[畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]啤酒生產(chǎn)線殺菌預(yù)熱區(qū)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(已修改)
2025-09-25 13:40 本頁面
【正文】 《 過程控制系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說明書 1 啤酒生產(chǎn)線殺菌預(yù)熱區(qū)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 概述 我國居民對物質(zhì)需求的不斷增長，導(dǎo)致了我國現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展。而伴隨著生產(chǎn)過程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)過程自動(dòng)化已經(jīng)成為一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜。微電子技術(shù)，數(shù)據(jù)通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)在生產(chǎn)過程自動(dòng)化中已經(jīng)得到日益廣泛的應(yīng)用，過程控制儀表已經(jīng)向電子化，微型化，數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展；過程控制系統(tǒng)從傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)向計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)迅速發(fā)展已經(jīng)成為成為不爭的事實(shí)。 過程控制通常是指連續(xù)生產(chǎn)過程的自動(dòng) 控制，它是自動(dòng)化技術(shù)最重要的組成部分之一，自動(dòng)控制的主要任務(wù)是對生產(chǎn)過程的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制，使其保持恒定或按一定規(guī)律變化，在保持產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全的前提下，使連續(xù)型生產(chǎn)過程自動(dòng)的進(jìn)行下去。人們要控制一個(gè)過程，必須了解過程的特性，過程特性的數(shù)學(xué)描述就稱為過程的數(shù)學(xué)模型。在控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，過程的數(shù)學(xué)模型是極為重要的基礎(chǔ)資料。過程的特性可從穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面來考察，前者指的是過程在輸入和輸出變量達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)下的行為，后者指的是輸出變量和狀態(tài)變量在輸入影響下的變化過程的情況。 生產(chǎn)過程是由各個(gè)環(huán)節(jié)或工藝設(shè)備組 成的。各個(gè)工藝設(shè)備之間必然存在著相互聯(lián)系和相互影響，因此，在設(shè)計(jì)簡單控制系統(tǒng)時(shí)必須要有正確的設(shè)計(jì)思想，要站在全局自動(dòng)化的立場上，從整個(gè)生產(chǎn)過程過程出發(fā)來考慮問題，從而做到既保證連續(xù)生產(chǎn)物料供求關(guān)系的協(xié)調(diào)，又保證產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量；既使生產(chǎn)過程能充分發(fā)揮設(shè)備的潛力，又保證生產(chǎn)過程的安全與可靠。 過程控制系統(tǒng)分為多種，有簡單控制系統(tǒng)和復(fù)雜控制系統(tǒng)，而復(fù)雜過程控制系統(tǒng)又可分為：串級(jí)控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)和均值控制系統(tǒng)等幾種。在本次控制系統(tǒng)的選擇中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)題目要求是：對啤酒生產(chǎn)線的殺菌過程中的預(yù)熱區(qū)的 溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以本著簡單、實(shí)用的原則我把它設(shè)計(jì)《 過程控制系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說明書 2 成一個(gè)簡單的單回路系統(tǒng)來滿足題目要求。 2 啤酒殺菌過程及方法簡介 過去的 20 年是我國啤酒產(chǎn)銷量高速增長的時(shí)期，從 2020 年起我國成為第一大啤酒生產(chǎn)和銷售國。隨之而來的是消費(fèi)者對啤酒口感的要求愈來愈高 ,啤酒的口感是啤酒質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)志性指標(biāo)，其影響因素很多，除原料、釀酒工藝、罐裝工藝以及各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的衛(wèi)生處理狀況外，殺菌工藝也是一個(gè)非常重要的因素。殺菌工藝不僅影響到啤酒的口味，同時(shí)也影響到啤酒的保質(zhì)期。因此殺菌工藝是啤酒生產(chǎn)過程中一道非常重要的工序。目 前普遍采用的是巴氏殺菌法，它是一種利用較低的溫度既可殺死病菌又能保持物品中營養(yǎng)物質(zhì)風(fēng)味不變的消毒法。巴氏消毒法是法國微生物學(xué)家巴斯德為葡萄酒消毒時(shí)發(fā)明，并以他的名字來命名的一種消毒方法。指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)以不太高的溫度處理液體食品的一種加熱滅菌方法。 巴氏消毒的原理是在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越低，細(xì)菌繁殖越慢；溫度越高，繁殖越快。但溫度太高，細(xì)菌就會(huì)死亡。不同的細(xì)菌有不同的最適生長溫度和耐熱、耐冷能力。巴氏消毒其實(shí)就是利用病原體不是很耐熱的特點(diǎn)，用適當(dāng)?shù)臏囟群捅貢r(shí)間處理，將其全部殺滅。但經(jīng)巴氏消毒后，仍保存小部 分無害或有益、較耐熱的細(xì)菌或細(xì)菌芽孢。 根據(jù)殺菌溫度，處理時(shí)間及玻璃瓶受熱沖擊和壓力變化的能力，瓶裝啤酒殺菌過程由三個(gè)溫區(qū)組成：預(yù)熱區(qū)，過熱及保溫區(qū)，冷卻區(qū)。加熱手段為熱蒸汽。本次課程設(shè)計(jì)主要對預(yù)熱區(qū)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足生產(chǎn)工藝要求。啤酒殺菌流工藝程圖如下： 圖 21 啤酒殺菌工藝流程圖 《 過程控制系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說明書 3 3 溫度控制系統(tǒng)介紹 溫度控制系統(tǒng)是以溫度作為被控制量的反饋控制系統(tǒng)。在化工、石油、冶金等生產(chǎn)過程的物理過程和化學(xué)反應(yīng)中，溫度往往是一個(gè)很重要的參量，需要準(zhǔn)確地加以控制。除了這些部門之外，溫度控制系統(tǒng)還廣泛應(yīng)用 于其他領(lǐng)域，例如啤酒的加工生產(chǎn)。它是用途很廣的一類工業(yè)控制系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)常用來保持溫度恒定或者使溫度按照某種規(guī)定的程序變化。下圖為啤酒預(yù)熱區(qū)溫度控制系統(tǒng)原理圖： 圖 31 啤酒預(yù)熱區(qū)溫度控制系統(tǒng)原理圖 圖 32 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 如上圖所示，溫度控制系統(tǒng)由被控對象、測量裝置、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成。被控對象是一個(gè)裝置或一個(gè)過程，它的溫度是被控制量。測量裝置對被控溫度進(jìn)行測量，并將測量值與給定值比較，若存在偏差便由調(diào)節(jié)器對偏差信號(hào)進(jìn)行處理，再輸送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)來增加或減少供給被控對象的熱量，使被 控溫度調(diào)節(jié)到整定值。測量裝置是溫度控制系統(tǒng)的重要部件，包括溫度傳感器和相應(yīng)的輔《 過程控制系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說明書 4 助部分，如放大、變換電路等。測量裝置的精度直接影響溫度控制系統(tǒng)的精度，因此在高精度溫度控制系統(tǒng)中必須采用高精度的溫度測量裝置。溫度控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)大多采用可控?zé)峤粨Q器。根據(jù)調(diào)節(jié)器送來的校正后的偏差信號(hào)，調(diào)節(jié)流入熱交換器的熱載體（液體或氣體）的流量，來改變供給（或吸收）被控對想的熱量，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。在一些簡單的溫度控制系統(tǒng)中，也常采用電加熱器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對被控對象直接加熱。通過調(diào)節(jié)電壓（或電流）的大小可改變供出的熱量。不 同的應(yīng)用部門對溫度控制系統(tǒng)品質(zhì)有不同的要求，并選用不同類型的調(diào)節(jié)器。如果精度要求不高，可采用兩位調(diào)節(jié)器 ,一般情況下多采
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