RU2294833C1 - Method of automatic control of extruder - Google Patents
Method of automatic control of extruder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2294833C1 RU2294833C1 RU2005137161/12A RU2005137161A RU2294833C1 RU 2294833 C1 RU2294833 C1 RU 2294833C1 RU 2005137161/12 A RU2005137161/12 A RU 2005137161/12A RU 2005137161 A RU2005137161 A RU 2005137161A RU 2294833 C1 RU2294833 C1 RU 2294833C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- heat
- temperature
- extruder
- air mixture
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 23
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 9
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 9
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 14
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 11
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VOPWNXZWBYDODV-UHFFFAOYSA-N Chlorodifluoromethane Chemical compound FC(F)Cl VOPWNXZWBYDODV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/92—Measuring, controlling or regulating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92009—Measured parameter
- B29C2948/92019—Pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92009—Measured parameter
- B29C2948/92209—Temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92323—Location or phase of measurement
- B29C2948/92361—Extrusion unit
- B29C2948/9238—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
- B29C2948/924—Barrel or housing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/92514—Pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/9258—Velocity
- B29C2948/926—Flow or feed rate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/92704—Temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/92723—Content, e.g. percentage of humidity, volatiles, contaminants or degassing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92819—Location or phase of control
- B29C2948/92857—Extrusion unit
- B29C2948/92876—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
- B29C2948/92895—Barrel or housing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92819—Location or phase of control
- B29C2948/92923—Calibration, after-treatment or cooling zone
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92819—Location or phase of control
- B29C2948/92971—Fluids, e.g. for temperature control or of environment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к зерноперерабатывающей промышленности, а именно к автоматизации процессов получения экструдированных комбикормов, и может быть использовано в устройствах для производства пищевых концентратов, а также в других производствах, использующих экструзию.The invention relates to the grain processing industry, namely, to the automation of processes for producing extruded animal feed, and can be used in devices for the production of food concentrates, as well as in other industries using extrusion.
Известен способ автоматического управления экструдером, предусматривающий подачу экструдата после матрицы в вакуум-камеру, а также измерение температуры и давления материала в предматричной зоне, расхода и влажности сырья, расхода охлаждающего агента, мощности регулируемого привода экструдера, измерение расхода и влажности экструдата на выходе из вакуум-камеры, давления среды в вакуум-камере, соотношения давлений в предматричной зоне экструдера и вакуум-камере, температуры и расхода испарившейся из экструдата влаги, температуры осушенного воздуха и охлаждающей воды с воздействием на частоту вращения шнека экструдера, расходы охлаждающего агента и сырья, мощность привода вакуум-насоса и переключением секций испарителя холодильной машины с режима конденсации на режим регенерации по текущему значению коэффициента теплопередачи от испарившейся влаги к хладагенту [Патент РФ №2168413, МПК6 В 29 С 47/92, заявл. 22.06.2000, опубл. 10.06.2001, бюл. №16].A known method of automatic control of the extruder, comprising feeding the extrudate after the matrix into the vacuum chamber, as well as measuring the temperature and pressure of the material in the pre-primary zone, the flow rate and humidity of the raw material, the flow rate of the cooling agent, the power of the adjustable drive of the extruder, measuring the flow rate and humidity of the extrudate at the outlet of the vacuum -chambers, pressure of the medium in the vacuum chamber, pressure ratios in the prematrix zone of the extruder and the vacuum chamber, temperature and flow rate of moisture evaporated from the extrudate, drying temperature air and cooling water with an impact on the rotational speed of the screw of the extruder, the costs of the cooling agent and raw materials, the power of the vacuum pump drive and the switching of the evaporator sections of the chiller from the condensation mode to the regeneration mode based on the current value of the heat transfer coefficient from the evaporated moisture to the refrigerant [RF Patent No. 2168413, IPC 6 B 29 C 47/92, declared 06/22/2000, publ. 06/10/2001, bull. No. 16].
Недостатком данного устройства является невозможность проведения процесса экструзии при температурах ниже температуры инактивации термолабильных веществ, содержащихся в исходном сырье.The disadvantage of this device is the inability to carry out the extrusion process at temperatures below the temperature of inactivation of thermolabile substances contained in the feedstock.
Технической задачей изобретения является повышение качества готового продукта за счет усовершенствования схемы автоматического контроля и регулирования процесса экструзии комбикормов.An object of the invention is to improve the quality of the finished product by improving the scheme of automatic control and regulation of the process of extrusion of feed.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе автоматического управления экструдером, предусматривающем подачу экструдата после матрицы в вакуум-камеру, измерение температуры и давления материала в предматричной зоне, расхода и влажности сырья, расхода охлаждающего агента, мощности регулируемого привода экструдера, измерение расхода и влажности экструдата на выходе из вакуум-камеры, давления среды в вакуум-камере, соотношения давлений в предматричной зоне экструдера и вакуум-камере, температуры и расхода испарившейся из экструдата влаги, температуры осушенного воздуха и охлаждающей воды с воздействием на частоту вращения шнека экструдера, расходы охлаждающего агента и сырья, мощность привода вакуум-насоса и переключением секций испарителя холодильной машины с режима конденсации на режим регенерации по текущему значению коэффициента теплопередачи от испарившейся влаги к хладагенту, новым является то, что используют тепломассообменник для предварительной тепловой обработки сырья паровоздушной смесью, которую сначала подогревают в конденсаторе холодильной машины, затем подают в тепломассообменник, после чего возвращают в конденсатор холодильной машины с образованием контура рециркуляции паровоздушной смеси "тепломассообменник - конденсатор холодильной машины - тепломассообменник", осуществляют частичный сброс отработанной паровоздушной смеси и подпитку паровоздушной смеси насыщенным паром, дополнительно измеряют температуру, влажность, расход паровоздушной смеси; осуществляют стабилизацию температуры и влажности сырья перед экструдированием воздействием на температуру и влагосодержание паровоздушной смеси, подаваемой на тепловую обработку сырья, причем воздействие на температуру паровоздушной смеси осуществляют в конденсаторе холодильной машины посредством рекуперативного тепломассообмена за счет теплоты конденсата хладагента путем изменения мощности привода компрессора холодильной машины, а воздействие на влагосодержание паровоздушной смеси осуществляют путем изменения соотношения расходов отработанной паровоздушной смеси и насыщенного пара в контуре рециркуляции.The problem is achieved in that in the proposed method for the automatic control of the extruder, which provides for the extrudate to be fed into the vacuum chamber after the die, measuring the temperature and pressure of the material in the pre-matrix zone, flow rate and humidity of the raw material, flow rate of the cooling agent, power of the adjustable extruder drive, measuring flow and humidity extrudate at the outlet of the vacuum chamber, the pressure of the medium in the vacuum chamber, the ratio of the pressures in the prematrix zone of the extruder and the vacuum chamber, the temperature and flow rate evaporated from the moisture extrudate, the temperature of the dried air and cooling water with an impact on the rotational speed of the screw of the extruder, the costs of the cooling agent and raw materials, the power of the vacuum pump drive and the switching of the evaporator sections of the chiller from the condensation mode to the regeneration mode based on the current value of the heat transfer coefficient from the evaporated moisture to the refrigerant, new is that they use a heat and mass exchanger for preliminary heat treatment of raw materials with a steam-air mixture, which is first heated in a condenser e of the refrigeration machine, then fed to the heat and mass exchanger, and then returned to the condenser of the refrigeration machine with the formation of the recirculation circuit of the steam-air mixture "heat and mass exchanger - condenser of the refrigeration machine - heat and mass exchanger", the spent steam-air mixture is partially discharged and the steam-air mixture is fed with saturated steam, and temperature, humidity are additionally measured the flow rate of the vapor-air mixture; carry out stabilization of the temperature and humidity of the raw materials before extrusion by influencing the temperature and moisture content of the steam-air mixture supplied to heat treatment of the raw materials, and the temperature of the steam-air mixture is affected in the condenser of the refrigerating machine by means of recuperative heat and mass transfer due to the heat of the refrigerant condensate by changing the compressor drive power of the refrigerating machine, and the effect on the moisture content of the vapor-air mixture is carried out by changing the ratio Flow rate of spent steam mixture and the saturated vapor in the recirculation loop.
Технический результат заключается в повышении качества готового продукта за счет усовершенствования схемы автоматического контроля и регулирования процесса экструзии комбикормов.The technical result is to improve the quality of the finished product by improving the scheme of automatic control and regulation of the process of extrusion of feed.
На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.The drawing shows a diagram of the implementation of the proposed method.
Схема содержит экструдер 1 с формующей головкой 2 и рубашкой 3, регулируемый привод экструдера 4, вакуум-камеру 5 с шлюзовым затвором 6 и 2-секционным испарителем холодильной машины 7, вакуум-насос 8, компрессор холодильной машины 9, насос охлаждающей воды 10, тепломассообменник 11, вентилятор 12, конденсатор 13, линии: 2.1 подвода исходного сырья, 2.2 отвода экструдата, 2.3 отвода паров из вакуум-камеры, 4.6 подвода хладагента в секционный испаритель, 4.7 отвода отработанного хладагента; контур 1.2 циркуляции охлаждающей воды, датчики 14, 15 расхода исходного сырья и экструдата соответственно, датчики 16, 17, 18 влажности исходного сырья перед обработкой в пропаривателе, после обработки в пропаривателе и экструдата соответственно, датчики 19, 20 температуры исходного сырья перед обработкой в тепломассообменнике и после нее, датчик 21 температуры материала в предматричной зоне экструдера, датчик 22 давления паров в вакуум-камере, датчик 23 давления материала в предматричной зоне экструдера, датчик 24 температуры отводимых паров из вакуум-камеры и датчик 25 температуры осушенного воздуха после испарителя, датчик 26 расхода отводимых паров из вакуум-камеры, датчик 27 температуры охлаждающей воды, датчик 28 расхода охлаждающей воды, датчик 29 расхода хладагента, датчик 30 температуры хладагента, датчик 31 потребляемой мощности регулируемого привода экструдера, датчик 32 потребляемой мощности компрессора холодильной машины, датчик 33 потребляемой мощности вакуум-насоса, датчик 34 потребляемой мощности насоса охлаждающей воды, датчик 35 потребляемой мощности вентилятора, датчика 36 температуры паровоздушной смеси, датчик 37 влажности паровоздушной смеси, датчик 38 расхода паровоздушной смеси, блок переключения 39, микропроцессор 40, исполнительные механизмы 41-53, дозатор исходного сырья 61, двухпозиционные переключатели 55-60 (а, б, в, г, д, е, ж, з, и, к, л, м, н, о, п, р, с, т - входные каналы управления, у, ф, х, ц, ч, ш - выходные каналы управления).The circuit includes an extruder 1 with a forming head 2 and a jacket 3, an adjustable extruder drive 4, a vacuum chamber 5 with a lock gate 6 and a 2-section evaporator of the refrigeration machine 7, a vacuum pump 8, a compressor of the refrigeration machine 9, a cooling water pump 10, a heat and mass exchanger 11, fan 12, condenser 13, lines: 2.1 supply of feedstock, 2.2 discharge of extrudate, 2.3 discharge of vapors from the vacuum chamber, 4.6 supply of refrigerant to a sectional evaporator, 4.7 discharge of spent refrigerant; cooling water circulation circuit 1.2, feedstock and extrudate flow sensors 14, 15, respectively, feedstock moisture sensors 16, 17, 18 before processing in a steamer, after treatment in a steamer and extrudate, respectively, feedstock temperature sensors 19, 20 before treatment in a heat and mass exchanger and after it, the sensor 21 of the material temperature in the prematrix zone of the extruder, the sensor 22 of the vapor pressure in the vacuum chamber, the sensor 23 of the material pressure in the prematrix zone of the extruder, the sensor 24 of the temperature of the exhaust vapor from um chambers and the temperature sensor 25 of the dried air after the evaporator, the sensor 26 of the flow rate of exhaust vapors from the vacuum chamber, the temperature sensor 27 of the cooling water, the sensor 28 of the flow of cooling water, the sensor 29 of the refrigerant flow, the sensor 30 of the refrigerant temperature, the sensor 31 of the power consumption of the adjustable drive extruder, sensor 32 of the power consumption of the compressor of the refrigeration machine, sensor 33 of the power consumption of the vacuum pump, sensor 34 of the power consumption of the cooling water pump, sensor 35 of the power consumption of the fan, sensor 36 temperature of the steam-air mixture, sensor 37 for humidity of the steam-air mixture, sensor 38 for the flow of steam-air mixture, switching unit 39, microprocessor 40, actuators 41-53, feedstock dispenser 61, on / off switches 55-60 (a, b, c, d, d , f, f, s, and, k, l, m, n, o, p, p, s, t - input control channels, y, f, x, c, h, w - output control channels).
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
По информации датчиков 14, 19, 16 в линии 2.1 о текущих значениях расхода, влажности, температуры микропроцессор 40 определяет фактический поток влаги и тепла, подаваемый с исходным сырьем на экструзию, в зависимости от которого устанавливает режим предварительной тепловой обработки исходного сырья в тепломассообменнике паровоздушной смесью, которую сначала подогревают в конденсаторе холодильной машины 13, затем подают в тепломассообменник 11, после чего возвращают в конденсатор холодильной машины 13 с образованием контура рециркуляции паровоздушной смеси "тепломассообменник - конденсатор холодильной машины - тепломассообменник". В процессе тепловой обработки исходного сырья паровоздушной смесью происходит его увлажнение, равномерное распределение влаги по всему объему, набухание крахмальных зерен и увеличение температуры продукта. Информация о готовности сырья к экструдированию датчиками 17, 20 непрерывно подается в микропроцессор 40, который вырабатывает сигналы отклонения текущих значений температуры и влажности от заданных значений. При отклонении влажности исходного сырья перед экструдированием от заданного значения в сторону увеличения микропроцессор 40 снижает расход пара в линии подпитки паровоздушной смеси с помощью исполнительного механизма 41, а при отклонении влажности исходного сырья в сторону уменьшения увеличивают расход насыщенного пара. Стабилизация температуры исходного продукта обеспечивается воздействием на температуру паровоздушной смеси на входе в тепломассообменник 11, при этом изменение температуры паровоздушной смеси происходит в конденсаторе холодильной машины за счет рекуперативного тепломассообмена между паровоздушной смесью и хладагентом через теплообменную поверхность компрессора. Интенсивность теплообмена достигается путем коррекции мощности привода компрессора холодильной машины 9, а следовательно, расхода хладагента в конденсаторе, что непосредственно влияет на процесс конденсации хладагента в конденсаторе и количество отводимой теплоты конденсации хладагента для нагревания паровоздушной смеси. Производительность экструдера 1 устанавливают воздействием на мощность регулируемого привода 4 посредством исполнительного механизма 43. При этом микропроцессор устанавливает и постоянно поддерживает заданный тепловой режим в предматричной зоне экструдера 1 воздействием на расход охлаждающей воды посредством исполнительного механизма 44 регулируемого привода насоса 10. Температура экструдируемого продукта, измеряемая датчиком 21, является ограничением на развиваемое давление продукта в предматричной зоне экструдера. По текущим значениям расхода, влажности исходного сырья и экструдата, измеряемым датчиками 17, 20, 15, 18 соответственно, микропроцессор 40 вычисляет количество влаги, испарившейся в вакуум-камере из экструдата в результате его структурообразования, в зависимости от которого устанавливает расход хладагента с помощью исполнительного механизма 49 регулируемого привода компрессора холодильной машины. Испарившаяся влага в вакуум-камере конденсируется в 2-секционном испарителе 7 холодильной машины, причем секции испарителя попеременно работают в режимах конденсации и регенерации.According to the information of the sensors 14, 19, 16 in line 2.1 about the current values of the flow rate, humidity, temperature, the microprocessor 40 determines the actual flow of moisture and heat supplied with the feedstock for extrusion, depending on which it sets the mode of preliminary heat treatment of the feedstock in the heat and mass transfer with a steam-air mixture which is first heated in the condenser of the chiller 13, then fed to the heat and mass exchanger 11, and then returned to the condenser of the chiller 13 with the formation of a vapor recirculation loop zdushnoy mixture "teplomassoobmennik - condenser chiller - teplomassoobmennik". In the process of heat treatment of the feedstock with a steam-air mixture, it is moistened, the moisture is evenly distributed throughout the volume, the starch grains swell and the product temperature increases. Information about the readiness of raw materials for extrusion by sensors 17, 20 is continuously supplied to the microprocessor 40, which generates signals of deviation of the current values of temperature and humidity from the set values. When the moisture content of the feedstock deviates from the pre-extrusion value from the set value upward, the microprocessor 40 reduces the steam flow rate in the steam-air mixture feed line by means of an actuator 41, and when the moisture content of the feedstock deviates downward, the flow rate of saturated steam is increased. The temperature stabilization of the initial product is ensured by influencing the temperature of the steam-air mixture at the inlet to the heat and mass exchanger 11, while the temperature of the steam-air mixture changes in the condenser of the refrigeration machine due to the recuperative heat and mass transfer between the steam-air mixture and the refrigerant through the heat exchange surface of the compressor. The heat transfer rate is achieved by adjusting the compressor drive power of the refrigeration machine 9, and therefore, the refrigerant flow rate in the condenser, which directly affects the process of refrigerant condensation in the condenser and the amount of heat transferred to the refrigerant condensation to heat the vapor-air mixture. The performance of the extruder 1 is set by affecting the power of the adjustable drive 4 by means of an actuator 43. In this case, the microprocessor sets and constantly maintains a predetermined thermal regime in the pre-extruder zone 1 by affecting the flow of cooling water through the actuator 44 of the adjustable drive of pump 10. The temperature of the extrudable product, measured by the sensor 21 is a limitation on the developed product pressure in the pre-mold zone of the extruder. According to the current values of flow rate, humidity of the feedstock and extrudate, measured by sensors 17, 20, 15, 18, respectively, the microprocessor 40 calculates the amount of moisture evaporated in the vacuum chamber from the extrudate as a result of its structure formation, depending on which it determines the flow rate of the refrigerant using the executive mechanism 49 of the adjustable drive of the compressor of the refrigeration machine. The evaporated moisture in the vacuum chamber condenses in a 2-section evaporator 7 of the refrigeration machine, and the evaporator sections alternately operate in condensation and regeneration modes.
Процесс конденсации влаги, содержащейся в выходящих из продукта парах, сопровождается образованием "снеговой шубы" на охлаждающем элементе испарителя, что приводит к снижению коэффициента теплопередачи от хладагента к парам через стенку охлаждающего элемента при нарастающей по ходу процесса экструзии толщины "снеговой шубы" и, как следствие, снижает интенсивность осушения водяных паров, отводимых из вакуум-камеры. По информации датчиков 24, 25, 26, 30 микропроцессор непрерывно вычисляет текущее значение коэффициента теплопередачи по формуле:The process of condensation of moisture contained in the vapors leaving the product is accompanied by the formation of a “snow coat” on the cooling element of the evaporator, which leads to a decrease in the heat transfer coefficient from the refrigerant to the vapor through the wall of the cooling element when the thickness of the “snow coat” increases along the extrusion process and, as consequence, reduces the rate of drainage of water vapor discharged from the vacuum chamber. According to the sensors 24, 25, 26, 30, the microprocessor continuously calculates the current value of the heat transfer coefficient by the formula:
где Q=Vcсаρca(t1-t2) - количество тепла, подаваемое парами в испаритель-конденсатор холодильной машины, кДж/ч; V - объемный расход паров, м3/ч; cса, ρса, - средние значения теплоемкости, кДж/кг·К, плотности, кг/м3, паров; F - площадь поверхности охлаждающего элемента секции испарителя-конденсатора, м2;where Q = Vc ca ρ ca (t 1 -t 2 ) is the amount of heat supplied by the vapor to the evaporator-condenser of the refrigeration machine, kJ / h; V is the volumetric flow rate of vapor, m 3 / h; c ca , ρ ca , - average values of heat capacity, kJ / kg · K, density, kg / m 3 , vapor; F is the surface area of the cooling element of the evaporator-condenser section, m 2 ;
- среднелогарифмический температурный напор, °С; t1, t2 - температура соответственно на входе и выходе из испарителя, °С; t3 - температура хладагента на входе в испаритель, °С; и вырабатывает сигнал отклонения текущего значения коэффициента теплопередачи от заданного интервала значений, по которому корректирует расход хладагента воздействием на мощность привода компрессора 9 с помощью исполнительного механизма 49. Если увеличение расхода хладагента не позволяет вывести текущее значение коэффициента теплопередачи на заданный интервал значений, то микропроцессор отключает рабочую секцию испарителя-конденсатора на регенерацию и подключает в работу секцию, работавшую в режиме регенерации.- logarithmic temperature head, ° С; t 1 , t 2 - temperature, respectively, at the inlet and outlet of the evaporator, ° C; t 3 - temperature of the refrigerant at the inlet to the evaporator, ° C; and generates a signal for deviating the current value of the heat transfer coefficient from the specified range of values, by which it corrects the refrigerant flow by affecting the drive power of the compressor 9 using the actuator 49. If the increase in the flow of refrigerant does not allow the current value of the heat transfer coefficient to be brought out to the specified value range, then the microprocessor disables the working section of the evaporator-condenser for regeneration and connects to the work section, working in regeneration mode.
Отработанная охлаждающая вода отводится от корпуса экструдера и направляется на регенерацию секции испарителя-конденсатора, где в процессе оттаивания "снеговой шубы" вода охлаждается до требуемой температуры и вновь подается на охлаждение корпуса экструдера. Таким образом осуществляется циркуляция охлаждающей воды по замкнутому циклу "корпус экструдера - секция регенерации испарителя холодильной машины". В момент начала эксплуатации экструдера вода может иметь повышенную температуру для его разогрева и выхода на рабочий режим.The spent cooling water is discharged from the extruder body and sent to the regeneration of the evaporator-condenser section, where during the thawing process of the "snow coat" the water is cooled to the required temperature and again fed to the cooling of the extruder body. Thus, the cooling water is circulated in a closed cycle "extruder body - refrigeration machine evaporator regeneration section". At the time of the start of operation of the extruder, water may have an elevated temperature to heat it up and enter the operating mode.
Рассмотрим способ автоматического управления процессом экструзии на примере экструдера марки КМЗ-2У, оборудованного регулируемым приводом, установленного на ОАО "Максатихинский комбикормовый завод", используемого для производства комбикормовой продукции. Процесс осуществляется со следующими техническими характеристиками:Let us consider a method for automatically controlling the extrusion process using an example of an extruder of the KMZ-2U brand equipped with an adjustable drive installed at Maksatikhinsky feed mill OJSC, used for the production of feed mill products. The process is carried out with the following technical characteristics:
После выхода экструдера на рабочий режим значение расхода исходного сырья составляет 300.8 кг/ч, а влажность - 16%, по этим значениям устанавливают частоту вращения шнека 360 об/мин. Конечная влажность экструдата составляет 5...6%. Также устанавливают расход охлаждающей воды в контуре циркуляции 1.2, например 5 м3/ч, для поддержания температуры в предматричной зоне экструдера не более температуры инактивации термолабильных питательных веществ, содержащихся в сырье, например 100°С.After the extruder reaches the operating mode, the feed rate is 300.8 kg / h and the humidity is 16%; these values set the screw rotation speed to 360 rpm. The final moisture content of the extrudate is 5 ... 6%. Also, the cooling water flow rate in the circulation circuit 1.2, for example, 5 m 3 / h, is set to maintain the temperature in the pre-extruder zone of the extruder not more than the temperature of inactivation of thermolabile nutrients contained in the raw material, for example 100 ° C.
В вакуум-камере устанавливают остаточное давление 15 Па. В случае изменения состава исходного сырья, а также возможных случайных возмущений изменится количество испарившихся паров в вакуум-камере, в соответствии с чем корректируют работу вакуум-насоса.A residual pressure of 15 Pa is set in the vacuum chamber. In the event of a change in the composition of the feedstock, as well as possible random disturbances, the amount of vaporized vapor in the vacuum chamber will change, in accordance with which the operation of the vacuum pump is adjusted.
Устанавливают расход хладагента 0,45 кг/с и корректируют его в зависимости от количества испарившейся влаги в вакуум-камере в заданных пределах. Для получения осушенного воздуха с заданным влагосодержанием, например 0,003...0,005 кг/кг, микропроцессор непрерывно вычисляет коэффициент теплопередачи от хладагента к парам, отводимым из вакуум-камеры через стенку охлаждающего элемента испарителя и слой «снеговой шубы», образовавшейся в результате выпадения влаги из воздуха, и сравнивает его с заданным интервалом значений, например 5,8...8,0 Вт/(м2К).Set the flow rate of the refrigerant to 0.45 kg / s and adjust it depending on the amount of evaporated moisture in the vacuum chamber within the specified limits. To obtain dried air with a given moisture content, for example, 0.003 ... 0.005 kg / kg, the microprocessor continuously calculates the heat transfer coefficient from the refrigerant to the vapor removed from the vacuum chamber through the wall of the evaporator cooling element and the layer of “snow coat” formed as a result of moisture loss from air, and compares it with a given range of values, for example 5.8 ... 8.0 W / (m 2 K).
Если текущее значение коэффициента теплопередачи соответствует заданному интервалу значений, то микропроцессор 30 не воздействует на мощность регулируемого привода компрессора 9. Если же текущее значение коэффициента теплопередачи меньше заданного интервала значений, то микропроцессор корректирует задание исполнительному механизму 41 на увеличение расхода хладагента в линии 4.6 путем увеличения хладопроизводительности холодильной машины. Если увеличение хладопроизводительности не позволяет вывести текущее значение коэффициента теплопередачи на интервал заданных значений, то микропроцессор 30 с помощью блока переключения 29 переключает рабочую секцию испарителя на регенерацию и подключает резервную.If the current value of the heat transfer coefficient corresponds to a predetermined range of values, then the microprocessor 30 does not affect the power of the controlled drive of the compressor 9. If the current value of the coefficient of heat transfer is less than the specified interval of values, the microprocessor adjusts the task to the actuator 41 to increase the refrigerant flow in line 4.6 by increasing the refrigerating capacity refrigeration machine. If the increase in refrigerating capacity does not allow to bring the current value of the heat transfer coefficient to the interval of the set values, then the microprocessor 30 using the switching unit 29 switches the working section of the evaporator to regeneration and connects the backup.
Таким образом, предлагаемый способ автоматического управления экструдером по сравнению с базовым имеет следующие преимущества:Thus, the proposed method for automatic control of the extruder in comparison with the base has the following advantages:
- позволяет получить готовый продукт высокого качества за счет оптимизации температурного режима вследствие стабилизации температуры готового продукта в предматричной зоне;- allows you to get a finished product of high quality by optimizing the temperature due to stabilization of the temperature of the finished product in the pre-matrix area;
- обеспечить более высокую точность поддержания технологических параметров и большую надежность системы автоматического регулирования процессом экструзии;- to provide higher accuracy of maintaining technological parameters and greater reliability of the system for automatic control of the extrusion process;
- стабилизировать температурный режим на минимально допустимом уровне в предматричной зоне экструдера;- stabilize the temperature at the minimum acceptable level in the prematrix zone of the extruder;
- рационально использовать вторичные энергоресурсы и, как следствие, улучшить качество экструдата, получаемого с добавками термолабильных питательных веществ, и снизить удельные энергозатраты.- rational use of secondary energy resources and, as a result, improve the quality of the extrudate obtained with additives of thermolabile nutrients and reduce specific energy consumption.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005137161/12A RU2294833C1 (en) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | Method of automatic control of extruder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005137161/12A RU2294833C1 (en) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | Method of automatic control of extruder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2294833C1 true RU2294833C1 (en) | 2007-03-10 |
Family
ID=37992436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005137161/12A RU2294833C1 (en) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | Method of automatic control of extruder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2294833C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2424903C2 (en) * | 2009-01-11 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" | Extruder automatic control |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2177819A (en) * | 1985-07-20 | 1987-01-28 | Krupp Gmbh | Process for operating an extruder |
| US4671908A (en) * | 1986-06-26 | 1987-06-09 | Phillips Petroleum Company | Extrusion control process and apparatus |
| US4744930A (en) * | 1985-02-28 | 1988-05-17 | Bicc Public Limited Company | Extrusion control |
| US4882105A (en) * | 1987-11-09 | 1989-11-21 | Beta Raven Inc. | Method of automatically controlling an extruder |
| RU2130831C1 (en) * | 1997-12-15 | 1999-05-27 | Воронежская государственная технологическая академия | Method of extruder automatic control |
| RU2168413C1 (en) * | 2000-06-22 | 2001-06-10 | Воронежская государственная технологическая академия | Extruder automatic control method |
-
2005
- 2005-11-30 RU RU2005137161/12A patent/RU2294833C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4744930A (en) * | 1985-02-28 | 1988-05-17 | Bicc Public Limited Company | Extrusion control |
| GB2177819A (en) * | 1985-07-20 | 1987-01-28 | Krupp Gmbh | Process for operating an extruder |
| US4671908A (en) * | 1986-06-26 | 1987-06-09 | Phillips Petroleum Company | Extrusion control process and apparatus |
| US4882105A (en) * | 1987-11-09 | 1989-11-21 | Beta Raven Inc. | Method of automatically controlling an extruder |
| RU2130831C1 (en) * | 1997-12-15 | 1999-05-27 | Воронежская государственная технологическая академия | Method of extruder automatic control |
| RU2168413C1 (en) * | 2000-06-22 | 2001-06-10 | Воронежская государственная технологическая академия | Extruder automatic control method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2424903C2 (en) * | 2009-01-11 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" | Extruder automatic control |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20020014710A1 (en) | Method and apparatus for molding ceramic sheet | |
| CN209027199U (en) | A kind of negative pressure continuous drier | |
| CN111365977B (en) | Control method of closed frequency conversion heat pump drying equipment | |
| RU84956U1 (en) | GRAIN DRYER | |
| CN1387405A (en) | Process for expanded pellet production | |
| US6652257B2 (en) | Apparatus for producing ceramic moldings | |
| RU2294833C1 (en) | Method of automatic control of extruder | |
| RU2561934C1 (en) | Extruder with vacuum chamber | |
| RU2510479C1 (en) | Control method of grain drying and storage processes | |
| RU2303213C1 (en) | Method of stabilizing characteristics of grain during drying | |
| RU2168413C1 (en) | Extruder automatic control method | |
| US6432341B1 (en) | Production method of ceramic moldings | |
| RU2150642C1 (en) | Method of automatic control of drying process | |
| RU2108523C1 (en) | Method of automatic control of product drying process in freeze drier | |
| RU2200288C1 (en) | Method for automatic control of drying process | |
| RU2425304C1 (en) | Method to stabilise heat and moisture characteristics of cereal and oil plant seeds in process of drying and storage | |
| RU2278527C1 (en) | Method for controlling combined feed preparing process | |
| CN114909896B (en) | Automatic control method and system for air quantity applied to continuous drying | |
| RU2424903C2 (en) | Extruder automatic control | |
| RU2302122C1 (en) | Method for controlling extruded compound feed | |
| CN113576017B (en) | Drying moisture control method | |
| RU2534264C1 (en) | Control method for processes of drying and storage of plant materials with increased content of fatty acids | |
| RU2783914C2 (en) | Unit for thermal-vacuum extrusion of plant raw materials | |
| RU2482408C1 (en) | Method to control drying process | |
| EP3426051B1 (en) | Closed processing system and method for treating elongated food products |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071201 |