鐘卓華

(韶關(guān)市第二技師學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512000)

0 引言

現(xiàn)有啤酒廠的瓶裝啤酒，基本上采用隧道式熱力殺菌機進行殺菌，殺菌進程需要消耗大量的水、蒸汽。運用PLC變頻技術(shù)對殺菌機進行水平衡節(jié)能改造，將節(jié)省大量水、蒸汽。韶關(guān)活力啤酒廠共有二條瓶裝啤酒舊生產(chǎn)線，用該技術(shù)進行節(jié)能改造，能有效降低運行成本，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟和社會效益。

1 改造原因

現(xiàn)有技術(shù)的殺菌機，一般包括升溫區(qū)，恒溫區(qū)、降溫區(qū)水箱。為實現(xiàn)熱能合理利用,升溫區(qū)與降溫區(qū)水箱之間通過循環(huán)水泵相互對流，國內(nèi)大部分殺菌機技術(shù)是采用德國H＆K公司技術(shù)發(fā)展而來的。如果對應(yīng)的水泵能力平衡狀態(tài)下，對應(yīng)水箱的水位高度相同，平衡管內(nèi)的水處于靜止?fàn)顟B(tài)，殺菌機消耗水、汽量較低，如果達不到這一平衡狀態(tài)，其間通過水平衡管連接使各水箱水位高度相同，平衡管內(nèi)的水處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果一部分水是通過平衡管交換，那這部分熱量將損失掉。而且升溫區(qū)水箱和降溫區(qū)水箱內(nèi)部還存在類似的問題，因為升溫區(qū)和降溫區(qū)水箱各分為三個內(nèi)部相連的小水箱組成，其分別由各自的管式換熱器加熱，其目的是使瓶內(nèi)啤酒通過該區(qū)域時溫度逐步升高，以防止瓶子在熱沖擊下產(chǎn)生熱應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋。當(dāng)某一個水箱的某一參數(shù)變動引起水溫上升，由偏離工藝參數(shù)設(shè)定值，該水箱的供水系統(tǒng)將自動向水箱內(nèi)注入冷水降溫，使水位液面升高，這一升高的液面破壞了與其他水箱的靜態(tài)液面，水通過平衡管流向其它水箱，使其他水箱的水溫降低，造成換熱器自動調(diào)節(jié)補充蒸量。與此同時被加熱的水由于液面升高從溢流管排出，造成水熱同時流失。

2 改造原理

現(xiàn)有升溫區(qū)和降溫區(qū)水箱的水位平衡是用平衡管平衡的，水平衡的原理是由水箱中水位差的壓力來實現(xiàn)。改造后的水箱水位平衡通過PLC控制變頻器調(diào)速來控制水流量。去掉傳統(tǒng)殺菌機使用的水平衡管，采用可安裝變頻電機水泵的單向閥控制的循環(huán)管，水泵流向是降溫區(qū)泵指向升溫區(qū)，因為殺菌機是要利用降溫區(qū)的水溫對升溫區(qū)的啤酒進行升溫的過程，這樣才能最大的減少能量的流失。對升溫區(qū)水箱和降溫區(qū)水箱之間的水位平衡信號通過各自水箱的壓力傳感器采樣、變送，傳輸給模擬量輸入和輸出模塊。模擬量輸入模塊把傳感器采集來的信號傳送分別給模擬量1通道輸入寄存器D50和模擬量2通道輸入寄存器D100，給PLC提供PID運算指令所需的各水箱反饋信號。PID把運算后的差值數(shù)據(jù)放入模擬量1通道輸入寄存器D200，最后由模擬量輸出模塊控制變頻裝置改變電機轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)水泵供水能力，自動保持水箱之間水位平衡，杜絕了殺菌機水箱之間平衡管內(nèi)的水流動，減少了水平衡流動造成的熱能損失，同時降低流水量和熱能損失，達到節(jié)省用水用汽量的目的。

3 改造方案

系統(tǒng)主要由三菱公司的FX2N—48ER PLC一臺；三菱公司FR—A740—7.5K—CH變頻器一臺；PTJ204壓力傳感器/變送器二個；7.5KW循環(huán)水泵一臺，三菱FXon—3A模擬量輸入和輸出模塊組成。升溫區(qū)水箱和降溫區(qū)水箱各用水信號管連接，信號管上安裝傳感器、變送器。在安裝平衡循環(huán)水泵之前，先要調(diào)試升溫區(qū)及降溫區(qū)循環(huán)水泵的揚程，可在空載時工頻進行調(diào)試，做到空載工頻時升溫區(qū)水箱水位和降溫區(qū)水位基本相等，這樣節(jié)能效果更好。PLC及變頻裝置可在循環(huán)回路中安裝。改造示意如圖1所示：

圖1 水平衡系統(tǒng)圖

3.1 水平衡PLC I/0分配表（表1）

表1 I/O分配表

3.2 PLC程序（圖2）

圖2

4 結(jié)束語

利用PLC、變頻器對殺菌機升溫區(qū)與降溫區(qū)水箱水平衡改造，殺菌機的用汽、用水量將大幅降低，為了防止水箱中的循環(huán)水受暴瓶或沒蓋好瓶蓋的啤酒產(chǎn)生酵母菌污染水體，每天可定時添加適量的堿水抑制酵母菌生長，也可以更換水箱中的循環(huán)水，改造后一般每天可節(jié)水40%，蒸汽30%，改造所需要的投資比較少，投資回收快，對于水資源緊缺的地區(qū)或企業(yè)，可有效緩解對水源的需求，具有良好的實用價值和社會效益。

［1］陳浩，編.三菱PLC、觸摸屏及變頻器綜合運用[M].中國電力出版社，2007.

［2］三菱電機株式會社.三菱電機變頻調(diào)速使用手冊[Z].

［3］劉守操，編.FX系列可編程序控制器與變頻技術(shù)[M].廣東省電工技能鑒定所，1999.