《噴霧式乳液干燥過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、1.引言在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。本文以工業(yè)中的噴霧式乳液干燥系統(tǒng)為控制系統(tǒng),利用PID進(jìn)行控制。2.生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)要求2.1生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介如圖2-1所示通過(guò)氣干燥器將濃縮乳液干燥成乳粉。

2、圖2-1乳液程示意圖閥1閥2閥3濃縮的乳液由高位槽流經(jīng)過(guò)濾器A和B，濾去凝結(jié)塊和其它雜質(zhì)后，從干燥器頂部由噴嘴噴下。空氣由鼓風(fēng)機(jī)送至換熱器（蒸汽）加熱后，再與來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的空氣混合，經(jīng)風(fēng)管送往干燥器，由下而上吹出，從而蒸發(fā)掉乳液中的水分，使之成為奶粉，并隨濕空氣一起送出進(jìn)行分離。生產(chǎn)工藝對(duì)干燥后的產(chǎn)品質(zhì)量要求很高，水分含量不能波動(dòng)太大，因而需要對(duì)干燥的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。若溫度波動(dòng)±2℃，產(chǎn)品質(zhì)量可以符合要求。112.2設(shè)計(jì)要求以乳化物的干燥過(guò)程為例來(lái)設(shè)計(jì)干燥器。由于乳化物屬于膠體物質(zhì)，激烈攪拌易固化，也不能用泵抽送，因而采用高位槽的辦法。

3、濃縮的乳液由高位槽流經(jīng)過(guò)濾器A或B，慮去凝結(jié)塊和其他雜質(zhì)，并從干燥器頂部由噴嘴噴下。有鼓風(fēng)機(jī)將一部分空氣送至換熱器，用蒸汽進(jìn)行加熱，并將與來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的另一部分空氣混合，經(jīng)風(fēng)管送往干燥器，由下而上吹，以便蒸發(fā)掉乳液中的水分，使之成為粉狀物，并隨濕空氣一起由底部送出進(jìn)行分離。生產(chǎn)工藝對(duì)干燥后的產(chǎn)品質(zhì)量要求很高，水分含量不能波動(dòng)太大，因而需要對(duì)干燥的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。1.被控參數(shù)與控制參數(shù)的選擇3.1被控參數(shù)的選擇根據(jù)生產(chǎn)工藝，水分含量與干燥溫度密切相關(guān)。考慮到一般情況下的測(cè)量水分的儀表精度較低，故選用間接參數(shù)，即干燥的溫度為被控參數(shù)，水分與

4、溫度一一對(duì)應(yīng)，將溫度控制在一定數(shù)值上。3.2控制參數(shù)的選擇經(jīng)過(guò)對(duì)圖1的分析，可知影響干燥器溫度的因素有乳液流量，旁路空氣流量，和加熱蒸汽流量。選其中任意變量都可作為控制參數(shù)，均可構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)。選其中任意變量作為控制參數(shù)，，均可構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)。圖中用調(diào)節(jié)閥位置代表三中控制方案。其框圖分別如圖3-1，圖3-2，圖3-3所示。對(duì)其進(jìn)行近一步的分析一邊選取最優(yōu)的方案。按圖3-1進(jìn)行分析可知，乳液直接進(jìn)入干燥器，控制通道的滯后最小，對(duì)被控溫度的校正作用最靈敏，而且干擾進(jìn)入系統(tǒng)的位置遠(yuǎn)離被控量，所以將乳液流量作為控制參數(shù)應(yīng)該是最佳的控制方案；

5、但是，由于乳液流量是生產(chǎn)負(fù)荷，工藝要求必須穩(wěn)定，若作為控制參數(shù)則很難滿足工藝要求。所以，將乳液流量作為控制參數(shù)的控制方案應(yīng)盡可能避免。11圖3-1乳液流量為控制參數(shù)時(shí)系統(tǒng)框圖圖3-2風(fēng)量為控制參數(shù)時(shí)系統(tǒng)框圖按圖3-2進(jìn)行分析可知，旁路空氣量與熱風(fēng)量混合，經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入干燥器，它與圖311-1控制方案相比，控制通道存在一定的純滯后，對(duì)干燥溫度校正作用的靈敏度雖然差一些，但可通過(guò)縮短傳輸管道的長(zhǎng)度而減小純滯后時(shí)間。圖3-3蒸汽量為控制參數(shù)時(shí)系統(tǒng)框圖按圖3-3所示的控制方案分析可知，蒸汽需經(jīng)過(guò)換熱器的熱交換，才能改變空氣溫度。由于換熱器的時(shí)間常數(shù)

6、較大，而且該方案的控制通道既存在容量滯后又存在純滯后，因而對(duì)干燥溫度校正作用的靈敏度最差.根據(jù)以上分析可知，選擇旁路空氣量作為控制參數(shù)的方案比較適宜。1.檢測(cè)儀表的選擇4.1測(cè)溫元件及變送器的選擇因被控溫度在600攝氏度以下，熱電阻的線性特性要優(yōu)于熱電偶，而且無(wú)需進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，使用更加方便，故選用熱電阻溫度計(jì)。由于熱電阻的三線制接法可利用電橋平衡原理較好地消除導(dǎo)線電阻的影響，所以選用三線制接法，并配用溫度變送器。114.2調(diào)節(jié)閥的選擇根據(jù)生產(chǎn)工藝安全的原則，適宜選用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥；根據(jù)過(guò)程特性與控制要求，宜選用對(duì)數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥。調(diào)

7、節(jié)閥的尺寸通常用公稱直徑Dg和閥座直徑dg表示，它們的確定是合理應(yīng)用執(zhí)行器的前提條件。確定調(diào)節(jié)閥尺寸的主要依據(jù)是流通能力，它定義為調(diào)節(jié)閥全開、閥前后壓差為0.1MPa、流體重度為1g/cm3時(shí)，每小時(shí)通過(guò)閥門的流體流量（m3或kg）?？梢娏魍芰χ苯哟砹苏{(diào)節(jié)閥的容量。由流體力學(xué)理論可知，當(dāng)流體為不可壓縮時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的體積流量為：式中，α為流量系數(shù)，它取決于調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形狀和流體流動(dòng)狀況，可從有關(guān)手冊(cè)查閱或由實(shí)驗(yàn)確定；A0為調(diào)節(jié)閥接管截面積；g為重力加速度；r為流體重度。依據(jù)流通能力的定義，則有：流通能力C與調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)有確定的對(duì)

8、應(yīng)關(guān)系。這就是確定調(diào)節(jié)閥尺寸的理論依據(jù)可得流通能力與流體重度、閥前后壓差和介質(zhì)流量三者的定量關(guān)系，即調(diào)節(jié)閥尺寸的確定過(guò)程為根據(jù)通過(guò)調(diào)節(jié)閥的最大流量，r為流體重度，以及調(diào)節(jié)閥的前后壓差，先由上式求得最大的流通