Содержание к диссертации
Введение
1. Энергопотребление инактиваторов мятки семян подсолнечника и задачи исследования по его снижению 9
1.1. Существующие технологии получения подсолнечного масла 9
1.2. Технологические и конструктивные особенности электрифицированного инактиватора шнекового типа 26
1.3. Существующая методика расчета инактиватора чанного типа 31
1.4. Выводы и задачи исследования 39
2. Теоретическое обоснование методов повышения эффективности работы инактиватора шнекового типа 42
2.1. Определение зависимостей маслоотдачи мятки и качества растительного масла от технологических условий производства 42
2.2. Методика выполнения предварительного расчета мощности нагревателей, необходимой для поддержания режима инактивации 46
2.3. Разработка тепловой модели инактиватора шнекового типа. 51
2.4. Обоснование разработки регулятора температуры инактивации 84
2.5. Выводы 89
3. Экспериментальные исследования шнекового инактиватора линии переработки подсолнечных семян . 92
3.1. Методика исследований зависимости температуры корпуса инактиватора, мятки и вала шнека инактиватора от времени в процессе инактивации 92
3.2. Результаты исследований зависимости температуры корпуса инактиватора, мятки и вала шнека инактиватора от времени в процессе инактивации 95
3.3. Методика определения коэффициента теплоотдачи корпуса электрифицированного инактиватора 98
3.4. Методика исследований зависимости маслоотдачи мятки от температуры инактивации 103
3.5. Результаты исследований зависимости маслоотдачи мятки от температуры инактивации 104
3.6. Разработка тиристорного регулятора и исследование производительности пресса в процессе регулирования 106
3.7. Результаты исследования маслоотдачи мятки при регулировании температуры инактивации контактным регулятором Т416 и тиристорным регулятором «Климатика-1» 113
3.8. Исследование зависимости температуры инактивации электрифицированного инактиватора при аварийных режимах работы 115
3.9. Выводы 119
4. Экономическая эффективность пременения энергосберегающего электронагревательного оборудования 121
Общие выводы 130
Литература 132
Приложения 144
- Технологические и конструктивные особенности электрифицированного инактиватора шнекового типа
- Методика выполнения предварительного расчета мощности нагревателей, необходимой для поддержания режима инактивации
- Результаты исследований зависимости температуры корпуса инактиватора, мятки и вала шнека инактиватора от времени в процессе инактивации
- Разработка тиристорного регулятора и исследование производительности пресса в процессе регулирования
Введение к работе
Агропромышленный комплекс России в силу своей значимости и специфики отраслевой структуры экономики страны играет, и будет играть в будущем роль стабилизатора социально-экономической ситуации в обществе. Аграрный сектор с помощью материально-технических средств создает усло- зия для расширенного воспроизводства и развития научно-технического прогресса в большинстве секторов народного хозяйства. В аграрном производстве России за последние годы произошли радикальные изменения, вызванные переходом к рыночным отношениям. Эти отношения, основанные на учете реального спроса и предложения, развитии конкуренции, призваны активизировать производственную и коммерческую деятельность. Расширились права и полномочия сельских товаропроизводителей.
Для того чтобы хозяйство без потерь вошло в рыночные отношения необходимо эффективно использовать имеющийся производственный потенциал. В Ростовской области имеется мощная масложировая промышленность, суммарная годовая производительность которой, в пересчете на семена подсолнечника, составляет 800 тысяч тонн /29/. С переходом на рыночные отно- пения площади посева подсолнечника в Ростовской области увеличились гочти в 1,5 раза и достигли 452 тыс. га. На предприятиях масложировой промышленности применяются технологии мирового уровня. Однако конкурентоспособную продукцию они смогут производить только при условии техни- юского перевооружения. В то же время, за счет удорожания энергоносителей ыросли и затраты предприятий на выработку 1 тонны масла, так по сравне- шю с 1990 годом они увеличились в среднем в 9,5 раз /30/.
Для преодоления всех этих трудностей необходимо использовать науч- [ый потенциал в целях улучшения технологического оборудования по энерге- ическим и другим критериям, что позволит существенно повысить качество [родукции и снизить ее себестоимость.
На предприятиях масложировой промышленности используется разнообразное электрооборудование, но самым энергоемким является электронагревательное оборудование. Это оборудование используется для влаготепловой обработки измельченной подсолнечной мятки, что позволяет снизить актив- гость ее ферментной системы и облегчить отделение масла. Одна из таких распространенных отечественных разработок - электрифицированная шнеко- зая жаровня, выполняющая функцию инактивации подсолнечной мятки перед трессованием. Она обладает малыми габаритами и весом, высокой производительностью. Способ нагрева, используемый в данной жаровне позволяет автоматизировать ее работу, улучшить экологическую обстановку вокруг мас- поцеха по сравнению с нагревом паром и подсолнечной шелухой. Вместе с тем, имеются недостатки в конструкции, что приводит к увеличению энергоемкости технологического процесса:
- не уделено должное внимание теплоизоляции, что позволило бы снизить потери в окружающую среду;
- из анализа характеристик процесса регулирования видно, что при использовании контактного регулятора температуры инактивации наблюдаются эолыпие колебания при регулировании, и в связи с инерционностью конструкции, наблюдается автоколебательный режим;
- при выходе из строя отдельных нагревательных секций снижается выгод подсолнечного масла и его качество при той же производительности уста- говки по мятке.
Анализ существующих исследований известных ученных проф. А.М "олдовского, Н.М. Подольской, С.Г. Тарасова и проф. Р.Ф. Скаковского /9, 24, 7, 68, 83,95,96/, методов расчета теплового баланса жаровен показал, что все ни дают лишь приближенные значения параметров. Нет конкретного описа- шя распределения тепловых характеристик от объема жаровни и во времени, . также отсутствуют расчеты геометрического расположения нагревательных лементов, что затрудняет определение параметров жаровен, выбора систем юддержания теплового режима и средств регулирования. Отсутствует уточненный расчет энергозатрат на процесс влаготепловой обработки. Нет исследований работы электрифицированного шнекового инактиватора при аварийных режимах, таких как: обрыв фаз и выход из строя отдельных нагревательных элементов. Возникает следующая проблемная ситуация: с одной стороны, знедрение электрифицированных инактиваторов позволяет улучшить условия груда обслуживающего персонала, появляется возможность поддерживать бо- нее точно температуру в зоне нагрева, увеличить выход качественного масла, эднако, большие энергозатраты и стоимость электроэнергии, отсутствие методик расчета тепловых режимов и устройств поддержания температуры не позволяет широко внедрить это оборудование. В связи со всем вышесказанным сформулирована цель работы и задачи исследования.
Целью диссертационной работы является снижение энергоемкости процесса инактивации мятки подсолнечных семян и потерь масла путем совершенствования конструкции электрифицированного шнекового инактива- гора и усовершенствования управления его теплового режима.
Задачи исследования:
1. на основе анализа технологического процесса влаготепловой обработки и его тепловых характеристик выявить основные факторы, влияющие га энергопотребление инактиватора;
2. разработать тепловую математическую модель жаровни;
3. на основе тепловой модели разработать методику расчета теплового аланса электрифицированного шнекового инактиватора;
4. рассчитать тепловые параметры и предложить конструкцию электрифицированного инактиватора;
5. исследовать динамические характеристики теплопотребления при »азличных режимах работы инактиватора и дать рекомендации по их улучше- [ию;
6. предложить принципиальную схему САР процессом инактивации и эазработать бесконтактный регулятор температуры инактивации матки;
7. провести лабораторную и производственную проверку электрифици- эованного инактиватора, определить экономическую эффективность и дать эекомендации производству по модернизации существующих инактиваторов.
Объектом исследования является электрическая сеть, питающая элек- грифицированный инактиватор, инактиватор, подсолнечная мятка и растительное масло.
Предметом исследования являются процесс инактивации и зависимость маслоотдачи подсолнечной мятки от технических характеристик электрооборудования шнекового инактиватора.
Методы исследований. В работе использованы основные элементы теорий теплопередачи, электронагрева, автоматического регулирования, методы математической статистики, физического и математического моделирования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- получена универсальная теоретическая модель процесса нагрева тел инактиватора, учитывающая конструктивные и теплофизические особенности материалов и конструкции инактиватора, позволяющая получить значения температуры корпуса, вала шнека и мятки в переходном и установившемся эежимах для инактиватора любых размеров и производительности;
- получена методика предварительного расчета и уточненная методика эасчета энергетических и геометрических параметров инактиватора шнеково- ч) типа, позволяющая определить необходимость применения и рассчитать :епловую изоляцию;
- предложено использования промышленной установки поддержания шкроклимата в птичниках «Климатика - 1» для регулирования температуры ! инактиваторе шнекового типа.
Реализация и внедрение результатов работы. По результатам иссле- (ований разработаны и внедрены на маслоцехе ОПХ «Сорго» тиристорный регулятор температуры инактивации и теплоизоляционный кожух, которые за три года работы доказали свою эффективность.
Апробация работы Основные результаты доложены и одобрены на научно-технических конференциях АЧГАА (г. Зерноград) 1999-2001 гг., ВНИП- ТИМЭСХ 1999-2001гг., Ставропольского государственного агроинженерного университета 2000гг., Ростовского филиала Московской государственной технологической академии (Ростов-на-Дону) 2000гг., Краснодарского государственного аграрного университета 2000гг.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из 4-х глав и приложения. Изложена на 151 страницах, включая 21 таблицу, 49 рисунков и библиографического списка из 134 наименований.
Технологические и конструктивные особенности электрифицированного инактиватора шнекового типа
К концу опыта температурные кривые (1-4, рис. 1.4) стремятся приблизиться друг к другу, т. е. температура материала выравнивается. Кривая 6 показывает температуру внутри чана над поверхностью мезги, которая изменятся в пределах от 60 до 85 С к концу опыта. Сухая инактивация может рекомендоваться в тех случаях, когда при увлажнении мятки происходят нежела- ельные химические и биохимические процессы или при переработке такого ырья, исходная влажность которого выше или равна границе влажности, усыновленной для конца первого этапа инактивации. Только при влажной инак- ивации были достигнуты лучшие результаты работы на шнековых прессах и ысокое качество масла, жмыха и шрота. Режим инактивации характеризуется очетанием определенных величин влажности и температуры материала на азличных этапах этого процесса, а также продолжительностью всего процес са в целом. Конкретные режимы инактивации определяются требованиями к структуре мезги, но все они сводятся в общем к различным изменениям влажности мятки при различных температурах и разном темпе изменений температуры во времени. Таким образом, при всех разнообразных режимах инактивации наблюдается различное сочетание обработки мятки влагой и теплом в условиях небольших механических воздействий, происходящих при перемешивании мезги в жаровне, г
Оборудование влаготепловой обработки, в котором производится инактивация, называется инактиваторами. Основные инактиваторы, которые используются на современных крупных и мелких маслозаводах 3 типов: чанные, барабанные и шнековые. Барабанные инактиваторы удовлетворяют технологическим требованиям и позволяют частично использовать эффект самопро- паривания при приготовлении мезги. Барабанный инактиватор входит в агрегат шнек-пресса МП-21 и представляет собой цилиндр с паровой рубашкой. Внутри инактиватора находится лопастная мешалка. В верхней части инакти- ватора расположен приемный патрубок с питательно-увлажнительным шнеком. В инактиваторе пресса происходит основная подготовка мезги путем нагрева сухим паром. Имеется возможность в случае необходимости в месте вывода сырья из питающего шнека подать воду или острый пар внутрь инакти- затора. Под инактиватором расположен темперирующий сборник, предназна- тенный для окончательного подсушивания мезги сухим паром перед подачей ;е в пресс. В нем также имеется устройство для увлажнения мезги водой или стрым паром. Практически масличный материал значительную часть време- т находится во взвешенном состоянии, что увеличивает время контактирова- [ия частиц с воздухом и затрудняет самопропаривание мезги. Недостатком арабанного инактиватора является его большие размеры, необходимость на- ичия мощного источника пара, низкий КПД (53 %) /78, 112/ и большой раз- рос влажности и температуры мятки на выходе из инактиватора. Чанные нактиваторы применяются, как правило, в комплекте с различными шнеко- выми прессами. Только в одном случае эти инактиваторы работают в качестве самостоятельных аппаратов: когда они используются для кондиционирования масличного материала по влажности и температуры при подготовке его к экстракции. Машиностроительные заводы выпускают чанные инактиваторы с количеством чанов от двух до семи, причем наибольшее распространение получили шестичанные инактиваторы, используемые в комбинации с двумя прессами предварительного прессования в виде так называемых форпрессо- вых агрегатов. К недостаткам чанных инактиваторов можно отнести большие размеры, высокое энергопотребление (до 4200 кДж/кг) /67, 68/ и перегрев сырья, что приводит к снижению качества масла и образованию вредных примесей и соединений линолиевой кислоты. Кроме того, нет возможности использовать инактиваторы данного вида в мелких маслозаводах и маслоцехах из-за больших габаритных размеров и энергопотребления. Чанные инактиваторы имеют сравнительно большую производительность и могут использоваться только в составе мощного технологического оборудования производительностью более 1000 кг/час. Шестичанный инактиватор Ж-68 /68/ входит в комплект маслоотжимного агрегата МПЖ-68, который включает в себя один инактиватор Ж-68 и два маслопресса МП-68 (см. ниже) общей производительностью 150 т/сут по семенам подсолнечника и 160 т/сут по высокосорт- ibiM семенам хлопчатника.
Недостатками чанных инактиваторов являются: большие габариты, юлыпая металлоемкость, относительно низкий коэффициент теплопередачи, удовлетворительная работа автоматических перепусков.
Шнековые инактиваторы. Эти инактиваторы просты по устройству, на- ;ежны и удобны в обслуживании. Основными операциями процесса приго- овления мезги на современных масложировых предприятиях являются: а) инактивация ферментной системы (липазы, фосфолипазы и др.) мят и;
Инактивация ферментной системы подсолнечной мятки осуществляется в индивидуальном или групповом шнековом инактиваторе путем кратковременного интенсивного нагрева мятки острым паром до температуры 80—85 С за 14—16 с и увлажнения ее до 8— 9% /95, 96/. Для проведения инактивации используются шнековые инактиваторы производительностью по семенам подсолнечника 100,200, 400 и 600 т/сут. Групповой шнековый инактиватор (рис. 1.5) состоит из стального двойного желоба 2, внутри которого помещены два шнековых вала 10, 11, имеющих витки правого и левого вращения. Витки каждого шнека частично входят в межвитковое пространство другого шнека. Нагрев и увлажнение мятки острым паром осуществляются с помощью двух рядов форсунок 8, пар к которым подается от двух коллекторов.
Методика выполнения предварительного расчета мощности нагревателей, необходимой для поддержания режима инактивации
Рассмотренная методика имеет ряд неточностей и недостатков применительно к шнековому инактиватору. В рассматриваемой выше технологической линии влага в инактиватор подается с помощью форсунок, поэтому в статьях прихода тепла для этого инактиватора СЬ и С 4 следует рассчитывать как С 2, а С е - не рассчитывать. В статьях расхода следует также учитывать, что в формулах и СЬ для данного инактиватора отсутствует. Следует также учитывать, что приведенный в методике расчет коэффициента теплоотдачи от стенки к перемешиваемой мезге не подходит для шнекового инактиватора, т.к. он отличается по конструкции и специфике перемешивании мезги. Не учтены также теплозатраты на испарение лишней влаги и превращение распыляемой форсунками влаги в пар. Следует также учесть, что рассмотренная методика дает лишь приближенные значения и имеет большую погрешность, за счет многих принятых допущений. Из анализа конструкции инактиватора известно, что он имеет большую тепловую инерционность, в отличную от чанного, и имеет более сложную картину распределения тепла в конструкции. Однако, самым главным недостатком является отсутствие расчета теплозатрат на нагрев самого инактиватора, а он имеет значительную массу и габариты. Также этсутствуют расчеты по потерям в окружающую среду в летний и, поскольку забочее помещения в большинстве случаев не отапливается, в зимний период.
Особое внимание следует обратить на работу инактиватора в период туска. Поверхность винта шнека, для уменьшения трения, имеет гладкий вид. Эднако, коэффициент трения между холодной мяткой и этими частями очень $ысокий. В связи с этим, повышаются усилия, а соответственно и мощность, 1еобходимая для транспортировки мятки по инактиватору. В большинстве шучаев при пуске производят прогрев инактиватора без мятки до значения, фимерно равного половине значения температуры инактивации. При соприкосновении с нагретой поверхностью шнека из мятки начинает выделятся масло, которое служит затем естественной смазкой при перемещении. Выбор такого значения температуры связан с тем, что при большем значении мятка пригорает к поверхности шнека, и это приводит к аварийному режиму. Мгновенно возрастают в несколько раз усилия на валу привода инактиватора, что ведет к броску тока на приводном электродвигателе с последующим выходом его из строя; также может произойти срезание шпильки, соединяющей вал электропривода с валом инактиватора.
При эксплуатации электрической жаровни на действующем оборудовании в большинстве случаев используется двухпозиционный регулятор температуры. Так как, колебания температуры мятки влияют на ее маслоотдачу, что приводит к получению меньшего количества масла с единицы массы продукции, то необходимо определить точность поддержания температуры. Был проведен эксперимент по определению температурных изменений во времени и в различных точках инактиватора /84/. На рисунке 1.13 представлены экспериментальные данные реального процесса влаготепловой обработки: зависимость температуры мятки от времени.
Анализ данной зависимости показал, что погрешность температуры составляет 9-12 С. К тому же, превышения температуры выше допустимой ведет к повышению кислотного числа и появлению вредных примесей. Причинами разброса температуры электрической жаровни является завышенная мощность используемых в этой конструкции электрических нагревателей, большая тепловая инерционность корпуса и вала инактиватора.
В настоящее время отрасль отечественного маслопроизводства идет по пути развития большого количества малых цехов, однако ее продукция обладает низкой конкурентоспособностью. Для повышения этого показателя нужно повысить качество масла, снизить себестоимость производства подсолнечного масла. Рассмотрев технологию производства подсолнечного масла, установлено, что наиболее энергоемкая операция - тепловая инактивация сырья. Рассмотрены наиболее распространенные типы жаровен, методы поддержания режимов жарения, как наиболее отвечающих режиму энергосбережения. Установлено, что наиболее перспективным является инактиватор шнекового типа, используемое с ним электрооборудование неспособно поддерживать соответствующий технологическим требованиям режим инактивации. Анализ существующих исследований известных ученных проф. А.М Голдовского, Н.М. Подольской, С.Г. Тарасова и проф. Р.Ф. Скаковского /67, 68, 106, 115, 116, 131/, методов расчета теплового баланса жаровен показал, что все они дают лишь приближенные значения параметров. Нет четкого описания распределе ния тепловых значений по объему жаровни и во времени, а также расчетов геометрического расположения нагревательных элементов, что затрудняет расчет параметров электрифицированного инактиватора, выбора систем поддержания теплового режима и средств регулирования. Отсутствует расчет энергозатрат на процесс влаготепловой обработки. Из анализа конструкции существующей электрической жаровни можно выделить следующие недостатки, которые ведут к дополнительным энергозатратам на процесс инактивации: 1) существующие параметры и расположение нагревательных элементов приводят к перегреву мятки, самих нагревательных элементов и выходу последних из строя.
Результаты исследований зависимости температуры корпуса инактиватора, мятки и вала шнека инактиватора от времени в процессе инактивации
. Разработана структурная схема системы «электрическая сеть - инактиватор - мятка - масло», позволяющая установить основные внутренние связи между ее составляющими и описать процессы, происходящие в инактива- торе. Установлены технологические требования к точности поддержания режимов процесса инактивации. 2. Разработана методика предварительного расчета подводимой мощности к нагревательным элементам, результаты которого показали, что 60% потребляемой мощности, расходуется на потери в окружающую среду. 3. На основе метода эквивалентных тепловых схем разработана математическая модель инактиватора, позволяющая получить значение температуры корпуса, мятки и шнека инактиватора как в переходном, так и в установившемся режиме, а также определить направления энергосбережения в процессе инактивации. 4. Анализ тепловой модели показал, что основными параметрами, влияющими на энергопотребление являются теплопроводности между корпусом инактиватора и окружающей средой акос и теплопроводность между корпусом инактиватора и мяткой акм, следовательно можно обозначить несколько путей снижения энергопотребления: снизить коэффициент теплоотдачи корпуса путем применения теплоизоляции, а также уменьшать толщину корпуса и слоя мятки, или подобрать материал корпуса с большим коэффициентом теплоотдачи, соблюдая при этом требования, предъявляемые к материалу корпуса механической прочности и устойчивости к высокой температуре. 5. Предположен и обоснован метод регулирования, который позволит снизить колебания рабочей температуры, что предположительно должно повлиять на повышение маслоотдачи и увеличение производительности. Определены передаточные функции и параметры отдельных элементов. Стандартные передаточные функции: усилитель - ку=1,7; тиристорный регулятор- кхп=15-30; датчик - кд= 1-10В/С, Тд=3-10с; инактиватор - апериодическое звено первого порядка, к=0,38 С/В, Т=840с. Проверка САР на устойчивость работы показала ее работоспособность. На основании предложенной САР возможна разработка терморегулятора, который повысит точность поддержания температуры и устойчивость системы. 6. На основе тепловой модели предложена методика расчета энергетически параметров электрифицированного инактиватора, которая позволяет получить необходимую мощность нагревательных элементов, уточнить и снизить потери в окружающую среду с 62% до 23%, рассчитать количество, длину нагревательных элементов и расстояние между ними, а также установить дальнейшие пути энергосбережения. Экспериментальная часть исследований заключается в следующем: 1) определение зависимости температуры электрифицированного инак- тиватора от времени в процессе работы без регулирования; 2) определение зависимостей температуры электрифицированного о инактиватора от количества и геометрических параметров нагревательных элементов; 3) определение коэффициента теплоотдачи мятки, корпуса и вала электрического инактиватора; 4) проверка адекватности полученных на основе тепловой модели теоретических зависимостей экспериментальным данным; 5) обоснование и разработка тиристорного регулятора температуры в электрифицированном инактиваторе; 6) исследование зависимости температуры электрического инактиватора от времени при аварийных режимах работы: обрыве фазы, выходе из строя электрических нагревателей; 7) Получение зависимости маслоотдачи мятки от температуры инактивации. 3.1. Методика исследований зависимости температуры корпуса инактиватора, мятки и вала шнека инактиватора от времени в процессе инактивации Лабораторные испытания проводились на ОПХ «Сорго» на инактиваторе действующего маслоцеха общей производительностью 300 кг/сутки подсолнечных семян с использованием планирования эксперимента. Применялись следующие приборы: ртутный термометр, прибор КСП-4, термопары хромель - копель. Для экспериментальных исследований модели использовалась ЭВМ IBM - PC.
В соответствии с разработанным теоретическим положением, для исследования температурной зависимости инактиватора по временным и пространственным параметрам необходимо экспериментальное определение параметров температуры объекта в процессе работы без регулирования подводимой мощности. На основе теоретических положений второй главы было определено из начальных условий, что необходимо рассматривать инактиватор как систему, состоящую из трех основных тел: корпус инактиватора, вал шнека и мятка измельченных подсолнечных семян. Основной частью системы, температурные параметры которой необходимо исследовать, является мятка, однако чтобы определить влияние остальных двух тел системы на ее параметры, целесообразно исследовать тепловые характеристики всех трех тел системы.
Экспериментальные исследования инактиватора проводились в рабочем режиме с момента включения до выхода на установившийся режим с сохранением параметров внешних факторов. Производственно - экспериментальная установка изображена на рис. 3.1 и рис. 3.2.
Производственно - экспериментальная установка состоит из действующего электрического инактиватора, производительностью 150 кг/сутки, цифрового мультиметра M890G с входящей в его комплект термопарой, секундомера. Измерения температуры мятки и вала шнека производились через отверстия ворошителей, которые служат для предотвращения спекания мятки в корку.
Разработка тиристорного регулятора и исследование производительности пресса в процессе регулирования
Резистор "Баланс" (СУР) служит для балансировки измерительного моста, а также для компенсации сопротивления соединительной линии термопреобразователей. Устройство выпускается с настройкой, соответствующей сопротивлению линии 1 Ом при подключении одного термопреобразователя.
С измерительного моста снимается сигнал разбаланса, пропорциональный величине отклонения температуры в помещении от установленного значения, который усиливается усилителем У1, включенном по схеме интегрально - пропорционального регулятора. "Чувств. ОС" (СУР) выбирается требуемый коэффициент усиления Ку (отношение измерения выходного напряжения устройства к изменению температуры).
Усиленный сигнал с выхода усилителя У1 поступает на вход суммирующего усилителя У2, где складывается с сигналом задания базового напряжения, поступающего от источника - 15 В и определяющего уровень выходного напряжения устройства при уравновешенном мосте (сигнал - "Норма"), что обеспечивает оптимальную работу устройства при положительном и отрицательном отклонении температуры от установленного значения. Для управления температурой с помощью нагревательных элементов нами была изменена логика работы устройства. Для этого сигнал разбаланса моста с усилителя У1 мы подали на инверсный вход сумматора У2, в результате чего при уменьшении температуры сигналы на сумматоре слаживаются, и дают сигнал управления на увеличение напряжения на нагрузке. Электрическая схема представлена в приложении. Величина минимального значения выходного напряжения, определяемая технологическими требованиями, задаётся резистором "Минимальное напряжение".
Сигнал управления сравнивается с уровнем, заданным резистором "Минимальное напряжение" на элементе Д1. Сигнал, имеющий большую величину, поступает в СИФУ через элемент Д2 (переключатель "Ручн" блока переключателей на ПУ). Задатчиком ручного управления служит резистор "Ручное управление" при положении блока переключателя "Ручн".
Схема сигнализации "Жарко", "Норма" и "Холодно" выполнена на пороговых элементах ПЭ1, ПЭ2 . На компараторах А4, А5 происходит сравнение сигнала, определяемого напряжением управления, поступающим с выхода операционного усилителя А6 и уставкой "Аварийное отклонение температуры" с опорными напряжениями. При отрицательном отклонении температуры от установленного значения более заданного значения компаратор А4 переключается, загорается све- тодиод "холодно", получает питание катушка реле, которое замыкает свои контакты и даёт команду на включение сигнализации "Аварийное отклонение температуры". При повышении температуры на 2 градуса Цельсия сигнализация "Аварийное отклонение температуры" отключается. Загорается светодиод "Норма". При положительном отклонении температуры происходит переключение компаратора А5 и срабатывает сигнализация "Аварийное отклонение температуры". Загорается светодиод "Жарко". Резистор (ПУ) позволяет выбирать значение аварийного отклонения температуры в пределах от 2 до 6 градусов Цельсия. В СИФУ входит узел синхронизации, узел импульсно-фазового управления ИФУ и узел защиты. Узел синхронизации построен на транзисторных ключах, которые управляются напряжением синхронизации, поступающего со стороны вторичных обмоток трансформатора. Узел ИФУ состоит из аналого-импульсного преобразователя, четырехразрядных двоично-десятичных счетчиков, генератора частотного заполнения импульсов и усилителей-распределителей импульсов. Аналого-импульсный преобразователь представляет собой генератор импульсов, включающий в себя дифференциальный усилитель А2, компаратор АЗ, одновибратор. Сигнал управления поступает на вход 4 элемента АЗ. Импульсы на выходе элемента АЗ возникают в момент равенство напряжения управления и пилообразного напряжения, поступающего с выхода 10 элемента А2. Таким образом, генератор импульсов вырабатывает последовательность кратковременных импульсов поступают на счетные входы С2 счетчиков. При каждом переходе через нулевое значение синхронизирующего напряжения на выходе счетчиков появляется сигнал нулевого уровня, по которому эти счетчики сбрасываются в нулевое состояние, после чего они начинают подсчитывать импульсы, вырабатываемые генератором. В каждом канале формируются частотно заполненные управляющие импульсы. Длительность импульсов управления равна180 эл. град. - а, что обеспечивает надежную работу устройства на активно-индуктивную нагрузку для каждого тиристора данной фазы. Сигнал с выходов логических элементов поступает на усилители- формирователи импульсов на импульсных трансформаторах (плата ИТ). Узел защиты выполняет функции защиты при обратном чередовании и обрыве фаз питающей сети путём снятия импульсов управления. Срабатывание узла защиты сопровождается световой сигнализацией (гаснет светодиод "Включено"). Усилители импульсов управления собраны на плате ИТ. Для предотвращения ложного срабатывания транзисторов, обусловленного разбросом нуле 113 вого уровня выходов СИФУ, а также для защиты от помех служат стабилитроны. Гальваническая развязка силовых цепей управления осуществляется импульсными трансформаторами.
