Файл: Юсупбеков Н.Р. Автоматизация технологических процессов производства растительных масел.pdf

экстракторе Гильдебрандта, — масличность шрота на выходе аппарата. Масличность по требованиям техно­ логического регламента не должна превышать 1%. Не­ обходимо отметить, что до настоящего времени не разработан прибор, который бы автоматически измерял масличность шрота, что затрудняет успешную автома­ тизацию процесса.

Экстрактор Гильдебрандта — сложный объект со многими выходами и входами. К входным параметрам объекта регулирования относятся расход жмыха, его масличность, структура, температура, влажность и, на­ конец, расход и температура растворителя. Маслич­

ра — расход жмыха, который контролируют и регули­ руют, изменяя число оборотов вала загрузочной колонны экстрактора путем перенастройки вариатора скоростей.

Масличность жмыха меняется в небольших преде­ лах, главным образом в зависимости от сортности сырья.

Температура жмыха на большинстве маслодобываю­ щих предприятий колеблется в пределах 50+70° С и влияет на температуру процесса экстракции.

Влажность жмыха на масличность шрота сущест­ венно не влияет [18].

Важным входным параметром процесса экстракции является расход растворителя, существенно отражаю­ щийся на масличности шрота.

Температура растворителя отражается на качествен­ ной стороне процесса извлечения масла. В принципе, чем она выше, тем лучше протекает технологический процесс. Однако многочисленные исследования пока­ зали целесообразность извлечения масла при темпера­ турах 60+65°С, если в качестве растворителя исполь­ зуют экстракционный бензин.

Влажность шрота не характеризует качество про­ цесса экстракции, а его бензиноемкость также не отражается на качественной стороне исследуемого про­ цесса. Температура же шрота колеблется в незначи­ тельных пределах.

119

Отклонение концентрации мисцеллы от регламенти­ рующих технологических норм приводит к нарушению нормального режима работы экстрактора, выражающе­ гося в увеличении масличности шрота в случае увели­ чения концентрации мисцеллы или нерациональном расходе дорогостоящего растворителя в случае умень­ шения ее концентрации.

Расход мисцеллы на процесс экстракции не влияет. Температура мисцеллы целиком предопределяется тем­ пературой самого технологического процесса экстрак­ ции.

Таким образом, к основным регулирующим пара­ метрам относят расходы растворителя и жмыха. Рас­ ход жмыха, естественно, характеризует производитель­ ность экстракционной колонны и его желательно стабилизировать или изменять в зависимости от ком­ плексного критерия оптимальности.

Квозмущающим воздействиям относят масличность

иструктуру жмыха. Последняя зависит от качества исходного масличного сырья, технологических режи­ мов работы оборудования предшествующего форпрес-

сового цеха.

Масличность шрота и концентрация мисцеллы со­ ставляют группу основных выходных параметров объекта регулирования.

Остальные параметры относят к второстепенным возмущающим воздействиям.

При отсутствии прибора, который бы непрерывно и автоматически измерял масличность шрота, концентра­ цию мисцеллы можно измерять специально созданными для этой цели автоматическими плотномерами (18; 19; 20]. В связи с этим целесообразно рассматривать кон­ центрацию мисцеллы как параметр автоматического контроля и регулирования масличности шрота с по­ мощью соответствующего изменения расхода раствори­ теля.

Успешную автоматизацию данного объекта ослож­ няет значительное транспортное запаздывание экстрак­ тора.

При регулировании таких объектов изодромными регуляторами с двумя параметрами настройки пере­ ходные процессы из-за значительного запаздывания в регулируемом объекте получают с большой динами­

120

ческой погрешностью [ 16J. Использование астатических регуляторов с тремя параметрами настройки повышает качество регулирования.

В случае сложных объектов качество процесса ре­ гулирования можно повысить, присоединяя к регуля­ тору дополнительные чувствительные элементы, уста­ новленные между основной точкой отбора импульса и регулирующим органом исполнительного механизма. Чувствительный элемент, установленный в промежу­ точной точке, не должен пропускать постоянной сос­ тавляющей сигнала, чтобы избежать дополнительной статической ошибки регулирования, которую дает эта постоянная составляющая. Помимо этого, дифференци­ рование сопровождается дополнительным увеличением угла опережения колебаний в регуляторе до величин больших л. Величина этого угла опережения зависит от положения промежуточной точки отбора импульса.

Расположение промежуточной точки отбора импуль­ са, соответствующее максимуму угла опережения ре­ гулятора, различно для объектов регулирования с раз­ ными динамическими характеристиками.

является основным и подключается к трубопроводу отвода мисцеллы из экстрактора, а второй — вспомога­ тельный — устанавливается в нижней части загрузочной колонны экстрактора.

Сигнал с выхода основного плотномера, пропорцио­ нальный концентрации мисцеллы на выходе экстрак­ тора, поступает на вход изодромного регулятора. Вы­ ходной сигнал вспомогательного плотномера заводится на вход пневматического блока предварения. Сигнал с выхода дифференцирующего блока, пропорциональный скорости изменения концентрации мисцеллы в нижней части загрузочной колонны, поступает на вход блока суммирования, на второй вход которого заводится вы­ ходной сигнал изодромного регулятора. Блок сумми­ рования управляет положением регулирующего органа исполнительного механизма, установленного на линии подачи растворителя в экстрактор. Проходное сечение клапана изменяется таким образом, чтобы концентра­ ция мисцеллы на выходе экстрактора поддерживалась в пределах заданного значения. Использование в схе­

12I

ме регулирования пневматических приборов и блоков позволяет обеспечить надежность работы САР в пожароопасных условиях экстракционного производ­ ства.

Для синтеза САР необходимо располагать динами­ ческими характеристиками объекта регулирования. Эксперименты проводили на Янгиюльском масложиро­ вом комбинате. Методика экспериментального опреде­ ления переходных функций объекта сводилась к сле­ дующему. На выходе экстрактора и в нижней части его загрузочной колонны установили весовые пневма­ тические плотномеры [22], разработанные в Ташкент­ ском политехническом институте. Вторичные приборы датчиков плотности регистрировали кривые разгона объекта. Одновременно с равными интервалами време­ ни в колбы отбирали пробы мисцеллы, концентрации которых при строго постоянной температуре определя­ ли стандартным пикнометрическим методом в централь­ ной заводской лаборатории.

Устанавливали постоянный расход жмыха, стабили­ зировали расход и температуру экстракционного бен­ зина. Затем наносили скачкообразное возмущение по расходу органического растворителя от его номиналь­ ного (10 ж3/час) до минимального значения \Ъм3)час). Таким же образом снимали динамические характерис­ тики экстрактора по интересующим нас каналам, на­ нося возмущения путем скачкообразного увеличения расхода от 5 м3/час до 10 м3/час.

На рис. 26 представлена кривая разгона объекта регулирования по каналу расход бензина — концентра­ ция мисцеллы на выходе экстрактора и расход бензи­ на — концентрация мисцеллы в нижней части загрузоч­ ной колонны. Сплошной линией показана запись вторичного прибора 1РЛ-29А, а точками проставлены результаты измерения концентрации мисцеллы стан­ дартным весовым методом.

Для аппроксимации кривых разгона соответствую­ щими линейными дифференциальными уравнениями использовали метод площадей. Значения концентрации мисцеллы приводили к безразмерному виду.

Нормирование осуществляли путем отнесения теку­ щих значений концентрации мисцеллы к ее номиналь­ ной величине. В качестве номинальной принята

122

концентрация мисцеллы СНОм. = 15%. Величина номи­ нального расхода бензина GH0U. — 10 м3/час.

В первом и втором столбцах табл. 4 даны резуль­ таты эксперимента по определению кривой разгона объекта регулирования по каналу расход бензина — концентрация мисцеллы на выходе экстрактора. Для

с%

Рис. 26. Кривая разгона объекта по основному и промежуточному каналам.

краткости назовем этот канал основным. Третий стол­ бец фиксирует результат нормирования значений кон­ центрации мисцеллы, два последних — вспомогательные для вычисления коэффициентов дифференциального уравнения.

Вычислим численные значения коэффициентов иско­ мого дифференциального уравнения.

5 яг31/час

123

= 15 [(0,987 + 0,934 + 0,84010,734 + 0,620 +

Для дальнейших вычислений составим вспомогатель­ ную табл. 5.

124