Влияние типа привода дозировочного насоса на технологический процесс Текст научной статьи по специальности «Математика»

ОБОРУДОВАНИЕ и УПАКОВКА

Влияние типа привода дозировочного насоса на технологический процесс

1Н.В. Кузенков

ООО «Грундфос»

Если нам необходимо дозировать в емкость, в которой впоследствии происходит реакция, тип привода не очень важен (хотя тип привода может оказаться решающим аргументом при работе с загазованными или высоковязкими жидкостями, либо при необходимости существенного изменения производительности насоса в зависимости от внешних факторов). Основные же отличия привода проявляются при дозировании реагента в поток.

Возьмем случай работы насоса на 30%-ной максимальной производительности (при таком режиме наиболее просто оценить принципиальные отличия).

Рассмотрим графики, характеризующие работу насоса (рис. 1, 2, 3, 4).

Общее время цикла складывается из времени всасывания (Твсас = const), времени нагнетания (Т = const) и времени

нагн г

задержки между циклами (Тзадерж = var).

Основной поток в трубопроводе идет непрерывно, в то время как реагент попадает в поток с пульсациями. Строго говоря, реагент отсутствует в потоке во время цикла всасывания и задержки между циклами (Т + Т ) и присутствует в по-

всас задерж r J J

токе во время цикла нагнетания (Т ). Несмотря на то, что течение в потоке, как правило, турбулентное и можно дополнительно использовать смесители потока, распределение реагента в потоке остается неравномерным.

Для данного случая Т <<Т + Т ,

нагн всас задерж

т.е. большую часть времени реагент в поток не подается.

В качестве частичного решения используется уменьшение длины хода штока, для того чтобы увеличить частоту ходов и соответственно уменьшить неравномерность распределения реагента.

В данном случае время нагнетания постоянно (Тнагн = const), время цикла всасывания (Твсас = const) + время задержки между циклами (Тзадерж = var) сравнимы. Тем не менее время нагнетания все равно остается меньше суммы времен всасывания и задержки (Т < Т + Т ). По

нагн всас задерж

логике при регулировании производительности только изменением длины хода штока с сохранением максимальной частоты ходов мы можем получить практически непрерывный процесс, в котором время за-

держки стремится к нулю (Тзадерж ^ 0). Но, к сожалению, возможности данного типа регулирования ограничены принципом работы мембранного насоса и уменьшение длины хода штока более 50 % приводит к резкому падению точности дозирования и увеличению вероятности загазовывания дозирующей головки.

Для асинхронного двигателя ситуация с работой при полной длине рабочего хода несколько иная. В случае использования частотного регулирования двигатель уменьшает скорость вращения. Таким образом, время всасывания (Твсас = уаг) и время нагнетания увеличиваются (Т = уаг),

•> нагн '

т.е. при максимальной длине хода штока время задержки равно нулю (Т = 0).

В связи с замедлением работы двигателя увеличивается время нагнетания (Т„аГн ^ но более равномерного распределения реагента в потоке не происходит, так как время всасывания (Т ^ так-

всас

же увеличивается. При изменении длины хода штока мы получаем такую же ситуацию, как и с описанным выше электромагнитным приводом (см. рис. 2).

В общем случае при использовании традиционных типов привода задача технолога, следящего за процессом или подбирающего насос, выбрать «меньшее из двух зол».

При применении шагового привода мы получаем принципиальное отличие вида графика.

Шаговый привод всегда использует максимальную длину хода штока. Таким образом, для насоса с шаговым приводом время задержки всегда равно нулю (Т = 0).

задерж

Так как насос меняет скорость вращения электродвигателя только во время цикла нагнетания, время всасывания остается постоянным* (Т = const), а вре-

всас

мя нагнетания существенно увеличивается (Т ^ Таким образом, с уменьшением производительности насоса происходит все более равномерное распределение реагента в потоке (Т >> Т + Т ).

нагн всас задерж

Таким образом, при дозировании в поток шаговый привод обеспечивает гораз-

Нагнетание

Всасывание

Зоны основного потока, в которых отсутствует реагент

Зоны перемешивания реагента с основным потоком

Реальная концентрация

Время

Требуемая концентрация

Рис. 1. Работа дозировочного насоса с электромагнитным приводом при полной длине рабочего хода

Нагнетание

Зоны основного потока, в которых отсутствует реагент

Зоны перемешивания реагента с основным

□

П^-П^-П

Всасывание

Реальная концентрация

Время

Требуемая концентрация

Рис. 2. Работа дозировочного насоса с электромагнитным приводом при 50%-ной длине рабочего хода

ПИВО И НАЛИТСИ

3•2005

V

Нагнетание

Зоны основного потока, в которых отсутствует реагент

Всасывание К

Рис. 3. Работа дозировочного насоса с асинхронным приводом при полной длине рабочего хода

Всасывание

Рис. 4. Работа дозировочного насоса с шаговым приводом

Электромагнитный привод

(Т.сас = COnSt)

(Т = const)

(Т„1=T.J

(Тзадерж= Var)

При производительности меньше 100 % от максимума

(Т << Т + Т )

^ наги всас задерж'

При регулировании изменением длины хода штока возможно падение точности дозирования, загазовывание дозирующей головки

Асинхронный привод

( Твсас = УаГ)

(Т = уаг)

(С= Твсас)

(Тзадерж= Уаг)

При производительности меньше 100 % от максимума (Т << Т + Т )

нагн всас задерж

При регулировании изменением длины хода штока возможно падение точности дозирования, загазовывание дозирующей головки

Шаговый привод

(Твсас = const*)

(Г = var)

(О Твсас)

(Т = 0)

\ задерж )

При производительности меньше 100 % от максимума (Тнагн >> ТвСаС) При уменьшении производительности распределение реагента в потоке становится более

равномерным, загазовывание дозирующей головки маловероятно, так как всегда сохраняется полная длина хода штока

до более равномерное распределение реагента в потоке.

Несомненно, существуют различные способы снижения пульсаций потока для насосов с традиционными типами приводов (такие как демпферы пульсаций или гидроаккумуляторы), но данные решения существенно удорожают дозировочную систему в целом и не всегда позволяют полностью снять проблему пульсаций.

Различные типы привода мембранного насоса показаны в таблице.

*Скорость всасывания может быть уменьшена при использовании функции «антикавитация» для перекачивания высоковязких и загазованных жидкостей.

Кроме того, цифровые дозировочные насосы с шаговым приводом обладают еще целым рядом преимуществ, многие из которых доступны только благодаря использованию шагового двигателя: функция «антикавитация» — для работы с высоковязкими и загазованными жидкостями, при использовании которой скорость движения мембраны в цикле всасывания можно уменьшать для предотвращения разрыва сплошности жидкости; отсутствие «ударной» нагрузки на линию нагнетания и мембрану в момент начала цикла нагнетания; глубина регулирования 1:1000, т.е. изменение производительности насоса в процессе работы без перекалибровки от 100 % до 0,1 % максимальной производительности насоса. ¿яь?

Для контроля безопасности соков

Во ВНИИ консервной и овощесушильной промышленности (ВНИИКОП) завершена разработка методологии комплексного контроля показателей безопасности и пищевой адекватности фруктовых соков.

В отношении контроля безопасности данная методология предусматривает определение следующих показателей: содержания контаминантов техногенного происхождения (токсичных элементов, пестицидов, нитратов), наличия контаминантов микробного происхождения и показателей микробной порчи сырья (содержания микотоксина патулина, этанола, летучих органических кислот).

Разработаны и введены в действие национальные стандарты на методы определения каждого показателя безопасности.

Под пищевой адекватностью фруктовых соков подразумевается некий конгломерат органолептических и физико-химических характеристик, соответствующих соку, изготовленному из плодов данного наименования с применением допустимых к использованию технологий. Исходя из этого, физико-химические показатели пищевой адекватности соков разделены на две группы: технологические показатели и показатели, характеризующие отсутствие фальсификации продукта.

В группу технологических показателей входят: содержание оксиметилфурфурола, как критерий глубины негативных химических изменений в соке под воздействием тепловой обработки и при хранении, отсутствие консервантов (сорбиновой и бензойной кислот, сернистого ангидрида), запрещенных к использованию при производстве натуральных соков, содержание кальция и сульфатов, как характеристики технологической пригодности воды, использованной для восстановления концентрированного сока.

В основу оценки соответствия сока своему наименованию положен комплекс физико-химических показателей и возможных интервалов варьирования их значений, базирующихся на результатах исследований химического состава натуральных соков из плодов данного наименования. Наряду с данным комплексом количественных критериев предусмотрен ряд качественных показателей, характеризующих наличие (отсутствие) не свойственных данному виду сока веществ как природного (компоненты соков из более дешевого плодового сырья), так и техногенного происхождения (искусственные красители и подсластители).

Выявление фальсификации сока предполагает многоуровневый подход. Отправной точкой служит оценка соответствия органолептических характеристик продукта соку из плодов данного наименования. Безусловно, положительный результат органолепти-ческой оценки является достаточным условием для принятия заключения о соответствии сока своему наименованию. Если органолептическая оценка не дала полной уверенности в натуральности сока, на следующем этапе проводится анализ приоритетных (наиболее информативных) физико-химических показателей. Если по результатам данного этапа экспертизы невозможно принять однозначное заключение о соответствии сока своему наименованию, на следующем этапе анализируют весь комплекс идентифицирующих показателей, на основании полученных результатов принимают окончательное решение.

По материалам ВНИИКОП

3•2005

ПИВО.и.НАПИТКИ