CC BY
16
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
Дозирование
в системах водоподготовки
и технологических процессах
--- *
пищевых предприятии
А.В.Старцев, Н.В.Кузенков
ООО «Грундфос»
Основной элемент насоса, подверженный износу, - диафрагма (рис. 5). Ресурс данного элемента зависит от материала и технологии производства, наличия в перекачиваемой среде абразивных частиц и динамики нагрузок на диафрагму. В большинстве современных дозаторов применяются диафрагмы с поверхностью из РТРЕ. Этот материал относится к группе фторопластов и по своей химической стойкости эквивалентен фторопласту-4, т. е. он не подвержен разрушению практически на любых известных жидкостях. Вместе с тем РТРЕ обладает и рядом недостатков, среди которых сравнительно низкие упругие свойства. Современные технологии позволяют обойти эту проблему армированием материала диафрагмы (например эластомером ЕРОМ). Поскольку диафрагма - наиболее высоконагруженный
Рис. 5. Диафрагма из РТРЕ, армированная ЕРОМ
Рис. 6. Мембранный насос большой производительности
* Окончание. Начало см. в № 3.
элемент дозировочного насоса, то на ее ресурс и изменение прочностных свойств с течением времени влияют не только преодолеваемое давление в напорной линии, но и форма кривой нагрузки во время одного хода. При работе на максимальной производительности напряжения, возникающие в диафрагме, практически одинаковы для соленоидных и шаговых дозаторов, а вот при работе на меньших про-изводительностях форма и значения кривой скорости (соответственно и напряжений) в пределах одного хода для соленоидных (электромагнитных) дозаторов остается прежней, а в дозаторах с шаговым приводом скорости и напряжения пропорционально уменьшаются. Так как в большинстве случаев дозировочное оборудование большую часть времени работает не на максимуме своей производительности, то можно утверждать, что износ и соответственно затраты на эксплуатацию насосов с шаговым приводом будут значительно ниже, чем затраты на электромагнитные дозаторы.
Проточная часть как электромагнитных дозаторов, так и дозаторов с шаговым приводом может быть изготовлена в широком диапазоне различных материалов - от высоколегированной нержавеющей стали до поливинилх-лорида, полипропилена, поливинил-дифторида и некоторых других. Здесь, точно так же как и для материалов проточной части центробежных насосов, не существует универсального решения для любой перекачиваемой жидкости. Для одних химических реагентов необходимо использовать дорогие пластмассы, на других же прекрасно «стоят» сравнительно дешевые пластмассы типа полипропилена или ПВХ. Например, для перекачивания широко распространенных соединений на основе ЫаОИ хорошо зарекомендовал себя полипропилен, в то время как дорогой поливинилдифто-рид (PVDF) быстро разрушается. С другой стороны, дезинфицирующие средства на основе гипохлорита натрия очень быстро разъедают проточ-
ную часть насосов из нержавеющей стали или полипропилена, в то время как ПВХ или PVDF прекрасно работают.
Большая часть задач водоподготовки на предприятиях по производству напитков решается дозировочными насосами небольшой производительности. Тем не менее в некоторых случаях приходится сталкиваться с задачами дозирования больших объемов реагентов.
Насосы большей производительности (рис. 6) делают, как правило, по классической схеме «асинхронный двигатель - червячная передача - эксцентрик - шток - мембрана». Регулирование осуществляется как за счет изменения скорости вращения электродвигателя, так и за счет величины хода мембраны. Изменение скорости вращения производится с помощью частотного преобразователя или специальных устройств, задающих частоту полных оборотов двигателя. Глубина регулирования мембранных насосов с асинхронным электродвигателем без повторной калибровки приближается к 1:10. Для обеспечения заданного диапазона производительности (в отличие от шагового привода) часто требуется использовать несколько дозаторов с меньшей подачей вместо одного большого насоса.
Технологические процессы
Современные ароматизаторы, консерванты, ферменты, различные добавки и реагенты поставляются или приготовляются, как правило, в виде концентрированных растворов, и от дозировочного оборудования требуются высокая точность, надежность и простота настройки. Для производственных линий с непрерывным технологическим циклом расход дозируемого вещества должен быть строго пропорционален расходу основного продукта. В идеале при дозировании в линию для хорошего размешивания пищевой добавки в продукте необходимо непрерывное ее поступление. Как было отмечено выше, насосы с соленоидным приводом изменяют свою производительность за счет величины и частоты хода мембраны, и приближение к непрерывности поступления дозируемого вещества осуществляется увеличением частоты ходов. Такое дозирование на номинальных подачах почти на 100 % удовлетворяет технологическим потребностям. В то же время, при необходимости дозирования реагента пропорционально потоку жидкости или на малых подачах технолог вынужден регулировать уже не
ENGINEERING AND TECHNOLOGY
только частоту ходов, но и величину хода. При уменьшении величины хода мембраны ухудшаются всасывающие и точностные характеристики насоса, и в большинстве случаев требуется перекалибровка насоса. Цифровые дозировочные насосы с шаговым приводом позволяют осуществлять регулировку расхода добавки в диапазоне от 0,1 до 100 % при полной величине хода мембраны. Ни один другой дозировочный насос на сегодняшний день не может обеспечить столь высокой глубины регулировки при сохранении высокой самовсасывающей способности и отсутствии необходимости повторных калибровок. Особенно это важно для дозирования ароматизаторов и современных консервантов, где требуются предельная точность и аккуратность, а также для жидкостей с повышенной вязкостью или при дозировании добавок из резервуаров с большими перепадами уровня жидкости по высоте.
Равномерная подача ферментов, которую обеспечивают дозаторы с шаговым приводом, в спиртовых производствах позволяет повысить концентрацию замеса на 3-4° при переработке проблемных для данной отрасли культур. При этом расход ферментов по опытным данным (ОАО «Престиж») сокращается более чем на 30 %.
Калибровка дозаторов с шаговым приводом проводится на установленном в систему заказчика насосе один раз за один проход и занимает в среднем время порядка 30-90 с, что несравнимо с временными затратами на калибровку любых других дозировочных насосов. В результате дозировочные установки на базе цифровых дозировочных насосов и высококлассных расходомеров обеспечивают дозирование с суммарной точностью 1-2 %.
В технологии производства, так же как и при водоподготовке, очень важен правильный выбор материалов проточной части насосов, клапанов, всасывающей и нагнетательной линии, задвижек и т. п. В пищевой и фармакологической промышленности специалисты предпочитают высоколегированную нержавеющую сталь. Основанием для такого выбора служит достаточно высокая коррозионная стойкость ко многим веществам, используемым в этих отраслях, отличные санитарно-гигиенические свойства, механическая прочность, современный дизайн. В то же время, для очень многих жидкостей, как с точки зрения цены, так и с точки зрения долговечности и ресурса работы, предпочтительнее пластики. Современные технологии производ-
Рис. 7. Дозировочные насосы DME и многоступенчатые насосы CRN в технологическом цикле предприятия
ства полимеров достигли уровня, когда пластик не только не уступает нержавеющей стали по прочности и твердости, но и во многом превосходит ее по коррозионной устойчивости на большей части жидкостей. И здесь при выборе главное - получить надежную рекомендацию специалистов фирмы-поставщика. Еще одним немаловажным фактором при проектировании технологических линий становится правильная компоновка насосов - дозаторов, соответствующей гидравлической арматуры, соответствие материалов проточной части всех элементов схемы перекачиваемой среде и заданным условиям работы. С точки зрения надежности работы наиболее оптимально приобретение комплектных дозировочных установок от одного производителя (рис. 7). В этом случае потребитель гарантированно получает комплектное оборудование под требуемые параметры, все узлы и детали которого увязаны друг с другом. Дозировочные установки могут включать один или несколько насосов, необходимые ем-
кости для продукта или реагента, мешалки, пульт управления, различные клапана, задвижки и гидравлическую обвязку.
НАСОСЫ GRUNDFOS -
оптимальный выбор гарантирован
Вы со кона парные
насосы
на нержавеющей стали н титана DRN, CRT:
- возможность перекачки самых разнообразных жидкостей
- раскол
до 100 мУч
Консольные насосы NKS на нержавеющей стали
-производительность до 1000 иТч - л ере качка пищевых продуктов и химически активных жидкостей
Цифровые дозировочные насосы DME
-точность дозирования 1%
- легхость настройки и управления
- производительность от 2мп/ч до 990 мп/ч
www.grundfos.com/ru
GRUN
