UA66268A

UA66268A - Method for automatic temperature control in a baking chamber of bakery ovens

Info

Publication number: UA66268A
Application number: UA2003098475A
Authority: UA
Inventors: Hryhorii Fedorovy Kalenychenko; Serhii Hryhorovyc Kalenychenko
Original assignee: Hryhorii Fedorovy Kalenychenko; Serhii Hryhorovyc Kalenychenko
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2003-09-15
Publication date: 2004-04-15

Abstract

A method for automatic control of the temperature condition in a baking chamber of bakery ovens consists in varying the fuel consumption in the main baking area of the baking chamber. The fuel consumption is corrected according to a rate of varying atemperature of a steam and gas environment in the area of moistening the dough half-finished products of the baking chamber.

Description

Винахід належить до області управління технологічними процесами і може бути використаний, наприклад, в хлібопекарній та інших галузях промисловості.The invention belongs to the field of technological process management and can be used, for example, in the bakery and other industries.

Відомий спосіб регулювання температурного режиму в пекарній камері хлібопекарних печей шляхом зміни витрати палива тільки за температурою в зоні випікання пекарної камери, а також за температурою в зоні випікання з корекцією по температурі гріючих газів або газів рециркуляції (1. Горошенко М.: К. Основь! теории и расчета машин - автоматов и автоматических линий, М., Пищевая пром-сть, 1977, с.128; 2. Карпин Е.Б. и др. »"Автоматизация технологических процесов пищевьх производств", М., Пищепая пром-сть, 1977, с.3421|.There is a known method of regulating the temperature regime in the baking chamber of bakery ovens by changing the fuel consumption only according to the temperature in the baking zone of the baking chamber, as well as according to the temperature in the baking zone with correction for the temperature of heating gases or recirculation gases (1. Horoshenko M.: K. Osnov! theory and calculation of machines - automats and automatic lines, M., Pishchevaya prom-st, 1977, p. 128; 2. E.B. Karpin and others »"Automation of technological processes of food production", M., Pishchepaya prom-st , 1977, p. 3421|.

Недоліком відомого способу регулювання є те, що він не враховує сигнали за основними збурюючими діяннями - завантаженням печі (кількістю рядів тістових заготівок, що поступають в піч) та витратою пари на зволоження заготівок. Наявність запізнювання в цих каналах відносно температури в зоні випікання(другій зоні пекарної камери), що досягає 6 хвилин, призводить до неефективної роботи системи при зміні основних збурень.The disadvantage of the known method of regulation is that it does not take into account the signals of the main disturbing actions - the loading of the oven (by the number of rows of dough blanks entering the oven) and the consumption of steam for moistening the blanks. The presence of a delay in these channels relative to the temperature in the baking zone (the second zone of the baking chamber), which reaches 6 minutes, leads to inefficient operation of the system when the main disturbances change.

Найближчим до винаходу, тобто прототипом, є відомий спосіб комбінованого регулювання температурного режиму в пекарній камері (в складі способу керування процесом випікання) шляхом діяння на витрату палива за температурою в основній зоні випікання та завантаженням печі (3. Корнилов Ю.Г, Дещук Е. П, Осокин В. В. "Способ автоматического управления процессом вьшпечки в хлебопекарньїх печах", А. С СССР Мо533369, кл".The closest to the invention, that is, a prototype, is the known method of combined temperature control in the baking chamber (as part of the method of controlling the baking process) by acting on the fuel consumption according to the temperature in the main baking zone and the loading of the oven (3. Kornylov Yu.G., Deshchuk E. P., Osokin V. V. "Method of automatic control of the oven process in bakery ovens", AS USSR Mo533369, kl".

Аг21Д8/00Ї, яке визначається опосередковано за допомогою дискретно-аналогового блока контролю завантаження.Аг21Д8/00Й, which is determined indirectly using a discrete-analog load control unit.

Недоліками цього способу е низька динамічна точність регулювання температурного режиму пекарної камери (особливо в зоні зволоження тістових заготівок) при збурюючих діяннях витратою пари у зв'язку з розподіленістю параметрів вздовж пекарної камери та наявністю великого запізнювання в каналі, а також складність реалізації, яка пов'язана з необхідністю одержання сигналу за завантаженням печі (за допомогою нетипового блоку контролю завантаження печі) і, як наслідок, низька надійність регулювання.The disadvantages of this method are the low dynamic accuracy of the temperature control of the baking chamber (especially in the area of humidification of the dough blanks) in the case of disturbing actions by the flow of steam in connection with the distribution of parameters along the baking chamber and the presence of a large delay in the channel, as well as the complexity of implementation, which leads to associated with the need to receive a signal from the furnace load (using a non-typical furnace load control unit) and, as a result, low reliability of regulation.

Наявність вказаних недоліків негативно впливає на якість продукції, що випікається, призводить до її браку та подорожчання системи автоматизації.The presence of these defects negatively affects the quality of baked products, leads to its shortage and increases the price of the automation system.

Задача винаходу - вдосконалення існуючих систем з метою ліквідації вказаних недоліків: підвищення динамічної точності регулювання температурного режиму, особливо в зоні зволоження тістових заготівок, спрощення реалізації системи та підвищення надійності регулювання.The task of the invention is to improve the existing systems in order to eliminate the indicated shortcomings: increase the dynamic accuracy of temperature regulation, especially in the zone of moistening of dough blanks, simplify the implementation of the system and increase the reliability of regulation.

Технічний результат винаходу досягається тим, що на відміну від прототипу, в якості додаткового сигналу на регулятор температури подають сигнал за швидкістю зміни температури в зоні зволоження тістових заготівок пекарної камери печі.The technical result of the invention is achieved by the fact that, unlike the prototype, as an additional signal to the temperature regulator, a signal is sent based on the speed of temperature change in the zone of moistening of the dough blanks of the baking chamber of the oven.

В цілому задача винаходу досягається тим, що витрату палива змінюють за температурою в основній зоні випікання пекарної камери (в точці з максимальною температурою), а коректують за швидкістю зміни температури парогазового середовища в зоні зволоження тістових заготівок пекарної камери (на дільниці з температурою до 15070).In general, the task of the invention is achieved by changing the fuel consumption according to the temperature in the main baking zone of the baking chamber (at the point with the maximum temperature), and correcting it according to the rate of change in the temperature of the steam and gas medium in the moistening zone of the dough blanks of the baking chamber (in the section with a temperature of up to 15070) .

При цьому первинні перетворювачі температури встановлюють в суттєво різних зонах пекарної камери.At the same time, the primary temperature transducers are installed in significantly different zones of the baking chamber.

Необхідність в корегуючому діянні пов'язана з наступним. Запізнювання в каналах збурюючих діянь печі (відносно основної зони випікання), тобто неодночасні зміни температури вздовж пекарної камери, пов'язані з віддаленістю місць нанесення діянь від зони випікання, а як наслідок, з неодночасною зміною завантаження печі по ходу конвеєра. Крім того, для зміни температури в основній зоні випікання внаслідок зміни витрати пари в зону зволоження, також необхідний час. При цьому в міру віддалення від місць збурень (посадки тістових заготівок, введення пари) запізнювання в каналах зростають.The need for corrective action is related to the following. The delay in the channels of the disturbing actions of the oven (relative to the main baking zone), that is, non-simultaneous changes in temperature along the baking chamber, are associated with the distance of the places of application of the actions from the baking zone, and as a result, with the non-simultaneous change of the loading of the oven along the conveyor. In addition, time is also required for temperature changes in the main baking zone due to changes in steam flow to the humidification zone. At the same time, as the distance from the places of disturbances (planting of dough blanks, introduction of steam) increases, the delays in the channels increase.

Як відомо, в цих випадках крім сигналу за значенням регульованої величини, ефективним є використання випереджуючого імпульсу, відібраного поблизу збурюючого діяння. Відносно швидка реакція температури в зоні зволоження тістових заготівок камери на зміну завантаження печі і витрати пари дозволяє використати її в якості величини, що несе інформацію про збурюючі діяння на об'єкт та сформувати додатковий інформаційний канал, який підвищує динамічну точність регулювання температурного режиму печі. Аналіз з позиції теорії автоматичного регулювання показує, що запропонований додатковий канал є дійсно інформаційним та ефективним, тому що виконується умова: тзз Зтав, де 33 та зв - запізнювання в каналах збурюючих діянь печі відносно температур в зоні зволоження та в зоні випікання відповідно (733 -12 ХВ., тзв 26 хв.).As is known, in these cases, in addition to the signal based on the value of the adjustable value, the use of an anticipatory pulse selected near the disturbing action is effective. The relatively fast reaction of the temperature in the chamber's dough blanks humidification zone to changes in the oven loading and steam consumption allows you to use it as a quantity that carries information about disturbing actions on the object and to form an additional information channel that increases the dynamic accuracy of the oven's temperature control. The analysis from the standpoint of the theory of automatic regulation shows that the proposed additional channel is really informative and effective, because the condition is fulfilled: tzz Ztav, where 33 and zv are the delay in the channels of the disturbing actions of the oven relative to the temperatures in the humidification zone and in the baking zone, respectively (733 - 12 min., the so-called 26 min.).

Крі «токтзз т 0 т і і і т»4 рім того, виконується умова: ,де 7 - запізнювання в каналі регулюючого діяння ( хв.).Kri "toktzz t 0 t i i i t"4 also, the condition is fulfilled: where 7 is the delay in the channel of the regulating action (min.).

Особливістю даного способу в порівнянні з відомим в теорії способом регулювання (з використанням випереджуючого сигналу) полягає в тім, що випереджуючий сигнал відбирається за межами регульованої дільниці (витрата палива - температура в зоні випікання).The peculiarity of this method in comparison with the theoretically known method of regulation (using an anticipatory signal) is that the anticipatory signal is selected outside the regulated area (fuel consumption - temperature in the baking zone).

В цьому сенсі запропонований спосіб є новим не тільки в хлібопекарній промисловості; він відрізняється також від одноконтурного регулювання за ПіД-законом, коли використовується швидкість регульованого параметру (температури в зоні випікання).In this sense, the proposed method is new not only in the bakery industry; it also differs from single-circuit regulation according to the PiD law, when the speed of the regulated parameter (temperature in the baking zone) is used.

На кресленні (див.фіг.) зображена блок-схема системи, яка реалізує запропонований спосіб регулювання.The drawing (see fig.) shows a block diagram of the system that implements the proposed method of regulation.

Система містить основний контур регулювання температури, до якого входить первинний перетворювач температури 1, розташований в основній зоні випікання і зв'язаний з одним із входів регулятора температури 2, вихід якого через виконавчий механізм З з'єднаний з регулюючим органом 4 на лінії подачі палива (газу) в камеру згоряння. Другий вхід регулятора 2 з'єднано з виходом коректуючого пристрою (типового диференціатора) 5, що одержує інформацію від первинного перетворювача температури 6, встановленого в зоні зволоження тістових заготівок (на початку) пекарної камери печі.The system includes the main temperature regulation circuit, which includes the primary temperature converter 1, located in the main baking zone and connected to one of the inputs of the temperature regulator 2, the output of which is connected through the executive mechanism C to the regulating body 4 on the fuel supply line ( gas) into the combustion chamber. The second input of the regulator 2 is connected to the output of the correcting device (typical differentiator) 5, which receives information from the primary temperature transducer 6, installed in the moistening zone of the dough blanks (at the beginning) of the baking chamber of the oven.

Регулювання за даним способом відбувається наступним чином. При зміні навантаження печі (завантаження тістових заготівок) і витрати пари регулятор 2 одержує випереджуючий сигнал від коректуючого пристрою (диференціатора) 5 і виробляє упереджуюче діяння (починає змінювати витрату палива) раніше ніж відбудеться відхилення основного регульованого параметра (тобто до початку зміни температури в зоні випікання), запобігаючи велику динамічну помилку регулювання температурного режиму пекарної камери, зокрема в зоні зволоження тістових заготівок. Потім, в міру відхилення температури середовища в зоні випікання від заданого значення, викликаного будь-яким збуренням, регулятор 2 за сигналом від перетворювача температури 1 здійснює стабілізуюче діяння на об'єкт, змінюючи витрату палива у відповідності з вибраним законом регулювання.Regulation according to this method occurs as follows. When the load of the oven (loading of dough blanks) and the flow of steam changes, the regulator 2 receives a preemptive signal from the correcting device (differentiator) 5 and performs a preemptive action (starts to change the fuel flow) before the deviation of the main adjustable parameter occurs (that is, before the start of temperature changes in the baking zone ), preventing a large dynamic error in regulating the temperature regime of the baking chamber, in particular in the zone of moistening the dough blanks. Then, as the temperature of the environment in the baking zone deviates from the set value caused by any disturbance, the regulator 2, following a signal from the temperature transducer 1, performs a stabilizing action on the object, changing the fuel consumption in accordance with the selected regulation law.

Наприклад, після зменшення завантаження печі температура в зоні зволоження тістових заготівок почне збільшуватися значно раніше ніж в зоні випікання і регулятор 2 за сигналом від коректуючого пристрою 5, пропорційним швидкості збільшення температури в зоні зволоження, буде зменшувати витрату палива, не чекаючи збільшення температури в зоні випікання. Остаточне регулювання температурного режиму відбудеться за температурою в зоні випікання. При збуренні витратою пари в зону зволоження процес регулювання буде відбуватись аналогічно. Для узгодження знаків збурюючих та регулюючих діянь первинний перетворювач 6 необхідно встановити в такому місці зони зволоження, де збільшення витрати пари завжди викликає зменшення температури і навпаки (вибирається експериментально).For example, after reducing the load of the oven, the temperature in the moistening zone of the dough blanks will begin to increase much earlier than in the baking zone, and the regulator 2 will reduce the fuel consumption according to the signal from the correcting device 5, proportional to the rate of temperature increase in the humidification zone, without waiting for the temperature increase in the baking zone . The final adjustment of the temperature regime will take place according to the temperature in the baking zone. In case of perturbation by the flow of steam into the humidification zone, the adjustment process will take place similarly. To match the signs of the disturbing and regulating actions, the primary converter 6 must be installed in such a place of the humidification zone, where an increase in steam flow always causes a decrease in temperature and vice versa (chosen experimentally).

Система, що реалізує даний спосіб є двоконтурною і належить до класу систем з додатковим діянням за швидкістю зміни допоміжної величини. Її особливість в тім, що допоміжний контур знаходиться за межами основного, тому що допоміжна величина не є проміжною. Оскільки коректуючий пристрій (диференціатор) не одержує визначеного завдання, то ця система не е каскадною.The system that implements this method is double-circuit and belongs to the class of systems with additional action according to the rate of change of the auxiliary value. Its feature is that the auxiliary contour is outside the main one, because the auxiliary value is not intermediate. Since the correction device (differentiator) does not receive a defined task, this system is not cascaded.

В випадку великого запізнювання в каналі регулювання (витрата палива - температура випікання) запропонований спосіб може бути застосований у поєднанні з одним з відомих способів регулювання температури в пекарній камері, що передбачають корекцію по температурі гріючих газів або газів рециркуляції (1, 21.In case of a long delay in the regulation channel (fuel consumption - baking temperature), the proposed method can be used in combination with one of the known methods of temperature regulation in the baking chamber, which provide for correction of the temperature of heating gases or recirculation gases (1, 21.

В результаті використання випереджуючого коректуючого сигналу, що реагує на основні збурення, динамічне відхилення температури в пекарній камері в процесі її регулювання зменшується майже на 5095, а в зоні зволоження, зокрема, не перевищує 1,57С при статичній помилці 1,07С. Крім того, застосування способу спрощує систему регулювання температурного режиму в пекарній камері і підвищує надійність всієї системи, що позитивно впливає на якість готової продукції.As a result of the use of an anticipatory correction signal that responds to the main disturbances, the dynamic deviation of the temperature in the baking chamber during its adjustment is reduced by almost 5095, and in the humidification zone, in particular, it does not exceed 1.57C with a static error of 1.07C. In addition, the application of the method simplifies the temperature control system in the baking chamber and increases the reliability of the entire system, which has a positive effect on the quality of finished products.

Брав сть иBrav st i

Чути пт7 пн ошинй фрі інн зн ні заHear fr7 mon oshiny fri inn zn no za

Ї зююни 1; вича БY zyuyun 1; Vicha B

ИН є ві Й - і ш рнннту | пив ! я А-IN is in Y - and sh rnnntu | drank! i am a-

Фіг. 1Fig. 1

Claims

The method of automatic temperature regulation in the baking chamber of bakery ovens by changing the fuel consumption according to the temperature of the steam-gas environment in the main baking zone of the baking chamber, which differs in that the fuel consumption is adjusted according to the rate of change in the temperature of the steam-gas environment in the dough moistening zone of the baking chamber.