對啤酒殺菌機進行節能改造

鐘卓華

(韶關市第二技師學院，廣東 韶關 512000)

0 引言

現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變頻技術對殺菌機進行水平衡節能改造，將節省大量水、蒸汽。韶關活力啤酒廠共有二條瓶裝啤酒舊生產線，用該技術進行節能改造，能有效降低運行成本，將產生良好的經濟和社會效益。

1 改造原因

現有技術的殺菌機，一般包括升溫區，恒溫區、降溫區水箱。為實現熱能合理利用,升溫區與降溫區水箱之間通過循環水泵相互對流，國內大部分殺菌機技術是采用德國H＆K公司技術發展而來的。如果對應的水泵能力平衡狀態下，對應水箱的水位高度相同，平衡管內的水處于靜止狀態，殺菌機消耗水、汽量較低，如果達不到這一平衡狀態，其間通過水平衡管連接使各水箱水位高度相同，平衡管內的水處于靜止狀態，如果一部分水是通過平衡管交換，那這部分熱量將損失掉。而且升溫區水箱和降溫區水箱內部還存在類似的問題，因為升溫區和降溫區水箱各分為三個內部相連的小水箱組成，其分別由各自的管式換熱器加熱，其目的是使瓶內啤酒通過該區域時溫度逐步升高，以防止瓶子在熱沖擊下產生熱應力而導致裂紋。當某一個水箱的某一參數變動引起水溫上升，由偏離工藝參數設定值，該水箱的供水系統將自動向水箱內注入冷水降溫，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，造成換熱器自動調節補充蒸量。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

現有升溫區和降溫區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。改造后的水箱水位平衡通過PLC控制變頻器調速來控制水流量。去掉傳統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管，水泵流向是降溫區泵指向升溫區，因為殺菌機是要利用降溫區的水溫對升溫區的啤酒進行升溫的過程，這樣才能最大的減少能量的流失。對升溫區水箱和降溫區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把運算后的差值數據放入模擬量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速，達到調節水泵供水能力，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，達到節省用水用汽量的目的。

3 改造方案

系統主要由三菱公司的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循環水泵一臺，三菱FXon—3A模擬量輸入和輸出模塊組成。升溫區水箱和降溫區水箱各用水信號管連接，信號管上安裝傳感器、變送器。在安裝平衡循環水泵之前，先要調試升溫區及降溫區循環水泵的揚程，可在空載時工頻進行調試，做到空載工頻時升溫區水箱水位和降溫區水位基本相等，這樣節能效果更好。PLC及變頻裝置可在循環回路中安裝。改造示意如圖1所示：

圖1 水平衡系統圖

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 結束語

利用PLC、變頻器對殺菌機升溫區與降溫區水箱水平衡改造，殺菌機的用汽、用水量將大幅降低，為了防止水箱中的循環水受暴瓶或沒蓋好瓶蓋的啤酒產生酵母菌污染水體，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水，改造后一般每天可節水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或企業，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[M].廣東省電工技能鑒定所，1999.