奶粉干燥过程的控制系统设计

李政辉廖传华张军21.南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京，210009；2.黑龙江乳北集团，黑龙江哈尔滨，150086物料与热量衡算及粒子运动轨迹计算的基础上对奶粉喷雾干燥过程的控制系统进行了设计，为提高干燥奶粉的品质奠定了基础引言在我的奶制品生产中，奶粉的生产约占整个奶制品总产量的80，原因是奶粉便于贮存和运输，在奶粉生产过程，干燥工段足奶粉生产的道要环奸之，仅干燥工序耍蒸发掉的水分域几乎与所要生产出来的奶粉质量相当。从工业化大生产。能。降耗上来右，干燥设备应坫立式大沏连续，自动化的。般来说，产品的牛产工艺决定产品的牛。产设备及控制系统，似先进设备和控制系统的应用也可以改变产品的生产工艺，喷雾干燥设备在奶粉屯产中的应用就是个典型的例子。
喷雾干燥过程是物料由泵送至喷雾干燥器内，山雾化器将其分散为小雾滴；空气经加热后送人千燥爷内与料雾混和接触完成干燥过程后，干燥产品经分离6入库贮存或直接投人使用1.经喷雾千燥法生产的奶粉足均匀粉状产品，不需冉烘干凉粉粉碎等工艺过程，可直接进行包装为成品，使奶粉的生产过程实现广机械化连续化和大邪化，并因物料面温度不会过，而提高了奶粉产品了巨大的作用，并且有干燥水分姑越来越大的趋势。但喷雾干燥是个，能耗过程，而1由于尸燥后产品质量要求较高，含量不能波动很大，要求对干燥温度等操作参数进行严格控制，因此喷雾，燥设备的小确选型和操作及门动控制系统的合理设计对确保产品质1节能降耗至关重要自动控制的作用通过对牛产过程进行工艺分析，将自动控制技术应用奶粉喷雾干燥系统中，可起到如下作用避免人工间隙操作所带来的设备工作过程过程这种多变量高度非线性的系统工作过程趋厂稳定；通过引人自动化控制系统，在保证产品质坫及产量的前提条件下，使控制系统在线倍号采集点尽量减少，减少各变量之间不必，的影响；节省人力，减少人为因素造成的误，缩短工作周期；通过自动化控制系统中各变量参数的正确预设，使整个系统在佳状态下工作，发挥设备本身的大效能，达到节能降耗的目的；提高产品质量，并使操作管理成本小化。
传统的控制方法原始的千燥控制系统采用手1.控制，完全依赖于人的经验，难以保证燥产品达到要求，而，由于每半小时需进行次测量，因此浪费人力随着控制理论与技术的逐步发展，从20世纪60年代到8，年代末90年代初，人们开始对各种传统的发展较成熟的干燥机采用，10反馈以及前馈等传统控制方法进行控制1.
反馈控制反馈控制足干燥控制常的控制策略，如阁1.在这种控制方案中，主控制器根据被控输出变虽如浞含兄的测跫信号与设定值之问的误茬信号值，改变操作变量值从而使误差幅度减2.4基于模型的控制基尸模型的控制策略包括推理控制内模控制与动态矩阵控制等。其推评控制是平期的种基于模型的控制方法，当十燥机的主要被控变量即产品湿含量山于些技术上的困难或出经济上推理控制是用些可测的输出变量值如产品或气体的温度，湿度等和过程模型起去推断不可测小。
要求的水平，如阁4被控变垃设定位扰动反馈控制系统基本结构前馈系统对于某些下燥机物料的停沼时间相对较长，相对于干燥时间而言，传热模式的热惯性，间较长。
在这些情况从输入变量的改变到这变化对输出产生影响之间存在着叨显的时间延迟，从而造成反馈控制失去作用。为了克服这个缺点，可采用种预测型控制方法，即前馈控制。2扰动初始淑食，进和1率前馈控制系统基本结构前馈反馈控制前馈反馈，介控制系统兼顾前馈控制器和反馈控制器者的优点，其基本结构3.它包拈带过程松咽的前馈控制器反馈控制器和动态补偿器。
推理控制系统基本结构喷雾干燥控制方案分析及自动控制变量的确定飞确分析喷雾干燥机理，对自动化控制方案的后确定至关重要衡量干燥设备应用在特定的工艺条件下成功15的主要指标是干燥产品的产量质4，包括产品的粒径分布外观及产品终含水量等。产品的产量由生产负荷的经济性能及热空气发生器所提供的热量燥器的干燥强度热空气流+竹水个回取物的苫重寺汆千犬足。
质啁的因素很多产品的粒径及外观山子燥设备白勺丁。艺性能及料浆配制工艺参数决定，而产品的，冬含水量由与于燥塔热风进口温度尾气出，温度及干燥塔内负压等参数。的选取有直接关系。，住喷雾干燥操作，燥温度是控制干燥产品质量的主要因素根据过程的物料与热，衡。及雾滴粒子的运动轨迹计算明心影响干燥度的因素有物料流童空气流4和人口空气白勺温度系统中可选作调节参数的，物料流人命拉，旁路空气址改变旁路空气量可改变热风温度。吖加热器的媪度等。选其中任何1个调参数都能够构成温度调节系统，达到控制干燥温度的1的，5，用闽节阀位置代3种调1力1案，68是3种调节方案的方框阁1.，喷雾干燥调节系统方案1如妇6所丁，将物料流量作为调节变，物料经送入干燥器，滞后小，对千燥温度的校正作用设灵敏，而且干扰位置靠近调斤阀，似乎适货作为调节参数，但物料流量是卞产负荷，纶要维持稳定才能保证产量，故它不货作为调竹参数，方案27以旁路空气流设作为调节变垃，旁路空气经与热风混合，洱通过风管进入千燥机，比方案1将物料流适作为凋节变显的流觉调节通道滞后稍大，灵敏啤次之。7案3如罔8是通过加入择直接燃烧加热的空气1改变气加热器的温度，热空气刺竹阀处进入系统选用热空气流量作为调农数，调节通道长，容量滞后大，灵敏度所有扰进人位置都谓近被调参数调节参数为热空气流量时的系统另外，个控制系统的确定，该考虑多方酣的因素口⑷首先应考虑工艺上的合理性从述分析，如果从控制系统的角度来看，方案，好，似由于此方案是以改变生产灸荷的方法来达到控制变量温度不变的目的，在工艺上是不允许的，所以不予考虑。其次应考虑可能性在确定找制系统，首先应该考虑是否可以检测到所需要的信兮有时口使可以测量，但因测量所需的时间过於，样可以认为该信号无法测量。另外还应，虑系统娃可以控制。如果所设计的系统基本符合要求，似尤法解决控制力法或无法配置叫机构，此系统仍然不可采纳，后还需进步考虑有关控制系统中被控变量操纵变量及测童元件的选择和安装位置的确定负荷变化对控制质量影响的评估阔节器校制规律的选等问只有考虑好了以上问，才能设汁好合邱的按叫系统泣所述，同时芩虑在线测装置的抒济性及必要性，对于喷雾干燥过程，选用第2种7案。即采用旁路空量作为凋节参数为好4工业用喷雾干燥器的控制系统设计喷雾干燥器中物料的停留时短。时细小的液滴使参热质交换的面积增大，因此干燥过程较快快速干燥使得过程的停滞时间较短，以扮到较好的控制效果。目前喷雾干燥过程通常采用。
种类型的控制系统5，912在控制系统中9，起觉要作坩的，叫个快速反应的控制回路①调节物料进料率以控制燥器出口空气温度；调节空加热器燃料供给量以控制入口空气温度。
控制系统趴10通过调节空气加热器来补偿实际出口空气温度与期望值之间的偏差。在这系统中，同时还采用手动调节物料进料书喷雾干燥器控制系统15控制系统，是通过对干燥产品湿含量的测量而实现对出口空气温度的反馈控制的，1与热风之间发生热量与质挝传递的同时还发生动；交换。物料的干燥效果取决尸两苕之间的热质交换，热质交换过和，受干燥器内空气的湿度和温度控制；物料与之问的动；传递主要取决于料雾粒子与干燥空气之间的相对运动。为此，本文在计算喷雾尸燥器内料雾粒子运动轨迹的基础上设计了基尸微处理器的控制系统，2.在这系统中，将湿含量的测值作为反馈倍号，同时对空气的湿度物料节进料率来控制出口空气温度。
5结束语喷劣千燥过枵的快速性对于实施有效控制显得尤为重要。目前，国内外对干燥控制理论与实践的研究尚处十刚刚起步阶段，缺乏全面系统的研究相对时言，反馈前馈反馈前馈以及坫于模型的控制等传统控制策略已在喷雾干燥过程中得到些应用。在我国，干燥过程的总体控制水乎还很低。本文通过对奶粉喷雾燥过程中的各种可能控制参数进行分析比较而合理设计了喷雾干燥的控制系统，力求实现对过程的有效控制并提，奶粉产品的质进而促进喷雾干燥在奶粉工业生产中的应用。
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