Đang tải... (xem toàn văn)
Khảo sát hệ thống điều khiển tự động xây dựng sơ đồ chức năng tđh quá trình
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Công nghệ Sinh học – Công nghệ Thực phẩm …………………… ***……………… …… BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG TĐH QUÁ TRÌNH Giáo viên hướng dẫn: Phạm Ngọc Hưng Hà Nội tháng năm 2010 Mục lục Chương I: Hiểu biết thực tế I.1 Ứng dụng tự động hóa các nhà máy thực phẩm II.2 Hệ thống tự động hóa quan sát thực tế Chương II: Khảo sát hệ thống điều khiển tự động II.1 Tính hàm truyền đạt hệ thống: II.2 Xác định Kp Kd tiêu chuẩn Routh II.3 Lựa chọn cặp giá trị ( Kp , Kd ), sử dụng Matlab, viết câu lệnh, vẽ đồ thị đầu y(t) hệ thống đầu vào hàm xung Dirac 13 II.4 Kiểm tra lại tính ổn định hệ thống mô Matlab Simulink tín hiệu vào hàm bậc thang đơn vị 17 II.5 Đầu vào hàm sin và hệ thống là ổn định 20 II Đặt η e(t) e(t) = x(t) - y(t) 21 Chương III: Ứng dụng tự động hóa trình công nghệ 22 III.1 Sơ đồ công nghệ và tóm tắt lý thuyết quá trình sản xuất bia III.2 Đặt yêu cầu thiết kế tự động hóa cho trình trùng bia III.3 Sơ đồ chức : Hệ thống phối trộn nước 22 32 33 Tài liệu tham khảo Chương I: Hiểu biết thực tế I.1 Ứng dụng tự động hóa các nhà máy thực phẩm • Cơ bản về tự động hóa Tự động hóa ngành công nghệ liên quan đến việc ứng dụng kỹ thuật khí đại, kỹ thuật điều khiển kỹ thuật máy tính vào việc vận hành điều khiển trình sản xuất Tự động hóa được ứng dụng rất nhiều lĩnh vực quân sự- an ninh quốc phòng, giao thông vận tải và rất nhiều ngành sản xuất với nhiều mặt hàng khác Ngành công nghiệp thực phẩm cũng không nằm ngoài xu hướng đó Càng ngày việc ứng dụng tự động hóa các nhà máy thực phẩm càng phổ biến vì nó mang lại rất nhiều lợi ích cho cả người sản xuất lẫn người tiêu dùng • Ứng dụng tự động hóa nhà máy thực phẩm Đặc thù của ngành thực phẩm là sản xuất những sản phẩm phục vụ trực tiếp nhu cầu ăn uống và thị yếu của người tiêu dùng Do đó vấn đề chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm rất được quan tâm Sản phẩm thực phẩm thường được sản xuất với số lượng lớn nên thường được áp dụng các dây chuyền sản xuất hành loạt Để chất lượng sản phẩm được đảm bảo những dây chuyền sản xuất vậy thì việc áp dụng tự động hóa là một giải pháp hoàn hảo Hiệu kinh tế việc ứng dụng tự động hóa sản xuất thực tế chứng minh Tự động hóa cho phép tăng suất thiết bị công nghệ sở xác hóa quy trình sản xuất, giảm tổn thất sản xuất, giảm chi phí cho nguyên liệu vật liệu phụ từ cho phép hạ giá thành sản phẩm Hơn nữa, nhà máy áp dụng tự động hóa, chất lượng sản phẩm kiếm soát nhờ chất lượng sản phẩm nâng cao Đối với doanh nghiệp sản xuất thực phẩm biện pháp hữu hiệu cho việc đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm việc giảm số lượng công nhân nhà máy việc giảm tiếp xúc trực tiếp người lao động thực phẩm Tự động hóa áp dụng tất khâu nhà máy thực phẩm từ việc nhập nguyên liệu, sơ chế, chế biến, đóng gói vận chuyển bảo quản Trên thế giới, nhất là tại các nước phát triển, tự động hóa đã trở nên quen thuộc và không thể thiếu rất nhiều lĩnh vực Chúng ta đã nghe nói những người nuôi bò sữa ở Úc chỉ cần ngồi nhà mà có thể cắt cỏ, cho bò ăn rồi cả vắt sữa bò… Họ có thể giải phóng sức lao động vậy là nhờ đâu? Tuy làm ngành nông nghiệp- một ngành vốn được coi là vất vả, chủ yếu là lao động chân tay những người nuôi bò ở hoàn toàn khác với những người nuôi bò ở Việt Nam Tất cả là họ biết ứng dụng tự động hóa sản xuất Đó chỉ là một ví dụ nhỏ cho thấy lợi ích mà tự động hóa mang lại Ở Việt Nam, số lượng nhà máy thực phẩm ứng dụng tự động hóa mức cao chưa nhiều Phần lớn nhà máy ứng dụng mức trung bình hoặc bán tự động tức tổ hợp trình sản xuất trình sản xuất phụ tự động hóa nhờ thiết bị nối với hệ thống chung Một số nhà máy thực phẩm có quy mô vừa nhỏ bước đầu ứng dụng tự động hóa việc tự động hóa công đoạn thiết bị trình sản xuất Việc nghiên cứu ứng dụng tự động hóa công nghiệp thực phẩm Việt Nam thu nhiều thành công việc đưa dây chuyền sản xuất tự động “Made by Việt Nam” phù hợp với hoàn cảnh và yêu cầu sản xuất tại chỗ Tuy quy mô vừa nhỏ những day chuyền này đã giải quyết rất tốt các vấn đề: giải phóng sức lao động, tăng chất lượng sản phẩm, giảm thiểu tối đa những tác nhân gây nhiễm khuẩn thực phẩm , giảm giá thành sản phẩm… II.2 Hệ thống tự động hóa quan sát thực tế Vào tháng 5/ 2009, sau tuần thực tập nhận thức tại nhà máy bia Hà Nội- Hải Dương, một những nhà máy bia hiện đại nhất tại Việt Nam với công suất thiết kế 50 triệu lít/năm Dây chuyền sản xuất với quy mô lớn vậy nếu không ứng dụng tự động hóa vào sản xuất thì số lượng công nhân phải lên đến hàng nghìn chưa kế có sự cố nếu không phát hiện sớm thì thiệt hại sẽ là rất lớn Nhận biết được vấn đề nên hầu hết các phân xưởng sản xuất nhà máy đều được thiết kế hệ thống tự động hóa với mức độ khác phụ thuộc yêu cầu sản xuất và công nghệ Tại phân xưởng lên men, hai thông số quan nhiệt độ thời gian gia nhiệt kiểm soát máy tính Dựa số liệu thu thông số cài đặt từ trước máy tính điều khiển trình Ngay có hiện tượng bất thường người kĩ sư có thể phát hiện và có biện pháp xử lý kịp thời Tuy nhiên vẫn còn sử dụng van tay hệ thống Phân xưởng chiết chai phân xưởng có mức độ tự động hóa cao Toàn phân xưởng dây chuyền ngoại nhập từ Đức Tất khâu từ rửa chai, rửa két, chiết chai, dán nhãn, trùng, xếp két thực tự động và liên tục Công nhân phân xưởng làm nhiệm vụ xếp dỡ kiểm tra chất lượng Hầu hết các thông số đều được hiện thị tại màn điều khiển chính, thông qua đó mà có sự cố người công nhân làm việc có thể dễ dàng phát hiện và có biện pháp xử lý, tránh những thiệt hại không đáng có Ngoài các phân xưởng chính trên, ở các nhà phụ trợ nhà lạnh- cung cấp môi chất lạnh, nhà nước sạch- cung cấp nước cho quá trình nấu bia cũng được tự động hóa giảm tối đa sức lao động của nhân viên Với dây chuyền sản xuất lớn vậy, nhờ ứng dụng tự động hóa vào hầu hết các khâu mà số lượng công-nhân viên của nhà máy chỉ có 300 người hiệu quả công việc rất cao Nếu đó đã nhìn thấy hoặc đã từng sản xuất bia trước đây, thì mới nhận thấy rõ rệt những lợi ích mà tự động hóa mang lại Người công nhân không phải cầm những chiếc đòn gánh vừa to, vừa dài để khuấy những chiếc nồi nấu malt, nấu gạo to đùng nóng bức, không cần phải suốt ngày đứng canh tank bia để quan sát xem nhiệt độ có đạt yêu cầu không… Làm việc vất vả vậy hiệu quả đạt được vẫn không cao, khuấy tay không thể đều những cánh khuấy được nối với hệ thống điều khiển, mà tốc độ cũng thời gian khuấy đều được định sẵn Trong thời đại công nghiệp hóa- hiện đại hóa hiện nay, để đáp ứng với nhu cầu ngày cao của xã hội, sản phẩm làm không chỉ ngon, giá thành hợp lý mà phải đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm thì những hệ thống tự động hóa cần được ứng dụng rộng rãi các nhà máy thực phẩm để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao Chương II: Khảo sát hệ thống điều khiển tự động II.1 Tính hàm truyền đạt hệ thống: Wc(s) = Kp + Kd.s Wo(s) = s3 + 1.10s2 + 0.61s + 0.69 Do có phản hồi âm nên có hàm truyền đạt: Wc(s) Wo(s) Wtđ = + Wc(s) Wo(s) → Wtd = K p + Kd s s + 1.10 s + (0.61 + K d ) s + 0.69 + K p Phương trình đặc tính có dạng: s3 + 1.10s2 + (0.61+ Kd )s + 0.69 + Kp = II.2 Xác định Kp Kd tiêu chuẩn Routh Theo tiêu chuẩn Routh: 0.61+ Kd 0.69 + Kp 1.10 1.10 K d − K p − 0.019 1.10 0.69 + Kp a Để hệ thống ổn định: Tất nghiệm phương trình đặc trưng có phần thực âm tất hệ số cột thứ bảng Routh dương 0.69 + K p > Điều kiện cần là: 1.10 K d − K p − 0.019 > 0.69 + K p > 0.61 + K d > Điều kiện đủ là: K + 0.019 K d > p Vậy để hệ thống ổn định 1.10 K p > −0.69 b Để hệ thống không ổn định: Điều kiện 0.69 + K p < 1.10 K − K − 0.019 < d p Vậy để hệ thống không ổn định thì: K p < −0.69 K + 0.019 Kd < p 1.10 c Để hệ thống biên giới ổn định: K p = −0.69 K = −0.69 K p + 0.019 → p - Trường hợp 1: K d > −0.61 K d > 1.10 Hàm truyền đạt hệ thống sau: Wtd = K p + Kd s s + 1.10s + (0.61 + K d ) s Phương trình đặc tính hệ thống: s3+1.10s2+(0.61+Kd)s = ⇔ s(s2+1.10s+0.61+KD) = ⇔ s (s+0.55)2 + 0.3075 + KD = Như KP= -0.69 phương trình đặc tính hệ thống có nghiệm tính ổn định hệ thống phụ thuộc vào hàm đầu vào Xét ví dụ sau: Chọn Kd= KP= -0.69 Hàm truyền đạt hệ thống sau Wtd = − 0.69 s + 1.10s + 0.61s >> w=tf([0 -0.69],[1 1.1 0.61 0]) Transfer function: -0.69 -s^3 + 1.1 s^2 + 0.61 s >> impulse(w) Impulse Response -0.2 Amplitude -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2 -1.4 10 12 14 16 Time (sec) Ta thấy rằng hệ thống ổn định với hàm đầu vào là hàm xung dirac >> step(w) 18 20 Step Response -5 Amplitude -10 -15 -20 -25 10 12 14 16 18 20 Time (sec) Ta thấy hệ thống không ổn định hàm đầu vào là hàm bậc thang đơn vị Nhận xét: Hệ thống ổn định tín hiệu đầu vào hàm xung Dirac tín hiệu vào hàm bậc thang đơn vị không ổn định K p > −0.69 K p + 0.019 - Trường hợp 2: K d = 1.10 Hàm truyền đạt hệ thống sau: Wtd = K p + Kd s s + 1.10s + (0.61 + K d ) s + 0.69 + K p Phương trình đặc tính hệ thống: s3+1.10s2+(0.61+ K p + 0.019 1.10 )s+0.69+Kp = 10 Nhận xét : - Tín hiệu đầu có dạng hình sin - Tần số dao dộng đầu T=0.1667s II Đặt η e(t) e(t) = x(t) - y(t) Để η< 0.05 điều kiên cần hệ thống đạt trạng thái ổn định suy : K + 0.019 K d > p 1.10 K > − 0.69 p Ta có biến đổi Laplace sau : y(t) Y(s) x(t) =1(t) X(s) = Wtd = ⇒ Y(s) = WtdX(s) = Lại có : e(t) = x(t) - y(t) ⇔ e(t) = x(t) - y(t) ⇔ e(t) = 1- y(t) ⇔ e(t) = 1- sY(s) = 1- Wtd K p + Kd s ⇔ e(t) = - s + 1.10 s + (0.61 + K d ) s + 0.69 + K p = 1- 21 Kp K p + 0.69 Kp Để e(t) < 0.05 1- K p + 0.69 < 0.05 ⇔ Kp >13.11 Vậy điều kiên để e(t) < 0.05 : K + 0.019 K d > p 1.10 K p > 13.11 Chương III : 22 Ứng dụng tự động hóa quá trình trùng liên tục tại nhà máy bia III.1 Sơ đồ công nghệ và tóm tắt lý thuyết quá trình sản xuất bia a) Sơ đồ công nghệ Malt Gạo Nghiền Nghiền Đường hoá Hồ hoá Lọc Bã Hoa houblon Houblon hoá Lọc bã hoa Bã hoa Làm lạnh nhanh Nấm men Lên men CO2 Lên men phụ Lọc Chai Xử lý Bom Chiết chai Chiết bom Thanh trùng Bia Xếp két b) Tóm tắt lý thuyết Bia chai 23 Xử lý Gạo và malt được nghiền nhỏ đến kích thước thích hợp Gạo được cho vào nồi hồ hóa, rồi được trộn với malt vào nồi đường hóa Sau đó dịch được lọc tách bỏ phần bã, và bổ sung hoa houblon Sau thời gian houblon hóa, bã hoa được lọc tách Dịch được làm lạnh nhanh đến 10- 12oC và được chuyển sang các tank lên men, có bổ sung nấm men và oxi để quá trình lên men chính được diễn hoàn toanf vòng 5-7 ngày Sau đó dịch được giảm nhiệt độ xuống oC đế tiến hành quá trình lên men phụ vòng 10 ngày Dịch sau lên men được chuyển sang hệ thống lọc rồi bão hòa CO2 Sau đó tùy theo sản phẩm là bia chai hay bia lon, hay bia mà được chuyển sang các phân xưởng chiết bia phù hợp c) Mô tả vắn tắt nguyên lí hoạt động thiết bị hoạt động trình sản xuất bia Máy nghiền malt Chú thích Thùng chứa malt chưa nghiền Nghiền tách vỏ Thùng chứa malt nghiền Gầu tải Nghiền bột Vít tảii malt Malt đổ vào thùng chứa 1, nhờ gầu tải đưa lên vào phễu máy nghiền tách vỏ Sau malt vỏ đưa vào nghiền bột Dưới sức ép trục nghiền malt trở thành dạng bột, rơi xuống thùng chứa Nhờ gầu tải, malt đưa vào thùng chứa cao theo vít tải malt cấp vào nồi đường hóa 24 Máy nghiền gạo Chú thích Thùng chứa gạo malt chưa nghiền Gầu tài Sàng loại tạp chất Thùng chứa Nghiền bột Vít tải gạo Túi chứa tạp chất Gạo malt lót đổ vào thùng chứa Nhờ gầu tải, gạo malt lót đưa vào sáng để loại tạp chất nhỏ (cát, gạo vụn ) Tạp chất rơi sàng, chứa túi chứa 7, gạo sàng chuyển vào sàng mắt cáo để loại tạp chất lớn Gạo lọt xuống sàn rơi vào sàng rung có gờ Nhờ đường gờ chuyển động rung sàng mà gạo chuyển động phía trước rơi vào thứng chứa 4, vào máy nghiền bột Còn sạn chuyển động phía sau rơi vào túi đựng sạn Dưới sức ép trục, gạo malt chuyển thành dạng bột, rơi xuống thùng chứa Nhờ gầu tải đưa lên thùng chứa cao theo vít tải gạo cấp vào hồ hóa 25 Nồi hai vỏ : là nồi được dùng cho các giai đoạn hồ hóa, đường hóa, houblon hóa Hơi nhiệt cung cấp vào khoảng không gian hai vỏ nước ngưng thoát theo đường ống dẫn nước ngưng 26 Thùng lắng xoáy Ống thoát Quả cầu vệ sinh Vòi vệ sinh bã hoa Dịch vào cấp theo đường tiếp tuyến thùng với vận tốc nhanh Do khối lượng riêng bã hoa nặng dịch nên nhanh chóng bị giảm vận tốc, tập trung, đóng chặt lại đáy Nước thu hồi bên thành Sau thu hồi hết dịch, mở van CIP vệ sinh bã hoa Nước xối mạnh quay tròn nhờ vòi vệ sinh bã hoa Sau đó nước bã thu hồi hêt nhờ độ nghiêng đáy (1%) Thiết bị làm lạnh nhanh khung 27 Nước giảm nhiệt độ xuống 1oC sau trao đôi nhiệt với cồn lạnh (-2oC) Sau nước dịch nóng vào thiết bị trao đổi nhiệt theo đường hoàn toàn riêng biệt ngược chiều Nước dịch trao đổi nhiệt qua khung Sau khỏi thiết bị, dịch đạt nhiệt độ lên men 12 oC Còn nước làm nóng để sử dụng cho nồi nấu Dịch sau cấp thêm O2 nấm men bơm chuyển vào tank lên men Thiết bị lên men Vỏ bảo ôn Cửa quan sát bên Quả bóng vệ sinh Van lấy mẫu kiểm tra Áp kế Dịch sau houblon hoá, với men O2 cấp vào tank theo đường Dịch đợc lên men theo giai đoạn: lên men lên men phụ Lên men nhiệt độ 12oC 5- ngày Sau kiểm tra dịch lên men thấy dịch đạt độ đường chuyển sang giai đoạn lên men phụ nhiệt độ 28 2oC 10 ngày Sau trình lên men kết thúc, mở van thu hồi men để tái sử dụng men Sau mở van bia lọc, bia chuyển sang thiết bị lọc để làm Trong trình lên men, nhiệt độc giữ lạnh nhờ khoang lạnh với chất tải lạnh cồn Với giai đoạn lên men chính, nhiệt độ cồn 9,5 oC, sau giảm tới 0,5oC bia lọc Áp suất tank phải giữ ổn định tuỳ thuộc giai đoạn Với lên men chính, áp suất khoảng 0,3 bar lên men phụ, áp suất tăng tới 0,6 bar Đến bia lọc, áp suất giữ 0.9 – bar Áp suất điều chỉnh nhờ cấp CO2 không khỉ để tăng áp thu hồi CO2 để giảm áp Khi mở van thu hồi men bia lọc cần cấp khí Còn cấp gịch trước cấp CIP phải mở van xả khí 7.Thiết bị lọc khung Chú thích: Cốc tách bọt Bơm cấp bia Thùng chứa bột trợ lọc Thiết bị lọc khung Bơm định lượng bột trợ lọc Bia chưa lọc qua cốc tách bọt qua bơm cấp bia vào khung rỗng máy lọc Bia lọc qua vải, chảy qua rãnh dẫn Các tiểu phần rắn giữ lại khung khung tách ra, 29 tác dụng trọng lực, phần bã rơi vào chỗ tập trung bên Số lại phải dùng xẻng tay để lấy Máy rửa chai Chú thích: Khoang xút Khoang sơ Bể sau xút Bể nước ấm Bể nước mát Bơm sau xút Bơm phun tia nước ấm Bơm phun tia nước mát Bơm tuần hoàn 10 Bơm định lượng xút 11 12 13 14 15 16 17 18 Bơm stabilon Bể gom rác Bơm định lượng Polix Đầu phun kim Áp kế Bơm phun nước bể sơ Bộ phận gia nhiệt cho xút Quạt hút Tại đầu vào máy rửa, chai gạt vào rọ để vào bên Ban đầu chai dốc ngược để loại bỏ vật thể lạ chai, vào khu vực bể sơ Các vòi phun tia nước bể sơ bên chai phun bên chai rửa Sau qua khu vực bể sơ bộ, chai lật xuôi đầu vào bể xút Bể xút có dung tích 11 m3, chứa xút 2% nhiệt độ 80 oC Chai ngập hoàn toàn xút Nhờ đó, nhãn chai bị bong phoi nhôm bị hòa tan Do phản ứng nhôm xút sinh khí H2 chất dễ cháy nổ, nên cần có quạt 30 hút để hút H2 Bơm tuần hoàn có nhiệm vụ khuấy đảo xút thu gom rác khoang chứa rác để đưa nhờ môtơ M Ở bể xút, ta có bổ sung thêm hóa chất hỗ trợ tẩy rửa stabilon 2% chất chống tạo bọt foamnox 0,02% Sau qua bể xút, chai lại úp ngược lên khu vực bơm tia xút Ở xút vòi phun kim mạnh phun lẫn chai đê bong hoàn toàn nhãn Tiếp đến, chai qua khu vực tráng nước Khu vực có bể : bể sau xút, bể nước ấm bể nước mát Nhiệt độ bể giảm dần ( 73 oC, 57 oC, 46 o C) Nước phun bên lẫn bên chai tuần hoàn Ở bể nước ấm nước mát có bổ sung hóa chất chống cặn Polix Cuối chai qua khu vực tráng nước lần cuối (nhiệt độ nước với nhiệt độ môi trường, nước để rửa nước làm mềm) trước lật xuôi lại khỏi máy rửa chai Thiết bị trùng Chai sau chiết bia băng chuyền đưa đến máy trùng Máy trùng có 10 khoang : khoang phụ khoang : khoang đầu(1-3) để nâng dần nhiệt độ, khoang cuối (8-10) để hạ dần nhiệt độ khoang ( 4-7 ) nơi diễn trình trùng Chai hệ thống băng chuyền đưa từ từ qua máy phun nước từ xuống Thời gian để 31 chai qua khu vực trùng ( khoang 4-7 ) từ 22-23 độ PU ( PU = phút nhiệt độ 600C ) Sau qua hết khoang, chai đẩy theo băng chuyền đến máy dán nhãn Thời gian qua máy chai từ 58,5 – 60 phút Nhiệt độ bể: • • • • Bể 10 : (29,5 ± ) oC Bể : (39,7 ± ) oC Bể : (50,1 ± ) oC Bể 4,5,6,7 : (62,5 ± ) oC III.2 Đặt yêu cầu thiết kế tự động hóa cho trình trùng bia ♦ Mục đích quá trình trùng: Tiêu diệt vi sinh vật có bia, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, tăng thời gian bảo quản bia ♦Yêu cầu quá trình trùng : Do chai bia làm chất liệu thuỷ tinh, chai lại chứa nhiều CO2 bão hoà nên cần tiến hành tăng nhiệt độ trình trùng Sản phẩm thực phẩm phải được gia nhiêt đến 60-650C nhằm tiêu diệt hết vi sinh vật gây hại như: nấm men, nấm mốc, vi khuẩn, vi rút… Một phương pháp trùng phổ biến sử dụng hầm trùng có trang bị ống phun Từ ống này, tia nước nóng phun tưới vào chai bia, chai chuyển tới khu vực trùng Để đảm bảo tính chất cảm quan thực phẩm mùi vị, hương thơm, màu sắc, độ trong… trình trùng phải thực cách xác Do vậy, cần thiết phải xác định nhiệt độ trùng vừa có hiệu tiêu diệt vi sinh vật, vừa không tạo mùi vị không mong muốn cho sản phẩm, đồng thời tiết kiệm lượng sử dụng Nhiệt độ trùng điều khiển dựa việc điều khiển lưu lượng nước nóng nước lạnh hệ thống Hệ thống có bể chứa nước bể chứa nước mát, bể chứa nước nóng, bể chứa nước ấm_ bể chứa nước sau trùng Như vậy, để tự động hóa trình trùng phải tiên hành điều khiển thiết bị để phối trộn nước nóng với nước ấm hoặc nước lạnh để có nhiêt độ phù hợp cho quá trình trùng Ngoài cần tiến hành điều khiển các van xả cho phù hợp để thời gian trùng đạt được yêu cầu công nghệ đề ra, đảm bảo tiêu diệt hết vi sinh vật gây hại cho bia mà lượng nước tiêu thụ là nhỏ nhất 32 III.3 Sơ đồ chức : Hệ thống phối trộn nước Trước các van xả ở mỗi khoang phải lắp đặt một thiết bị phối trộn để đảm bảo nhiệt độ nước ở mỗi khoang đạt đúng yêu cầu công nghệ Theo công nghệ sai số cho phép ± oC đó việc điều chỉnh thiết bị phối trộn này phải được thực hiện chính xác Theo sơ đồ chức hệ thống bao gồm : o thiết bị đo nhiệt độ truyền xa: đo nhiệt độ đầu vào của nước nóng và nước lạnh ( nước ấm) o cấu chấp hành tác động lên van điều chỉnh lưu lượng nước nóngnướclạnh (nước ấm) o Tất cả được nối với bộ hệ thống điều khiển Tín hiệu truyền là tín hiệu khí nén Bộ hệ thống điều khiển nhận tín hiệu từ các thiết bị đo, qua hệ thống tính toán đã định sẵn mà điều chỉnh các cấu chấp hành tác động lên van điều chỉnh lưu lượng nước nóng- nước lạnh (nước ấm) cho thích hợp với khoang đó Tính toán lưu lượng phù hợp Mối quan hệ lưu lượng nước nóng, nước lạnh nhiệt độ trùng thể hiển qua hệ phương trình: Trong đó: ∑F: lưu lượng nước qua vòi phun Fn: lưu lượng nước nóng 33 Fl: lưu lượng nước lạnh ttt: nhiệt độ nước trùng tn: nhiệt độ nước nóng tl : nhiệt độ nước lạnh ∆F thông số phụ thuộc vào thiết bị nên coi xác định từ trước Đặt: ∆t1= ttt - tl ∆t2 = tn - ttt, ta có: Fl= ∑F F2 = ∑F Như xác định được nhiệt độ nước nóng nước lạnh xác định lưu lượng của chúng Đồng thời nhiệt độ nước nóng nước lạnh thay đổi lưu lượng thay đổi nhằm trì nhiệt độ trùng phù hợp đảm bảo quá trình trùng đúng theo công nghệ đã đề - Ưu điểm: Vận hành hệ thống tương đối đơn giản Thiết bị đơn giản Độ chính xác cao( Nhiệt độ nước sau phối trộn có sai số thấp so với yêu cầu) Nhược điểm: Thiết bị đo nhiệt độ có độ chính xác cao Bộ điều khiển đồng thời nhận tín hiệu từ nhiều nguồn nên khả xử lý đồng thời không tốt Những sự cố có khả xảy quá trình điều hành Khi hệ thống điều khiển đồng thời nhận được tín hiệu thay đổi nhiệt độ ở các khoang khác thì khả xử lý các sự thay đổi này không kịp thời So với yêu cầu sai số có thể lớn cho phép Ngoài nếu hệ thống nhận đồng thời nhiều tín hiệu có thể gây hiện tượng nhiễu và xử lý sai hoặc không xử lý ( treo hệ thống ) hoặc gây cháy chập Số lượng dây dẫn nhiều, hệ thống lại làm việc môi trường ẩm ướt nên có thể xảy các hiện tượng rò rỉ, cháy chập… Tài liệu tham khảo 34 1.TS Nguyễn Minh Hệ.(2004) “Giáo trình tự động hóa trình công nghệ” PGS TS Nguyễn Thị Hiền.(2000) “Giáo trình malt bia” 3.http://www.hieuhoc.com/khoahochay/chitiet/nganh-cong-nghiep-tu-donghoa-2009-11-210 Nguyễn Thanh Huyền (2009) “ Báo cáo thực tập nhận thức tại nhà máy bia Hà Nội- Hải Dương” Nguyễn Thị Bình An (2009) “ Báo cáo thực tập nhận thức thức tại nhà máy bia Hà Nội- Hải Dương” 35 [...]... sắc, độ trong… thì quá trình thanh trùng phải được thực hiện một cách chính xác Do vậy, cần thiết phải xác định được nhiệt độ thanh trùng vừa có hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật, vừa không tạo ra các mùi vị không mong muốn cho sản phẩm, đồng thời tiết kiệm được năng lượng sử dụng Nhiệt độ thanh trùng được điều khiển dựa trên việc điều khiển lưu lượng nước nóng và nước lạnh của hệ thống Hệ thống có 3 bể chứa... xét: Hệ thống không ổn định 13 6 7 8 9 10 Kết luận: Hệ thống ở biên giới ổn định khi K p > −0.69 K p + 0.019 K = d 1.10 II.3 Lựa chọn cặp giá trị ( Kp , Kd ), sử dụng Matlab, viết câu lệnh, vẽ đồ thị đầu ra y(t) của hệ thống khi đầu vào là hàm xung Dirac Hàm truyền đạt của hệ thống: Wtd = K p + Kd s s 3 + 1.10s 2 + (0.61 + K d ) s + 0.69 + K p a Hệ thống ổn định Nhận xét: Hệ thống. .. dẫn nhiều, hệ thống lại làm việc trong môi trường ẩm ướt nên có thể xảy ra các hiện tượng rò rỉ, cháy chập… Tài liệu tham khảo 34 1.TS Nguyễn Minh Hệ. (2004) “Giáo trình tự động hóa các quá trình công nghệ” 2 PGS TS Nguyễn Thị Hiền.(2000) “Giáo trình malt bia” 3.http://www.hieuhoc.com/khoahochay/chitiet/nganh-cong-nghiep-tu-donghoa-2009-11-210 4 Nguyễn Thanh Huyền (2009) “ Báo cáo... Dirac Hàm truyền đạt của hệ thống: Wtd = K p + Kd s s 3 + 1.10s 2 + (0.61 + K d ) s + 0.69 + K p a Hệ thống ổn định Nhận xét: Hệ thống ổn định khi quá trình quá độ tắt dần theo thời gian và ngược lại Trong hệ thống đã cho thì điều kiện của Kp và Kd để hệ thống ổn định là: K p +0.019 K > d 1.10 K p > −0.69 K d > −0.61 Vậy chọn Kp = 0 → Kd > -0.0065 Xét với 2 giá trị Kp = 0 và Kd = 1 >>... đạt của hệ thống như sau: >> w=tf([0 -0.019],[1 1.1 0.61 0.671]) Transfer function: -0.019 -s^3 + 1.1 s^2 + 0.61 s + 0.671 >> impulse(w) 16 Impulse Response 0.02 0.015 0.01 Amplitude 0.005 0 -0.005 -0.01 -0.015 -0.02 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Time (sec) II.4 Kiểm tra lại tính ổn định của hệ thống và mô phỏng bằng Matlab Simulink khi tín hiệu vào là hàm bậc thang đơn vị a Hệ thống ổn... lượng nước nóng và nước lạnh của hệ thống Hệ thống có 3 bể chứa nước là bể chứa nước mát, bể chứa nước nóng, và bể chứa nước ấm_ bể chứa nước sau khi thanh trùng Như vậy, để tự động hóa quá trình thanh trùng phải tiên hành điều khiển trên thiết bị để phối trộn nước nóng với nước ấm hoặc nước lạnh để có nhiêt độ phù hợp cho quá trình thanh trùng Ngoài ra cần tiến hành điều khiển... yêu cầu thiết kế tự động hóa cho quá trình thanh trùng bia ♦ Mục đích quá trình thanh trùng: Tiêu diệt các vi sinh vật có trong bia, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, tăng thời gian bảo quản bia ♦Yêu cầu quá trình thanh trùng : Do chai bia được làm bằng chất liệu thuỷ tinh, ngoài ra trong chai lại chứa nhiều CO2 bão hoà nên cần tiến hành tăng nhiệt độ dần dần trong quá trình thanh trùng... rồi bão hòa CO2 Sau đó tùy theo sản phẩm là bia chai hay bia lon, hay bia hơi mà được chuyển sang các phân xưởng chiết bia phù hợp c) Mô tả vắn tắt nguyên lí hoạt động của các thiết bị chính hoạt động trong quá trình sản xuất bia 1 Máy nghiền malt Chú thích 1 Thùng chứa malt chưa nghiền 3 Nghiền tách vỏ 5 Thùng chứa malt đã nghiền 2 Gầu tải 4 Nghiền bột 6 Vít tảii malt Malt được đổ vào... Máy thanh trùng có 10 khoang : 6 khoang phụ và 4 khoang chính : 3 khoang đầu(1-3) để nâng dần nhiệt độ, 3 khoang cuối (8-10) để hạ dần nhiệt độ và 4 khoang giữa ( 4-7 ) là nơi diễn ra quá trình thanh trùng Chai được hệ thống băng chuyền đưa từ từ qua máy và được phun nước từ trên xuống Thời gian để 31 chai đi qua khu vực thanh trùng ( khoang 4-7 ) là từ 22-23 độ PU ( 1 PU = 1 phút tại nhiệt độ 600C... là nhỏ nhất 32 III.3 Sơ đồ chức năng : Hệ thống phối trộn nước Trước các van xả ở mỗi khoang phải lắp đặt một thiết bị phối trộn để đảm bảo nhiệt độ nước ở mỗi khoang đạt đúng yêu cầu công nghệ Theo công nghệ sai số cho phép ± 1 oC do đó việc điều chỉnh thiết bị phối trộn này phải được thực hiện chính xác Theo sơ đồ chức năng trên hệ thống bao