啤酒发酵二氧化碳回收及汽化系统设计

摘要

啤酒生产是我国的一个传统产业，随着国民经济的发展和人民生活的改善，我国啤酒工业也得到了空前的发展。目前我国大多数啤酒生产企业技术装备落后，自动化程度低。提高啤酒生产的综合自动化水平，增强我国啤酒产业的综合实力是一个刻不容缓的研究课题，同时随着市场竞争越来越激烈，啤酒行业呈现出向着节能、低耗和效益化发展。
　　青岛啤酒二厂发酵二氧化碳回收系统二氧化碳压缩机在运行过程中需要冷却水降温，目前冷却水系统在夏天达不到要求，影响二氧化碳回收系统的效率。而二氧化碳的使用都是以气体的形式，所以制备好的纯净液体二氧化碳必须通过汽化器蒸汽加热汽化才能供应给使用部门，进而消耗大量的蒸汽。
　　针对以上两个问题，企业提出用二氧化碳汽化吸热这个过程给二氧化碳冷却水降温的改造项目。课题将发酵二氧化碳回收及汽化系统改造分为设备改造和电器控制改造两个部分:设备改造主要包含管道的改变和一台二氧化碳汽化换热盘管的安装;电器控制改造主要为用PLC根据冷却水温度和二氧化碳汽化温度对相关阀门进行切换，从而实现节约冷却水系统氨制冷的用电和节约二氧化碳汽化过程蒸汽的消耗，总体节能效益可观。
　　可编程序控制器(PLC)作为现代化的自动控制装置已普遍应用于工业企业的各个领域，是生产过程自动化必不可少的智能控制设备。本设计使用一台松下电工FP(0)—C14型PLC，并采用松下GT32触摸屏实现系统操作和运行状态的显示。
　　主要包含:
　　设计二氧化碳节能循环系统:液体二氧化碳从设备冷却水中吸收热量汽化，并降低冷却水温度，减小制冷用氨;同时节约二氧化碳汽化所需蒸汽。
　　设计安装PLC自动控制系统，编写控制程序，实现阀门开关控制、安全操作保护、传感器数据采集、数据运算处理、操作流程控制、触摸屏操作显示等内容。编写触摸屏操作界面，实现手、自动二氧化碳汽化器切换操作。存储近期运行数据、报警信息，以便进行数据分析和状态跟踪。
　　本课题的创新点主要包括:
　　1、二氧化碳汽化最多是通过蒸汽加热法，另外较少采用空气换热汽化的方式。利用二氧化碳压缩机冷却水汽化的方式在啤酒厂内尚属首例。
　　2、编写PLC控制程序的同时采用触摸屏进行人机交互，实现程运行状态显示和操作控制。具有系统操作简单、方便、人机交互直截了当等优点。

目录

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CONTENTS

摘要

缩略词

第一章 绪论

1．1 课题的背景与意义

1．2 二氧化碳在啤酒生产中的重要性及其回收原理

1．3 二氧化碳汽化器发展现状

1．4 本课题的研究内容

第二章 系统总体设计

2．1 机械部分设计

2．1．1 二氧化碳回收汽化系统改进方案比较

2．1．2 二氧化碳回收汽化系统方案选定

2．2 控制部分设计

2．2．1 控制系统整体组成框图

2．2．2 控制系统单元选择

2．3 本章小结

第三章 各子系统设计

3．1 汽化器设计

3．1．1 现有汽化器能力估算

3．1．2 换热器及附属管道设计

3．2 PLC控制设计

3．2．1 PLC程序的总体结构

3．2．2 PLC控制系统硬件选型

3．2．3 PLC控制程序设计

3．2．4 PLC程序的传输

3．3 触摸屏控制设计

3．3．1 概述

3．3．2 触摸屏界面设计

3．3．3 触摸屏程序设计

3．4 本章小结

第四章 系统优化设计

4．1 安全、节能设计

4．2 系统稳定性设计

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

附录A PLC控制部分程序

附录B 触摸屏面板图

附录C 电路图

参考文献

致谢