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三种碳酸饮料混比机的工作原理及部分故障特例与检修

时间: 2024-06-04 18:08:22 |   作者: 套标机和膜包设备

      每种设备在运作过程中都会遇到故障需要检修,这里只就几个故障特例的检修过程进行描述。

      机器在人机界面上(操作屏)出现“混合比例失调”报警(图中未画出),实验室检测产品糖含量偏低。初步检查过程中未曾发现机器异常。在工业控制器上将糖浆配给值加大1倍后可以开机运行,糖浆配比达到一定的要求,但机器工作不稳定,配比偏差较大。

      机器在生产中出现“混合比例失调”报警,停机时在水输送泵出口视镜二(见图1)内看见较多水泡。

      这种故障与故障特例二相仿,同样是因为有漏真空现象。但特别的是本次故障中输水泵的机械密封完好。由于脱气缸及其周边管道内在生产的全部过程中为“真空”负压状态,一般手段检漏困难。所以最快最直接的方法是退出生产状态(这时所有自动阀都处于关闭状态),手动强制开启(在操作屏上)进水阀并使脱气缸被正压水充满,这样很快发现在输水泵入口管道直角弯头焊接处有水线喷出。焊接补漏后开机正常。

      【摘 要】碳酸饮料生产线中混比机是必不可少的设备之一。文章主要是针对碳酸饮料生产线中常用的几种类型混比机的工作原理及其功能做了详细解释,并列举这3种混比机在工作过程中遇到的特殊故障,阐述了其故障检修方法,对碳酸饮料的实际生产有着重要的指导意义。

      脱气后的水经输水泵输出进入管道,同时经由糖浆泵输出的糖浆进过糖浆流量计及供糖阀和供糖调节阀也进入管道,二者在管道里混合后经由混合碳化泵送入板式热交换器降温(降温是为了后面碳化过程中CO2更好地吸收)。这就完成了糖浆和水的混比过程。

      机器在正常生产的全部过程中忽然出现混合偏差加大并出现不合格产品,经数次重新校正糖度设定值的结果看,偏差无规律,且机器没再次出现任何故障报警。

      检查中发现下料阀(见图2)关闭不正常,虽然阀门监测接近开关已发出阀门关闭好信号,但实际上下料阀关闭的并不正常(时紧时松),这样就造成计量缸内的糖浆漏入混合缸,从而造成混合偏差加大。拆下阀门修理后机器正常。

      图3所示机器在生产时的碳化过程与图1相同,所不同的是这里增加了CO2流量计(见图3)和采用了CO2自动调节阀,机器会依照产品碳化需求由PLC输出4-20mA信号来控制CO2自动调节阀,自动调节CO2进给量。

      在产品缸(见图2)有产品需求时,混合循环阀关闭、送料阀开启,未经碳化的产品由混合碳化泵输出经板式热交换器冷却后进入文氏管,同时CO2经CO2单向阀、CO2供给阀、CO2自动调节阀进入文氏管在这里对产品做碳化,碳化后的产品进入产品缸完成碳化。与图一机型不同的是图二中CO2的供给不是手动调节,它是依照产品要求的设定值自动调节CO2流量的,提高了CO2在产品中的含量精度。

      机器采用了糖跟随产品的自动控制方式,一旦在工业控制器上设定好产品的糖度后,糖浆的进给量将由产品的流量决定。产品流量计和糖浆流量计测得的产品流量和糖浆流量数值同时送到工业控制器,工业控制器通过计算后输出4~20mA信号到糖浆调节阀的阀门定位器控制糖浆调节阀的开度,从而控制糖浆的进给量,达到安产品要求的混合配比度。

      第2步是供水,供水阀及供水调节阀的工作状况与供糖完全相同。需要指出的是供水过程是在供糖过程完全结束后才开始的,输水泵在供水阀及供水调节阀开启前已启动完毕。同样输水泵在供水阀及供水调节阀关闭后才停止。当供糖及供水过程结束后下料阀自动打开,在计量缸中配比好的产品在重力的作用下流入混合缸。这时如果产品缸内没有产品需求(产品缸内的液位传感器没有检测到产品需求信号),则混合循环阀开启,送料阀关闭,未经碳化的产品经碳化混合泵输出通过板式热交换器冷却后回到混合缸。混合配比过程完成。

      图1所示为一条易拉罐碳酸饮料生产线罐/h)所配的混比机原理简图,其生产速度为28000 L/h。该机采用的是连续混比的生产方式。

      一般来说碳酸饮料混比机工作过程分为3个步骤:脱气、混比、碳化,现说明如下。

      碳酸饮料中CO2含量是一个重要的质量指标。有证据和有关的资料表明,水中溶解1单位体积空气将使水中少溶解50同单位体积的CO2。另外,氧气能使饮料变质。所以碳酸饮料的混比过程的第1个步骤是脱气。如图1所示,首先饮(料)用水进入脱气缸(下部),同时真空泵开启抽真空,水循环泵开启将水由脱气缸下部送入脱气缸上部并通过右边管道到达下部,这时如果输水泵已开启,则脱气后的水将进入混比阶段。如果输水泵还未启动则到达右边下部的水漫过隔板进入脱气缸左边(下部)并再由水循环泵送到脱气缸上部,这样就实现对水的真空脱气循环。

      机器在生产中出现“混合比例失调”报警,停机时在水循环泵出口视镜一(见图1)内看见较多的雾状水泡。

      这种故障现象通常为泵的机械密封磨损造成漏真空,使得水循环泵输出水量减少造成的。但本次故障中泵的机械密封并未发现磨损情况,而是机械密封压紧弹簧因疲劳导致其弹力下降使得密封效果下降造成。更换压紧弹簧后机器正常。

      机型三在生产时糖浆和水的混合方式与机型一相同(见图3),都是糖浆经过糖浆调节阀调节后和来自输水泵的水在管道里混合。机型三没有产品流量计,它在水管道上装了一只水流量计。它的混比控制过程不同于机型一是“糖跟随产品”,而是“糖跟随水”,也就是说糖的进给量是由水的流量大小决定的。机型三的糖浆泵还采用了变频调速(图中未画出),这更加提高了糖浆配给的精度。该机的控制部分也与机型一不同,这里将所有流量计的信号都输入到PLC进行计算,糖浆调节阀的动作也是由PLC进过计算后输出的4-20mA信号控制的。这样的设计结构和控制方式降低了每次消毒后首次开机时的糖浆损耗,降低了生产的全部过程中配比的瞬时偏差,也更加提高了产品质量。

      在维护修理过程中,要求充分理解设备的工作原理,找到并掌握判断问题的正确方法,做到有的放矢,这样即便是再疑难的问题也会迎刃而解。

      [1]姜小清.碳酸饮料配比混合灌装机的研究[J].食品制造业科技,2005(5):126-127.

      [2]贺稚非,李洪军.软饮料工业发展的新趋势[J].四川食品制造业科技,1994(3):25-26.

      在生产过程中依照产品的CO2含量要求,调节CO2手动调节阀,同时目测机械式CO2流量计,使得CO2达到产品要求的流量。一定流量和压力的CO2通过文氏管对经过冷却的并流过文氏管的产品做碳化后由碳化泵送到产品缸。

      ①当后续设备的工作不正常而造成该款机器频繁启停时,易造成混合配比偏差加大。

      见图2,第1步是供糖,供糖阀及供糖调节阀同时打开,由于糖浆缸在机械位置上高于计量缸,所以糖浆在自身重力的作用下流向计量缸,当计量缸内液位接近产品要求的设定值时供糖调节阀自动关闭,这时糖浆通过供糖调节阀内的小孔以较小的流量继续流进计量缸,在计量缸内的液位达到产品要求的设定值时机器自动关闭供糖阀停止供糖。

      随着我们正常的生活水平的提高,各种饮料已成为人类生活的基本需求,碳酸饮料也不例外。碳酸饮料生产线不论在生产速度和新技术的应用上也有着不断的提高。一条碳酸饮料生产线通常由混比机、灌装机、产品输送带、包装机、码垛机等基本设备组成。下面就碳酸饮料生产线种机型混比机的工作原理及部分故障检修特例进行阐述。

      ②每个自动阀都装有监测接近开关(图中未画出),当某阀发生故障时机器自动报警停机,同时在友好的人机界面上有准确的故障提示。

      [3]黄晓生.饮料混合机控制管理系统研究与改进[D].广州:广东工业大学,2005.

      [4]姜小清.碳酸饮料配比混合灌装机的研究[J].食品制造业科技,2005(5):126-127.

      [5]蔡云升,刘建中.碳酸饮料生产中的碳酸混合机[J].食品制造业,1993(3):16-18.

      [6]黄晓生,何汉武.饮料混合机改进设计研究[J].机床与液压,2003(1):109.

      图2所示为一条PET瓶碳酸饮料生产线瓶 /h)所配的混比机原理简图,其生产速度为25000 L/h。该机采用批量混比生产方式。

      本机型和图1所示机器的脱气过程不同的是没有循环过程,脱气缸一旦进满水就自动关闭进水阀停止进水。其他原理相同,这里不再赘述。

      根据故障现象判断,2台电磁流量计(产品及糖浆)中可能有1台出现计量问题(虽然流量计并未出现不正常报警提示)。从图1中能够准确的看出,只要供水阀(输水泵出口)不开启,则糖浆流量计和产品流量计在管路中是串联状态,所以最直接简单的方法是用饮料用水接入糖浆缸,同时在操作屏上手动强制开启糖泵(该机器供糖泵的流量为7000 L/h)、供糖阀、供糖调节阀(供糖调节阀开启到100%)。由于供糖泵并未使用变频器调节转速,所以其输出的水量基本恒定为7000 L/h,这时观察两台流量计发现产品流量计显示为7000 L/h左右而糖浆流量计则在3500 L/h左右,糖浆流量计比产品流量计的检测结果小了50%,这与前面提到的“将糖浆配给值加大1倍后可以开机运行”的现象吻合。据此判断糖浆流量计有问题,更换糖浆流量计后设备正常运行正常。

      ②与图2机器相同,在每个自动控制阀上都装有监测接近开关对阀的工作状态进行监测。同时友好的中文人机界面使维护更加简便。

      ③与图1不同的是本机使用的流量计均为科氏力双管质量流量计,并非图一机器使用的电磁流量计。提高了设备配比精度和稳定度。

      综上所述,为达到理想的碳化效果,3种机型无一例外地采用了真空脱气、冷却、文氏管射流技术对产品做碳化,而非表面吸收式。混合过程也在向快、稳、精快速地发展。随着科学技术的发展进步和各种先进的技术及元器件的使用,碳酸饮料混比机技术获得了前所未有的发展,这提高了机器的生产速度、生产精度和工作稳定度,从而也提高了整条生产线所示为另一条PET瓶碳酸饮料生产线瓶/h)所配的混比机原理简图,其生产速度为52000 L/h。该机与图1所示设备相同都采用了连续混比的生产方式,在机械结构上比图一少了一个上部的脱气缸。

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