加酶洗衣粉生产过程控制系统要点.docx

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加酶洗衣粉生产过程控制系统要点

目录

一．绪论1

二．系统分析2

1.前配料2

2.料浆制备与输送2

3.喷雾干燥过程2

4．后配料3

5.成品输送包装与储运3

三．系统设计4

1.固液按比例混合4

2.喷雾干燥过程4

3.加酶控制8

4.附加控制8

四．仪表选型9

五．总结10

六．参考文献11

一．绪论

洗衣粉作为日化行业的一类重要产品，在国内有几十年的发展历史，经历了从最高塔干燥法是先将活性物单体和助剂调制成一定粘度的料浆，用高压泵和喷射器喷成初的砖塔到钢塔，再到无塔附聚成型几个过程，到目前，高塔喷雾仍占主流。

高塔喷雾成型技术是普通洗衣粉成型技术的一种。

细小的雾状液滴，与200～300℃的热空气进行传热，使雾状液滴在短时间内迅速干燥成洗衣粉颗粒。

干燥后的洗衣粉经过塔底冷风冷却，风送、老化、筛分制得成品。

而塔顶出来的尾气经过旋风分离器回收细粉，除尘后尾气通过尾气风机而排入大气。

随着社会不断进步，经济飞速发展，无论是工业还是其它产业对生产的自动化程度和精度的要求越来越高。

本设计详细分析了加酶洗衣粉的生产过程控制，通过比值控制和前馈——串级控制系统实现自动控制，能实现设计任务的要求：

固液物质质量比按照3：

2加入混合器中充分混合，进入干燥塔的热空气温度维持在250-400℃，超温时能自动报警，粉料与酶按照160：

1的比例混合。

二．系统分析

1.前配料

洗衣粉的原料有液体和粉体两种，前配料生产线包括粉体计量、液体计量、粉浆配置、老化等过程，工段主要是按照一定的要求，将液体和粉体原料通过计量加入配料锅中去。

配料的关键设备为配料锅，目前国内的配料锅基本采用不锈钢双速搅拌，旋转方向相反，搅拌速度内快、外慢，可避免死角，确保料浆的稳定和均相。

2.料浆制备与输送

料浆制备与输送工段是将进入配料锅的原料搅拌反应后，再经过过滤、研磨均化后由高压泵送到喷粉塔。

因为原料有固体和液体两种状态，因此本工段的关键是使用各种原料在配料锅中充分搅拌与反应，这就要求配料锅有很强的快速搅拌能力。

3.喷雾干燥过程

喷雾干燥法有顺流式和逆流式两种方法，本设计采用逆流式喷雾干燥法生产普通洗衣粉。

逆流式喷雾干燥法是用高压泵将料浆送至塔顶，经喷嘴向下喷出，热风则是从塔底经过进热风口的导向板进入塔内，顺塔壁以旋转状态由下向上经过塔顶。

因此，从喷嘴喷射出来的料浆液滴与来自塔下方的热风接触，在塔内徐徐下降，与热风形成逆流接触传热，并逐渐干燥成粒子。

逆流干燥得到堆密度300～500g/L,水含量7%--15%，一般为10%左右的粉状产品。

比顺流式要高，有利于产品的性能和状态的稳定。

由于逆流干燥中气体在与仍然潮湿的液滴接触后才离开塔，因而其温度较低，因此逆流干燥的热效率较高。

由于世界各地几乎都希望得到高密度洗衣粉，到目前为止，大多数洗衣粉的喷雾干燥都采用逆流方式。

4.后配料

后配料工段过程为：

过筛后的基粉进入基粉仓，经过电子皮带称或失重称计量后传送到总料输送机其他辅料和小料按基粉的一定比例称量后也送到总料输送机，然后全部的粉料进入后配混合器，与雾化后的非离子表面活性剂和香精等充分混合，得到的成品粉去包装。

此工段的重点一是粉体料的连续准确计量，二是粉料的充分混合。

5.成品输送包装与储运

此工段的流程为：

从混合器出来的成品粉经过输送皮带到达成品粉仓，然后用包装机包装成小袋或大袋运至成品仓库。

成品粉的输送方式有皮带输送和粉车输送两种。

皮带有可固定式的，但需要人工切换接料粉仓；也有带导轨可移动的，这样可以做成自动式，根据程序切换接料粉仓。

带导轨的皮带已在由轻工业杭州机电设计研究院总承包的杭州妙洁洗衣粉项目中得到成功运用。

粉车输送可以对单车粉进行抽样检测，且成品粉仓不需要太多，粉车自身可以缓冲储存，但需要较多的操作工人和较多的粉车。

三．系统设计

1.固液按比例混合

在这个生产过程中，固液物质质量比按照3:

2.加入混合器中充分混合，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。

严格控制其比例，使其不进入爆炸范围，对于安全生产来说十分重要。

这种用来实现两个或两个以上参数之间保持一定比值关系的过程控制系统，均称为比值控制系统。

所以此控制系统选择比值控制为控制系统。

其工艺流程图见附录。

2.喷雾干燥过程

对于该过程的温度控制，要求进入干燥塔的热空气温度维持在250℃-400℃，温度波动范围较大，扰动量主要为反应产生的热量以及蒸汽的流量。

在过程控制中单回路控制系统是过程控制中结构最简单的一种形式，它只用一个调节器，调节器也只有一个输入信号，从系统方框图看，只有一个闭环。

在大多数情况下，这种简单系统已经能够满足工艺生产的要求。

但有些调节对象的动态特性虽然并不复杂，但控制的任务却比较特殊，则单回路控制系统就无能为力了。

另外，随着生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对操作条件要求更加严格，参数间相互关系更加复杂，对控制系统的精度和功能提出许多新的要求，对能源消耗和环境污染也有明确的限制。

为此，需要在单回路的基础上，采取其它措施，组成复杂控制系统，而前馈——串级控制系统就是其中一种改善和提高控制品质的极为有效的控制系统。

温度和流量是工业生产过程中最常用的两个参数，对温度和流量进行控制的装置在工业生产中应用的十分普遍。

温度的时间常数T一般很大，因此有很大的容积迟延，如果用单回路控制系统来控制，可能无法达到较好的控制质量。

而串级控制系统可以用一般常规仪表来实现，成本增加也不大，却可以起到十分明显的提高控制质量的效果，因此往往采用串级控制系统对温度进行控制。

系统中还采用了前馈控制，既可基于扰动来消除扰动对被控量的影响，又保证了被控变量的控制精度和稳定性。

如流程图所示，系统中副调节器为流量调节器FC，前馈控制器FFC采用动态前馈模型。

采用动态前馈后，由于它几乎每时每刻都再补偿扰动对被控量的影响，故能极大提高控制过程的动态品质，是改善控制系统品质的有效手段。

由串级系统分析可知，系统对进入副回路的扰动影响有较强的抑制能力，而前馈控制能克服进入主回路的系统主要扰动。

另外，由于前馈控制器的输出不直接加在调节阀门上，而是作为副调节器的给定值，因而可以降低阀门特性的要求。

实践证明，这种复合控制系统的动、静态品质指标均较高。

图1：

喷雾干燥过程流程图

图2：

喷雾干燥过程前馈—串级控制系统框图

串级控制中，主调节器起定值控制的作用，一般要求无余差，因此选用PI或PID控制规律，而副调节器主要起随动控制的作用，主要是为了保证主参数的控制质量，可以在一定的范围内变化，允许有余差，因此只要选用P控制规律就可以了，一般不引入积分和微分控制，积分控制会延长控制过程，减弱副回路的快速作用，微分控制会使调节阀动作过大，对控制不利。

从生产工艺安全出发，调节阀选用气开式，一旦调节阀损坏，调节阀处于全关状态，以切断蒸汽进入反应器，确保其设备安全。

对于副回路控制，当调节阀开度增大时，蒸汽流量增大，温度升高，故副过程的系数为正，要整个副回路为负反馈，则要求控制器为反作用式；管内温度升高，反应器内温度也升高，为保证整个回路为负反馈，则主调节器应为反作用式。

3.加酶控制

某些原料如酶制剂、漂白粉、香精、杀菌剂等对温度、湿度敏感，当温度过高时，容易失活和变性，因此一般在后配料中加入粉液充分混合。

洗衣粉中的香精，漂白剂，柔软剂，酶制剂等这些物料只可在洗衣粉冷却分离后加入或通过特定的后配料装置掺配进去。

但酶制剂则需要采用颗粒酶混合法或酶直接黏结法才能加入。

后配粉体采用皮带秤来连续计量的，后配混合器是粉液混合的主要设备，内有液体料的喷嘴和粉体导流装置。

加酶控制也采用比值控制，将粉料与酶按照160：

1的比例混合，使生产正常进行。

具体控制流程见附录。

4.附加控制

为了使系统更好地运行，可加入温度报警器、温度指示器，超温时能自动报警并能自动指示温度数值。

见附图。

四．仪表选型

在控制系统中，一次仪表及其测量点的位置的选择是非常重要的，它直接关系到系统能否可靠运行，因此，我们在选择仪表时，应主要着眼于尽可能地减小测量滞后，同时也要装配维修方便。

本设计所用的仪表仪器如下表1。

表1：

仪器仪表

元器件名称

型号

参数

数量

温度测量器

JY5015

热电偶，温度范围0～800℃，防护等级：

IP65，防爆等级：

dIIBT4，精度：

0.1%，能多点测量

1

温度控制器

AI-508

防护等级：

表壳IP53，量程范围：

-100～230℃，0.3级精度

1

流量测量器

2HQ3512

防护等级IP67，行程精度：

<1%,转矩精度：

<10%，输出转速：

5/14，全程时间：

30S

2

流量控制器

7ME6910

环境温度0～500℃，外壳防护等级：

IP65，耐压：

2MPa

1

比值控制器

BURKERT8601

比列电磁阀，PWM频率无限可调，可选RS232、RS485接口

2

报警器

TAD-167

温度超过设置上下限时报警，监测温度-50～+150℃，报警音量：

<120分贝，测量精度：

±0.1℃

1

五．总结

三周的课程设计很快结束了，在这次的课程设计中，我不仅检验了所学习的知识，也培养了如何运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力。

在刚开始设计时，我不知如何下手，也不太会用Visio画图，心里有些急，后来我告诉自己一定要静下心来慢慢做，一定要相信自己。

于是我一点点地开始做起来：

上网查资料，看课本，并学习画图，并向老师、同学请教。

在这个过程中，我增强了自主学习的能力，也充分体会到了与同学们相互探讨，相互学习的乐趣，我还懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

当设计完成时，我心里充满了喜悦和自豪。

“千里之行，始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。

通过这次课程设计，我的学习能力不仅得到了提高，也增强了运用知识解决问题的能力。

而且，这对于我们的将来也有很大的帮助。

以后，不管问题有多困难，我想我都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情，克服困难，用自己的辛勤和汗水创造未来！

六．参考文献

[1]方康玲，王新民，刘彦春.过程控制系统[M]，武汉：

武汉理工大学出版社，2002.06

[2]王骥程，祝和云.化工过程控制工程[M]，北京：

化学工业出版社，2003.09

[3]涂植英.过程控制系统[M]，北京：

机械工业出版社，2000.04

[4]陈夕松，汪木兰.过程控制系统[M]，北京：

科学出版社，2005.07

[5]孙洪程，李大宇.过程控制工程[M]，北京：

高等教育出版社，2006.01

喷雾干燥法生产加酶洗衣粉工艺流程