Nghiên cứu điều khiển hệ thống gia nhiệt ở máy sấy phun công suất 2 lít/giờ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu nhằm mục tiêu xây dựng hệ thống điều khiển gia nhiệt cho máy sấy phun công suất 2 lít/giờ, phục vụ cho đào tạo thực hành ở Phòng thực hành Chế biến rau quả, Khoa Cơ Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu điều khiển hệ thống gia nhiệt ở máy sấy phun công suất 2 lít/giờ

Vietnam J. Agri. Sci. 2023, Vol. 21, No. 7: 890-899 Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 2023, 21(7): 890-899 www.vnua.edu.vn Nguyễn Thị Hiên*, Ngô Phương Thủy Khoa Cơ - Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam * Tác giả liên hệ: nthien@vnua.edu.vn Ngày nhận bài: 15.12.2022 Ngày chấp nhận đăng: 29.06.2023 TÓM TẮT Trong quá trình sấy phun, nhiệt độ là yếu tố quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của sản phẩm sấy. Vì vậy, việc kiểm soát chính xác nhiệt độ khí sấy là rất cần thiết. Nghiên cứu nhằm mục tiêu xây dựng hệ thống điều khiển gia nhiệt cho máy sấy phun công suất 2 lít/giờ, phục vụ cho đào tạo thực hành ở Phòng thực hành Chế biến rau quả, Khoa Cơ Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Hệ thống có thể điều khiển tự động nhiệt độ của dòng khí sấy đầu vào hoặc đầu ra tùy theo yêu cầu cụ thể của người sử dụng. Hơn nữa, nhiệt độ hệ thống được điều khiển liên tục nhờ điều khiển liên tục điện áp cung cấp cho hệ thống gia nhiệt theo phương thức điều khiển PID giúp điều khiển ổn định và chính xác nhiệt độ, tăng tuổi thọ của thiết bị. Từ khóa: Điều khiển gia nhiệt, sấy phun, gia nhiệt. Study on Control of the Heating System of 2 liters/hour Capacity Spray Dryer ABSTRACT In the process of spray drying, temperature is an important factor that directly affects the quality of the dried product. Therefore, it is necessary to accurately control the temperature, specifically the outlet air temperature. This study aimed to build a heating control system for a spray dryer with a capacity of 2 liters/hour, which is used for practice in the Lab of Fruit and Vegetable Processing, Faculty of Engineering, Vietnam National University of Agriculture. The system automatically controls the temperature of the inlet or outlet drying air according to the specific requirements of the user. Moreover, the system temperature is controlled continuously by controlling the voltage supplied to the heater with the PID control method to achieve a stable and accurate temperature as well as to increase the equipment life. Keywords: Heating control, spray drying, heating. 890
Nguyễn Thị Hiên, Ngô Phương Thủy 891
Nghiên cứu điều khiển hệ thống gia nhiệt ở máy sấy phun công suất 2 lít/giờ              892
Nguyễn Thị Hiên, Ngô Phương Thủy Số Thiết bị, dụng cụ Hình ảnh Thông số kỹ thuật lượng Đồng hồ nhiệt TK4S-T4CN 01 Nguồn cấp: 48-240VAC 50Hz Loại điều khiển ON/OFF, PID Ngõ vào: Can nhiệt (K, J, S, B, E), RTD (Pt100, JPt100) Ngõ ra: Relay/SSR/DC4-20mA, Alarm Chu kỳ lấy mẫu: 50ms Loại điều khiển: ON/OFF, PID Ngõ ra truyền thông RS485 Đồng hồ nhiệt AX4-3A 01 Nguồn cấp: 48-240VAC 50Hz Loại điều khiển ON/OFF, PID Ngõ vào: Can nhiệt (K, J, S, B, E), RTD (Pt100, JPt100) Ngõ ra: Relay/SSR, Alarm Bộ điều khiển nguồn 03 Dòng điện đầu ra: 35A Dòng điện điều khiển: 4-20mA Phương thức điều khiển: pha, chu kỳ cố định, chu kỳ biến thiên Điện trở gia nhiệt 04 - Hình chữ U, có cánh tản nhiệt - Điện áp đầu vào: 220V - Công suất: 2kW - Kích thước dài: 60cm Cảm biến nhiệt độ PT100 02 - Dải đo nhiệt: -200-450C - Chất liệu: inox 304 - Đường kính: 5mm - Đầu dò: 50mm - Sai số: 0,15C 893
Nghiên cứu điều khiển hệ thống gia nhiệt ở máy sấy phun công suất 2 lít/giờ a) Bố trí thiết bị trong tủ b) Mặt ngoài cánh tủ Cấu hình Yêu cầu tối thiểu Phần cứng Máy tính IBM tương thích với Intel Pentium III trở lên Hệ điều hành Microsoft Windows 98/NT/XP/Vista/7, 8, 10 RAM 256MB trở lên Ổ cứng Dung lượng còn trống tối thiểu 1GB Màn hình Độ phân giải: 1.024 × 768 trở lên Khác Cổng nối tiếp RS232C (9 chân), cổng USB 894
Nguyễn Thị Hiên, Ngô Phương Thủy ① ② Biểu đồ nhiệt độ dòng khí đầu vào 180 160 140 120 Nhiệt độ (C) 100 80 60 40 20 0 1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241 261 281 301 321 341 361 381 401 421 441 461 481 501 521 541 561 581 601 Thời gian (s) nhiet do thuc te nhiet do cai dat ①  ② 895
Nghiên cứu điều khiển hệ thống gia nhiệt ở máy sấy phun công suất 2 lít/giờ        Biểu đồ nhiệt độ dòng khí đầu vào 180 160 140 120 100 Nhiệt độ (C) 80 60 40 20 0 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361 391 421 451 481 511 541 571 601 631 661 691 721 751 781 811 841 871 1 Thời gian (S) Giá trị thực tế Giá trị cài đặt Biểu đồ nhiệt độ dòng khí đầu vào 160 140 Nhiệt độ (C) 120 100 80 60 40 20 0 1 23 45 67 89 111 133 155 177 199 221 243 265 287 309 331 353 375 397 419 441 463 485 507 529 551 573 595 617 639 661 683 705 Thời gian (s) nhiệt độ thực tế nhiệt độ cài đặt 896
Nguyễn Thị Hiên, Ngô Phương Thủy Biểu đồ nhiệt độ dòng khí đầu vào khi thử nghiệm với dịch sấy là nước 200 150 Nhiệt độ (C) 100 50 0 106 127 148 169 190 211 232 253 274 295 316 337 358 379 400 421 442 463 484 505 526 547 568 589 610 631 652 673 694 715 1 22 43 64 85 Thời gian (s) nhiệt độ thực tế nhiệt độ cài đặt     ±     897
Nghiên cứu điều khiển hệ thống gia nhiệt ở máy sấy phun công suất 2 lít/giờ Biểu đồ nhiệt độ dòng khí đầu ra 60 50 Nhiệt độ (C) 40 30 20 10 0 1 1000 1037 1074 1111 1148 1185 1222 1259 1296 1333 38 75 112 149 186 223 260 297 334 371 408 445 482 519 556 593 630 667 704 741 778 815 852 889 926 963 Thời gian (s) nhiệt độ thực tế nhiệt độ cài đặt Biểu đồ nhiệt độ dòng khí đầu ra 45 40 35 30 Nhiệt độ (C) 25 20 15 10 5 0 1027 1065 1103 1141 1179 1217 1255 1293 1 39 77 115 153 191 229 267 305 343 381 419 457 495 533 571 609 647 685 723 761 799 837 875 913 951 989 Thời gian (s) nhiệt độ thực tế nhiệt độ cài đặt  ±  ± 898
Nguyễn Thị Hiên, Ngô Phương Thủy Jumah R.Y., Arun Mujumdar & Vijaya G.S. Raghavan (2007). Control of industrial dryers. Taylor & Francis Group, LLC. ± Li Y., Kiam Heong Ang, and Gregory C.Y. Chong (2006). PID control system analysis and Design. IEEE Control Systems Magazine. 26(1): 32-41. Nielsen P.S. (2010). Method of controlling a spray dryer apparatus by regulating an inlet air flow rate, and a spray dryer apparatus. United States Patent Application Publication. Parastiwi A. & Ekojono (2016). Design of spray dryer process control by maintaining outlet air temperature of spray dryer chamber. 2016 International Seminar on Intelligent Technology and Its Application. pp. 619-622. Tan L.W, Taip F.S. & Abdul Aziz N. (2012). Simulation and Control of Spray Drying Using Nozzle Atomizer Spray Dryer. International Journal of Engineering & Technology IJET. 9(10): 12-17. Tài liệu hướng dẫn thực hành Máy sấy phun, Bộ môn Máy nông nghiệp và Thực phẩm, khoa Cơ Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Autonics Co., Ltd (2022). DAQ-Master Instruction Tôn Nữ Minh Nguyệt & Đào Văn Hiệp (2006). Nghiên Manual - TK Series Instruction Manual. cứu ứng dụng kỹ thuật sấy phun trong sản xuất bột chanh dây. Tạp chí Phát triển Khoa học & Công Bajsic & E. Kranjcevic (2001). Automation of nghệ, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. industrial spray dryer. Instrumentation Science & 9(4): 69-75. Technology. 29(3): 201-213. DOI: 10.1081/CI- Xue D., Chen Y. & Atherton D. P. (2007). Linear 100103467. Feedback Controls (Chapter 6: PID controller Hanyoung Nux Co., Ltd (2022). AX Series Instruction design). Society for Industrial an Applied Manual. Mathematics. 899