Комплексное решение для организации молокоприемного пункта на базе оборудования oni Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Комплексное решение для организации молокоприемного пункта на базе оборудования ONI

При организации современного высокотехнологичного автоматизированного пункта приема молока основной задачей является построение высокоэффективной, удобной в эксплуатации и понятной автоматической системы управления процессом. Эта система должна включать коммерческий и технический учет, а также четкое и надежное управление технологическими операциями.

Не секрет, что на большинстве молочных производств «автоматизация» приема молочного сырья заключается в маршрутизации молока с помощью ручных задвижек и выводе на компьютеры информации со счетчиков. Низкая скорость приемки и перемещения молока, частые простои, ошибки операторов и, как результат, выход оборудования из строя - вот основные проблемы, которые мешают эффективной и качественной работе. Отрицательное влияние оказывают и частые сбои электроснабжения, постоянные расходы на ремонт и обслуживание устаревшего оборудования - и становится ясно, что организацию работы приемного пункта нужно менять.

На российском рынке есть готовое решение - комплекс оборудования для молокоприемных пунктов, предлагаемый российской торговой маркой ONI.

Готовое решение ONI «Молокоприемный пункт» гарантирует высокую скорость приемки/отгрузки молока, увеличивает оборачиваемость молока, исключает ошибки операторов благодаря полной автоматизации процессов, а также обеспечивает совместную работу с CIP мойкой (рис. 1). Для российских потребителей важно, что это решение учитывает не только современные технологии и тенденции в автоматизации, но и ограниченное финансирование, которое характерно для большинства российских молочных производств.

Предлагаемое решение включает систему полностью автоматического контроля и управления в режиме реального времени со скоростью отклика не более 1,7 с. Программное обеспечение ведет контроль возникших внештатных ситуаций, архив параметров и журнал событий с формированием необходимых форм

Рис. 1. Схема типового решения «Молокоприемный пункт» на базе оборудования ONI: 1 - щиты контроля и управления: ЩКУ 1, ЩКУ 2, ЩКУ 3; 2 - резервуары хранения молока; 3 - пластинчатые охладители; 4 - воздухоотделители; 5 - насосы раскачки молока; 6 - электромагнитные расходомеры

Результаты внедрения типового решения «Молокоприемный пункт» на базе оборудования ONI:

• Увеличение прибыли, в первую очередь благодаря повышению процента качественного молока.

• Внедрение производственного, коммерческого и технического учета;

• Стабильность работы при нарушениях электроснабжения;

• Интеграция в существующую систему управления предприятием.

• Наличие удаленного доступа к данным;

• Предиктивный анализ работы оборудования с автоматическим формированием графика технического обслуживания насосов. Предотвращение аварийных ситуаций;

• Составление графика развоза с элементами планирования доставки и перемещения, как следствие - снижение логистических затрат;

• Автоматическая маршрутизация перемещения сырья с возможной функцией обхода охладителя при соответствии температурного диапазона;

• Автоматическая маршрутизация перемещения сырья через предварительную пастеризацию в ре-зервуарный парк;

• Автоматическая маршрутизация перемещения сырья через предварительное сепарирование в ре-зервуарный парк;

• Исключение смешивания разных сортов молока по молокопрово-дам и в резервуарах;

• Корректно работающее вытеснение по трубопроводам;

• Совместная работа с CIP мойкой;

• Сокращение времени приемки и перемещения молока;

• Снижение затрат на содержание и ремонт оборудования;

• Снижение затрат на электроэнергию;

отчетов. Система легко адаптируется к топологии расположения производственных мощностей, а также под конкретные задачи заказчика.

Максимальная погрешность баланса суточного производственного учета - не более 0,6%.

Подбор оборудования ONI

Для количественного учета молока применяются электромагнитные расходомеры ONI. Электромагнитные расходомеры дешевле и точнее ультразвуковых (погрешность которых 0,2% против 0,5% электромагнитных), которые значительно надежнее, гигиеничнее и точнее механических рас-

ENGINEERING AND TECHNOLOGY

ходомеров (погрешность также 0,2%) и намного дешевле кориолисовых расходомеров. При этом срок службы электромагнитных расходомеров превышает все остальные типы приборов.

Как правильно выбрать электромагнитный расходомер ONI?

Оптимальная скорость потока через расходомер составляет приблизительно 7 м/c. Для 50 мм2 расходомера объемная скорость составляет л-0,0252-7-3600 = 49,45 м3 / ч (практически, 50 м3 / ч). Таким образом, рациональной компоновкой является одновременная раскачка с двух секций молоковоза одним насосом производительностью 50 м3 / ч на одну приемную линию 50 мм2 через один расходомер.

В зависимости от объекта, можно использовать два насоса на 25 м3 / ч, два реле протока, возможно, два расходомера и меньшие диаметры трубопроводов. Такая система будет сложнее и дороже.

Основной задачей системы управления для противодействия давлению уровня молока в приемных резервуарах, а также гидравлическому сопротивлению трубопроводов и охладителей, является поддержание оптимальной скорости потока в текущих технологических условиях. Для этого используются частотно регулируемые преобразователи ONI.

Изменение производительности насоса и диапазон регулирования скорости его вращения обычно ограничиваются рамками от 40% до 114%, что определяется гидродинамикой и надежностью насоса. В случае установления скорости менее 40% произойдет возможный перегрев двигателя, а характеристики насоса сведутся к нулю. Если скорость вращения окажется более 114%, резко снизятся надежность и эффективность работы насоса.

Если придерживаться показателя увеличения в 114%, производительность насоса увеличится на 12% (в зависимости от изготовителя). Таким образом, объем разгружаемого молока (при 100% работы двигателя) увеличится с 50 м3 / ч до 56м3/ ч. Время разгрузки сократится на 12%, что для секции объемом 2700 л составит 3 мин 24 с. в сравнении с начальными 3 мин 30 с. Скорость потока через расходомер изменится с 7 м/с

Частотные преобразователи ONI

• Комплексная защита оборудования

• Снижение времени перемещения молока

• Адаптивное управление технологическим процессом

• Снижение потребления электроэнергии

до 7,9 м/с. Частотные преобразователи ONI плавно разгоняют насос, что позволяет отказаться от закупки специальных импеллерных насосов.

Комплектность и варианты типового решения «Молокоприемный пункт» на базе оборудования ONI

Варианты решений рассчитаны на стандартную производительность насосов: 6,3 м3 / ч, 16 м3 / ч, 25 м3 / ч и 50 м3/ ч.

1 вариант

Полная комплектность с компьютерным обеспечением

• Два компьютера с мониторами 21'', лазерный принтер под формат А4, UPS 1500 ВА;

• Щит контроля управления ЩМП-7-036, УХЛ3, 1320-750-300IP31 в сборе:

- 3 частотных преобразователя ONI серии L620,

- Контроллер ONI серии S;

• Панель 15'' ONI;

• 3 электромагнитных расходомера ONI;

• 4 датчика гидростатического давления ONI;

• Выносной щит контроля управления

ЩМП-4-036, УХЛ3, 800-650-250 IP31; рассчитанный на два или четыре частотных преобразователя (при необходимости).

2 вариант

Полная комплектность

без компьютерного обеспечения

• Щит контроля управления ЩМП-7-036, УХЛ3, 1320-750-300 IP31 в сборе:

- 3 частотных преобразователя ONI серии L620,

- Контроллер ONI серии S;

• Панель 15'' ONI;

• 3 электромагнитных расходомера ONI;

• 6 датчиков гидростатического давления ONI;

• Выносной щит контроля управления

ЩМП-4-036, УХЛ3, 800-650-250 IP31; рассчитанный на два или четыре частотных преобразователя (при необходимости).

Частотные преобразователи ONI, используемые в комплектации 1 и 2 вариантов решения, имеют диапазоны мощности:

> 5,5-7,5 кВт;

> 4,0-5,5 кВт;

> 2,2-4,0 кВт;

> 1,5-2,2 кВт.

Оба варианта комплектности состоят из отдельных блоков автоматизации:

1. Прием молока;

2. Резервуарный парк;

3. Перемещение молока;

4. Взаимодействие с С1Р мойкой.

Каждый блок обеспечивает контроль периода между мойками и время простоя «пустого» трубопровода. Любой из блоков может быть внедрен автономно.

Блок автоматизации приемки молока

Блок решает задачу построения маршрута перемещения молока в соответствии с показателем сортности. Автоматически собирается транспортный маршрут, при этом учитывается исправность оборудования, процесс мойки, перемещение молока по другим линиям, сортность и исключение оборудования, находящегося на ТО. В случае возникновения помпажа или других нарушений в работе, процесс раскачки приостанавливается, а проблемное место выделяется на панели оператора. По устранению проблемы процесс возобновляется.

При раскачке первого молоковоза, в систему учета программа автоматически добавляет «мертвый» объем трубопровода.

Если температура сырья меньше или равна температуре охладителя, то молоко подается в обход пластинчатого охладителя. Процесс управления происходит автоматически и приводит к снижению потребления электроэнергии и увеличению скорости приемки.

Блок автоматизации резервуарного парка

На экране панели управления или компьютера отображаются следующие параметры:

• Сорт молока (вводится вручную оператором в таблицу заполнения резервуаров по сорту молока);

• Высота столба жидкости, расчетный метод измерения;

• Температура, прямой метод измерения;

• Объем молока в л и м3, расчетный метод измерения;

• Плотность молока, расчетный метод измерения;

• Вес молока в кг, расчетный метод измерения;

• Время хранения партии молока в резервуаре, на каждом резервуаре;

• Время сессии работы насоса, скорость, объём, накопленный объем перекачанного продукта;

• Время работы мешалки, на каждом резервуаре;

• Время до следующего включения перемешивания, на каждом резервуаре;

• Индикация режима и состояния мойки;

• Накопительные значения по ре-зервуарному парку, общие объемы по сортам, литры и м3;

• Система трендов и отчетов.

Инженеры ONI рекомендуют редко

применяемый, но самый удобный метод измерения объема молока в резервуарах. Этот метод прост, надежен, точен (его погрешность составляет не более 0,6%), а также является наиболее дешевым методом измерения объема жидкости (молока). В настоящее время он применяется на предприятиях молокопе-рерабатывающей промышленности Тюменской области.

В основе лежит принцип измерения столба жидкости по давлению: h = P/(p-g), где h - высота столба жидкости (m), p - плотность продукта (kg / m3), g - ускорение свободного падения (m/ s2), P - давление (Pa). Это метод опосредованного измерения и требует калибровки емкости. Для этого можно использовать калибровочную таблицу завода изготовителя или выполнить это самостоятельно.

Пересчет высоты столба жидкости на объем для цилиндрического вертикального резервуара осуществляется по формуле V = n-r2'h-1000, где V - объем жидкости (л), r - радиус резервуара (m), h - высота столба

жидкости (m), 1000 - коэффициент пересчета в л.

При изменении температуры молока с 20 °C (р = 1028 кг/м3) до 10 °C (р = 1033 кг/ м3) его объем уменьшится приблизительно на 0,5%. Указанная погрешность нивелируется с помощью контроллера ONI, поскольку резервуары оборудованы датчиками температуры и молоко через определенные промежутки времени автоматически перемешивается.

Датчики гидростатического давления ONI обеспечивают точность в диапазоне от 0,1% до 1,0% (практика показывает, что 0,5% вполне достаточно). При этом необходимо правильно подобрать тип подсоединения датчиков. Для предотвращения их вывода из строя необходимо выбирать датчики с разъемами IP68. Разъемы типа DIN 43650 (IP65 и IP67) применять недопустимо даже внутри помещения! Отходящий кабель датчика должен иметь U-образный изгиб.

Измерительная сторона датчика не должна подвергаться механическим напряжениям, которые будут передаваться на чувствительный элемент и вносить значительную погрешность. Поэтому следует внимательно отнестись к подбору крепле-

ния датчика давления и правильно его приварить.

Блок автоматизации перемещения

Система управления ONI позволяет производить перекачку молока, вытеснение и мойку линий. Перемещение молока осуществляется с функцией дозирования и происходит при контроле наличия потока продукта.

Алгоритм действия системы управления ONI: запрос - подтверждение - автоматическое выполнение с контролем параметров.

Автоматическое взаимодействие с CIP мойкой

Взаимодействие с CIP мойкой основано на обмене дискретными сигналами между системами управления.

АЛЕКСАНДР ГОЛОЛОБОВ

Всю необходимую информацию по типовому решению ONI «Молокоприемный пункт», а также по другим решениям и оборудованию ТМ ONI, можно получить: на сайте www.oni-system.com; отправив запрос на почту: [email protected]; по тел.: 8 (495) 502-79-81