плазмолизация и выпарка дрожжей. При плазмолизации структура микроорганизма дрожжей разрушается и клетка переходит в плаз­ менный раствор.

Процесс плазмолиза осуществляется в теплообменниках в ви­ де емкостей с паровой рубашкой и мешалкой или в трубчатых теплообменниках.

Необходимо стабилизировать температуру процесса, так как при низкой температуре плазмолиз не происходит, а при высокой бу­ дут разлагаться органические вещества; например, при темпера­ туре выше 120° С происходит пригорание дрожжей и, как следст­ вие, усиленное загрязнение плазмолизатора дрожжевым концент­ ратом.

Стабилизация температуры в плазмолизаторе 10 выполняется ПИ-регулятором (поз. 13), испольнительное устройство которого устанавливается на трубопроводе подачи греющего пара.

Из плазмолизатора дрожжевая суспензия поступает в выпар­ ные аппараты 17. Для стабилизации процесса выпарки осущест­ вляется автоматическое регулирование температуры дрожжевой су­ спензии и давления пара на входе в первый корпус выпарной уста­ новки; регулируется плотность дрожжевого концентрата перед сборником 15) изменением расхода охлаждающей воды, подавае­ мой в барометрический конденсатор 18, стабилизируется разреже­ ние во втором корпусе выпарной установки; стабилизируются вы­ соты уровней в сепараторах выпарных аппаратов и в сборнике конденсата; контролируется давление в напорных патрубках насо­

338