1、毕 业 设 计 说 明 书题目 ： 牛奶喷雾干燥控制系统设计姓 名 ： 王森学 号 ： 1320301077指导教师 ： 曲瀛专业年级 ： 自动化2013 级所在学院和系 ： 化工学院化工机械系完成日期 ： 2017 年 06 月 01 日答辩日期 ： 2017 年 06 月 02 日牛奶喷雾干燥控制系统摘 要随着人口的急剧增长，新生儿的出生率越来越高，新生儿的奶粉销量也大大增长。由于奶粉较乳液更容易储存和运送，在我国的奶制品生产的总产量中，有约 80%的产量是奶粉的生产。喷雾干燥设备有可直接由溶液或浓缩乳液制得颗粒大小或接近粉状的产品，且粉末性质能得到保障，干燥范围广，又能实现自动化生产，所
2、以是奶粉生产普遍运用的方法。因此为提高牛奶液体干燥的速度，质量，提高牛奶液体转变为成品的生产效率，需要一套稳、准、快的喷雾干燥控制系统，最终设计选用模糊控制来增强系统的稳定性及快速性。考虑到在线测量装置的经济性和必要性，选择以旁路空气流量作为调节变量，旁路空气经与热空气混合后，再通过通风管道进入干燥机的控制方法，使出口温度稳定在一定范围内。整套喷雾干燥控制装置主要有：牛奶喷雾装置，空气加热装置，干燥装置，温度控制装置等组成。 关键词：喷雾干燥，奶粉，温度控制，干燥塔DESIGN OF MILK SPRAY DRYING CONTROL SYSTEM AbstractWith the rapid
3、 growth of the population, the birth rate of newborns is getting higher and higher, the sales of newborn milk powder is also greatly increased in Chinas dairy production, milk production accounts for about 50% of the total dairy production, Milk powder for storage and transportation. Spray drying eq
4、uipment can be directly from the solution or suspension of ingredients made of uniform powder products, and the nature of the powder is guaranteed, a wide range of drying, but also to achieve automated production, it is commonly used in milk powder production methods. Therefore, in order to improve
5、the speed of milk liquid drying, quality, improve the milk liquid into the finished product production efficiency, the need for a stable, quasi-fast spray drying control system.Taking into account the economics and necessity of the on-line measuring device, the bypass air flow is selected as the adj
6、ustment variable, the bypass air is mixed with the hot air and then passed through the ventilation pipe into the control method of the dryer so that the outlet temperature is stabilized within a certain range Inside. The whole set of spray drying control devices are: milk spray device, air heating d
7、evice, drying device, temperature control device and so on.Key words: Spray dry, Milk powder, Temperature control, Drying tower目录 1绪 论 .11.1 引言 .11.2 牛奶喷雾干燥控制系统的背景 .11.3 牛奶喷雾干燥控制系统的国内外发展概况 .11.4 牛奶喷雾干燥控制系统的研究意义 .22系统整体方案设计 .32.1 系统方案选择 .32.2 系统基本结构 .52.2.1 送风模块与加热模块 .62.2.2 干燥模块 .62.3 系统工作原理 .73模糊控制
8、算法设计 .93.1 模糊控制原理 .93.2 喷雾干燥控制系统仿真 .93.2.1 干燥系统传递函数建立 .93.2.2 传统 PID 控制模型建立 .103.2.3 模糊控制模型建立 .114硬件设计 .154.1 系统硬件基本组成 .154.1.1 PLC 硬件选型 .154.1.2 测温元件及变送器的选用 .194.1.3 过程检测控制仪表的选用 .204.1.4 调节阀的选用 .214.1.5 继电器选型 .225软件设计 .245.1 控制器程序设计 .245.2 调节函数设定 .255.3 PLC 梯形图 .256抗干扰设计 .306.1 干扰来源及成因 .306.2 抑制干扰方
9、法 .30结 论 .32参考文献 .35致 谢 .37附录 1 仿真图 .39青海大学本科毕业设计：牛奶喷雾干燥控制系统0 青海大学化工机械系 1绪 论1.1 引言随着我国二胎政策的开放，我国新生儿的出生率越来越高，婴幼儿的奶粉的需求也大大增加，奶粉生产效率将需要进一步提高，衍生的品种也将越来越丰富，以满足不同人群的营养所需。在我国所有奶制品的生产中，由于奶粉更容易储存和运输的原因，有 80%的产量是奶粉的产量，而喷雾干燥设备可直接由溶液或悬浮液制得成分均匀的粉状产品，且粉末性质得到保障、干燥范围广，又能实现自动化生产，所以是奶粉生产普遍运用的方法。奶粉的生产设备及控制系统由生产工艺决定，但先
10、进的设备和控制系统又可改变奶粉的生产工艺。喷雾干燥需要消耗大量的能量，且由于奶粉质量要求非常高，产品的湿含量波必须稳定在很小的范围内，干燥温度需要严格控制，因此干燥设备的选型及控制系统的设计将直接影响产品的质量 1。1.2 牛奶喷雾干燥控制系统的背景 在越来越注重生活质量和物质享受的现代，母乳喂养的婴幼儿已经越来越少，特别是在城市中，家庭主妇越来越少，很多母亲都是有自己的工作，而婴幼儿一天需要进食 6 次，以致很多母亲无法随时在自己孩子的身边喂养，而奶粉的便携性和随用随冲，让很多家庭都选择用奶粉来代替母乳喂养。近年随着我国二胎政策的开放，新生儿的出生率大大增加，奶粉的需求量也大大提高，婴幼儿作
11、为奶粉使用最多的一类群体。一方面，婴幼儿由于本身代谢系统尚未完全发育，不能食用五谷杂粮，只能通过食用流性食品来补充身体所需的各种营养；另一方面，婴幼儿处于身体和智力发育最为迅速也是身体最为脆弱的时候，且在这一关键时期营养摄入的数量和质量将对其以后的人生形成重大影响。据中国国家统计局 2017 年 1 月 20 日公布的数据显示，中国 2016 年全年新增人口 1786万人，比 2015 年多 131 万人。新生儿的奶粉销量也大大增加，每个新生儿每年大约需要 43.5 千克的奶粉，中国每年只新生儿的奶粉量就达 77691000 千克，也就是 77691 吨，而这数据仅仅是新生儿一年的奶粉量。奶粉主要是由牛奶干燥制得，为提高牛奶液体干燥的速度、质量，提高牛奶液体转变为成品的生产效率，需要一套稳、准、快的控制系统，喷雾干燥设备可直接由溶液或悬浮液制得成分均匀的粉状产品，且粉末性质得到保障、干燥范围广，又能实现自动化生产，所以是奶粉生产普遍运用的方法 2。1.3 牛奶喷雾干燥控制系统的国内外发展概况喷雾干燥机在 1901 年被首次应用于奶粉工业的生产，在 1920 年才真正用于奶粉工业的生产，1940 年以后才被我国引进投入使用。喷雾干燥机最初的结构形式是压力箱式(卧式) ，物料的雾化为双流体式，能量需求量大。到 1958 年，我国的轻工部在东北推广畜力小型压力式喷雾干燥法生产
