液位探测器与液位监测原理Word下载.docx
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气通过IP阀进入液位调节阀内,推动阀芯工作。
调节阀打开后,产品通过调节阀迅速进入到预先
封合好的纸管内,开始灌注时产品给入量较大,浮子
快速上升,当浮子到达液位监测器的30-50%时,液
位监测器又会给液位调节卡输出一个电压值,液位调
节卡随着输入电压值的增高,会输出一个变大的电流
值,该电流值控制着IP阀的开度减小,因此从IP阀
到调节阀的空气压力也开始减小,调节阀的开度也减
小,通过调节阀的产品供给量降低,纸管内液位下降,
控制系统又会按照上述控制反向调节,液位又会上
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升。
通过以上的调节,纸管内液位最终会停留在一个
图1
相对稳定的位置上,保证了产品灌注精度。
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图2
图2是一个灌注系统的简单示意图。
我们之
所以选用利乐自动灌装设备的目的,就是要
得到稳定、精确的灌装量,保证每一包产品
容量相等。
利乐TBA/19灌装机的运转速度
和灌注管口径(也就是灌注开启度)已经是
固定的了,唯一决定每包产品容量的就是纸管
内的液位了。
图1中所有的控制系统就是为
了控制纸管内相对恒定的液位。
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图3
1
图3是灌注系统中的液位探测器与液位
监测原理,1是带有磁环的浮子,在浮子
内部的中间横截面位置上,有一圈永久磁
环,而液位探测器的原理类似于干簧管,
当浮子的磁环到达探测器得某一位置时,
磁场的作用使液位探测器中的开关闭合
导通,如图箭头所示。
在液位探测器内,串联着15个电器元
件,两端连接9.6V的电压。
当9.6V的电
压每通过一个电器元件时,便产生0.6V
的压降,以此类推,当液位探测器中最下
面的开关导通,输出一个0.6V的电压,
当液位探测器中最上面的开关导通,输出
一个9.6V的电压。
依此类推,从下至上
开关导通后依次产生0.6、1.2、1.8、2.4、
3.0、3.6、4.2、4.8、5.4、6.0、6.6、7.2、
7.8、8.4.9.0.9.6V等14个不同电压信号。
因浮筒在最低位时磁环不使任何一个开
关导通,所以输出是零伏特,所以在浮筒
的工作范围内共有15个不同的电压信号
输出到液位调节卡或TMCC卡上,在液
位调节卡或TMCC卡上有指示灯对应不
同的电压信号,所以通过指示灯就能观察
纸管内的产品液位。
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图4
1-位置监测电眼
2-产品侧隔膜片
3-调节阀阀杆
4-泄漏探测器输入端(低点位)
5-泄漏探测器输出端(高电位)
6-通气消音器
7-压缩空气侧膜片
密封腔
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图4是灌注系统中调节阀的详细解剖图,图中黄色为产品,蓝色为压缩空气,它们之间用两
个隔膜片隔开,产品绝对不能向左侧方向渗漏,压缩空气也不能向右侧渗漏。
如果产品渗漏,
渗漏监测装置会反馈信号到PLC,设备将作出相应反应。
我们所用的膜片实际上分为两层,见
图5,一层是导电层,一层是非导电层。
膜片会在生产、清洗、升温过程中逐渐老化损坏,这
样产品侧会和外界相通,这样会造成无菌系统破坏,产品受到污染。
假设图6中粉色圆圈处为
泄漏点,当膜片泄漏时,产品会从膜片的非导电侧渗漏到导电侧,这样就会使图5中4和5之
间导通,渗漏探测器输入端就会接收到一个电信号,因此设备就会发出“膜片泄漏”的报警信
息。
当压缩空气给进调节阀时,阀杆3向右侧移动,调节阀打开(如图所示),产品经阀头两侧
流出(这样设计是为了使流出产品的量更均匀,容易控制液位),进入预先封合的纸管内。
由
于阀杆向右侧移动,图4中红色虚线所示的腔体空间加大,蓝色虚线所示的腔体减小,如果是
全密闭的,膜片移动时要克服大气压强才能移动(原理如马德堡半球试验),所以为了保证阀
杆左右活动顺畅,在调节阀中设计了通气孔(图中用粉色圆圈表示),并加装了通气消音器6,
这样在膜片左右移动时,密封腔的大小产生变化由通气孔和通气消音器进行了弥补。
图4中1为调节阀阀杆监测电眼,它的主要任务是在预热二到烘干、CIP清洗时监测阀杆以
动的位置。
热二到烘干时,调节阀的给入气压为2bar,CIP清洗时为4bar,生产时为0.8-1.0bar。
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图5
图6
导电层
导电体
非导电体
非导电层
图6是灌注系统中的液位调节卡,我们前面讲过,浮子的位置也就是产品
液位位置通过液位传感器输出信号至液位调节卡,调节卡通过输入电压信
号的变化(0-9.6V)改变输出电流信号(0-20mA),从而改变压缩空气通
过调节阀的多少。
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图7
图7-图11是液位调节卡的
详细分解图。
首先看图7,图中
是“全高”电位计
(
Potentiometer
-
ALL
HIGH),这是调定产品高液位
报警点的电位计。
在灌装机零
位时,将下灌注管安装,提升
浮子到发光二极管4发光(从
顶部数第二个),同时检查发光
二极管2是否发光,如果没有
发光,可转动电位计1来进行
调整,直至发光。
发光二极管3
是监测有无下灌注管的,下灌
注管移去,发光二极管3亮,
反之则灭。
综上所述,只要浮子(也就
是液位)触发图中4所指示的
发光二极管,设备就会高液位
报警。
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在TBA/19-020型机中,已将液位调节卡更换为TMCC卡控制液位了,TMCC-意思是“利乐多功能小型控
制器”,在TBA/19-010型灌装机中,也有一部分将液位调节卡改为TMCC卡控制液位了,下面我们就结合
图片描述一下TMCC卡是如何控制液位的。
图8
首先看看TMCC卡上的输
入输出点,图中卡左侧接
线为卡的输入端,从上至
下依次为:
1-+24V2
-接地线3-液位显示
9-杀菌信号10-生产
信号11-清洗信号
12-预灌注信号13-
强制下载14-可以通
讯信号15-通讯时钟
信号16-通讯数据
图中卡右侧为卡的输出
端,从上至下依次为:
-IP转换阀信号6-
液位输出信号25-高
液位报警信号26-低
液位报警信息27-灌
注OK28-信息传送OK
图8中红框所显示的是TM
CC卡上控制灯所代表的含
义。
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指示灯
闪烁
固定发光
S1
正常或重新
灌注生产
生产
S2
——
清洗
S3
杀菌
S4
高液位报警
液位约在83%
S5
液位约在66%
S6
液位约在50%
S7
液位约在33%
S8
低液位报警
液位约在16%
图9
图9是图8中红色线框的放大图,实际上是描述了TMCC卡上指示灯的功能
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图10
图10是液位调节卡升级到TMCC卡的系统流
程图,它和图1含义基本一样,只是在红色虚
线框内换成了TMCC卡,TMCC卡不但能传
输信号给I/P转换器,还要与设备中的PLC(可
编程序逻辑控制器)以及PC(个人计算机)
进行双向通讯。
TMCC卡与液位调节卡的区别
在于:
1、对于液位调节卡的各项手工设定在
TMCC卡中都已做了相应的程序编程,不需要
进行人为调整。
2、TMCC卡在灌注模式上预
先设置了三种模式,这三种模式对应的是三种
不同的灌注方法,一种是在纸管图案已经校正
到允许误差(1.5毫米)范围内进行产品灌注
第二种是图案校正和产品灌注同时进行。
第三
种是预先进行产品灌注,到达一定液位后,设
备再进行图案校正。
所以工厂可根据实际情况
选择其中一种模式。
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图11
图11是TBA/19灌注系统中重要的组成部分,图中
A、B、C为三个气动阀,这三个阀经过一定的组合,
就形成了利乐公司具有代表意义的阀组。
A叫产品
阀,B叫无菌空气阀,C叫蒸汽阀。
这三个阀各自有
各自的作用,但又互相有联系。
图12是设备在生产状态下ABC阀的工作状态,从
图中看出,A阀的打开气源和B阀关闭的气源并联
在一起,由一路压缩空气控制,也就是说,A阀打
开的同时B阀关闭,这样设计的目的就是防止产品
流经A阀的同时,不会进入无菌空气通道内,也是
一种安全防护措施。
C阀是一个蒸汽屏障,当高温蒸
汽(125℃)通过阀腔时,高温作用杀灭外界侵入的
所有细菌及芽胞,起到了外界污染物与产品的隔离
作用,也就是为了保护无菌产品和无菌空气系统不
受破坏。
图13是设备暂停时的状态,A阀关闭,产品在AP
阀腔内还会存有产品(见图13)。
C阀的阀杆是中空
的,当C阀打开时,蒸汽会进入C阀的阀腔,对A
阀的阀头起到保护的作用。
但这样会造成A阀阀头
的结奶垢现象,所以在以后的TBA/19020与TBA、
22型机中,专为C阀蒸汽设计两个温度。
较高温度
用于设备升温、杀菌时使用,较低温度用于生产时,
起到蒸汽障的作用。
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杀菌产品回
5-10%回流量
杀菌产品来
图12
图12是设备生产时ABC阀的状态,产品经过打开的A阀再经过调节阀进入到纸管内,有5-10%产品回流至超高温,这样做是为了保证稳定的灌注压力(详细介绍见超高温章节),A阀打开的同时B阀关闭,C阀也处于关闭状态,但C阀中仍有蒸汽进行保护。
(5-10%产品回流写在此处容易误解