Автоматизація технологічних процесів�Лекція 13

Автоматизація доїльних установок та машин первинної обробки молока

​

1. Автоматизація машинного доїння корів
2. Автоматизація первинної обробки молока

3. Автоматизація установок для пастеризації .

4. Автомат для вимикання вакууму доїльної установки

Машинне доїння корів

• Машинне доїння підвищує продуктивність праці в 2...5 разів, але пред'являє

особливо жорсткі вимоги до дотримання технологічного режиму.

• При зниженому вакуумі корови можуть повністю не видоїти, а при

підвищеному – збільшується небезпека захворювання маститом.

• Для доїння в стійлах використовуються установки типу АДМ, АД, ДАС і в

спеціальних залах (УДТ, УДА, УДЕ).

• Доїльний агрегат з молокопроводом АДМ-8А забезпечує крім власне

видоювання тварин транспортування молока в молочне відділення,

індивідуальний і груповий облік удою 50 тварин, фільтрацію, а також

охолодження і збір молока в ємності для зберігання.

Автоматичне

регулювання

вакууму

Промивка і дезінфекція молочної лінії

Вимірювання

(дозування)

надою

Пристрої доїльної установки

Облік молока

Автоматичний регулятор вакууму

1 – клапан; 2 – вакуум-провід;

3 – індикатор кількості

інжекційного повітря;

4 – пружина;

5 – прозорий ковпак;

6 – масло ;

7 – демпферні шайби;

8 - вантаж;

Регулятор вакууму

Автоматичним регулятором вакууму є регулятор прямої дії, що настроюється на розрідження 45 кПа. При включенні вакууму перепад тиску, що діє на клапан 1, врівноважується набором вантажів 8, підвішених на пружині 4. При зміні тиску у вакуум-проводі 2 клапан 1 опускається або піднімається вгору, зменшуючи або збільшуючи підсос атмосферного повітря між корпусом і клапаном. Через прозорий ковпак 5 регулятора по положенню вантажів можна оцінити запас продуктивності вакууму. Для гасіння коливань регулюючого органу служать дві демпферні шайби, сполучені з вантажем і занурені в шар масла так, щоб між ним і вантажем залишався зазор 8...12 мм.

Продуктивність повітряної системи можна оцінити по кількості інжекційного повітря, що вимірюється прапорцем індикатора 3. Прозорий корпус індикатора має три мітки, відповідно потоку повітря 5, 10 і 15м3/год.

Автоматичний дозатор молока

1 – лічильник;

2 – сильфон;

3 – отвір;

4, 9 – приймачі молока;

5 – поплавок;

6 – шайба;

7 – клапан;

8 – мірна камера;

10 – трубка

Автоматичний дозатор молока

• Автоматичний дозатор молока розрахований на вимірювання надою групи корів, закріплених за одним доярем. Дозатор працює в таких режимах.
• 1. Наповнення мірної камери. Молоко поступає в мірну камеру 8 через приймач молока 4 і шайбу 6. По мірі наповнення камери 8 поплавок 5 спливає і відсікає мірну камеру 8 від приймача молока 4. При цьому отвір 3 сполучає внутрішню порожнину трубки 10 з атмосферою, а сильфон 2 під тиском атмосферного повітря вмикає лічильник 1.
• 2. Спорожнення мірної камери. Під тиском атмосферного повітря молоко з мірної камери 8 витісняється в збирач молока 9. По мірі опускання поплавка отвір 3 роз'єднується з атмосферою, вакуум в збірнику молока відновлюється і починається новий цикл заповнення мірної камери.
• Погрішність дозатора +1,5% при продуктивності 12 кг/хв.

Груповий лічильник молока

1 – приймач молока;

2 – поплавок ;

3 – насос молока;

4 – запобіжна камера;

5 – регулятор вакууму;

6 – вакуум-провод

а – груповий лічильник молока; б – автоматичне управління молочним насосом

• В груповому лічильнику молока при кожному подвійному ході важеля спрацьовує магнітокерований контакт (геркон) лічильного приладу, що вимірює надій за об'ємом лотка і числом спрацювань контакту.
• На великих молочних комплексах облік молока ведуть за числом включень молочного насоса 3 (б).
• По мірі заповнення ємності 1 приймача молока спливає поплавок 2, в який вмонтований постійний магніт. Останній керує декількома герконами, встановленими на висоті, що відповідає дозам: 5, 10 та 15 л. При наборі відповідної дози молока контакти геркона замикаються і включається насос молока 3. Після відкачування порції молока насос автоматично вимикається. Далі процес повторюється.

​

Операції автомата промивання

Циркуляційне промивання і дезінфекцію молокопроводів після закінчення доїння

Прополіскування молокопроводів холодною водою перед доїнням

Просушування молокопроводів теплим повітрям після видалення залишків миючих засобів

Прополіскування молокопроводів теплою водою в кінці циклу промивання

Відключення вакууму і командного апарату

Короткочасне включення молочного насоса в кінці просушування для видалення залишків води із збірника молока

Послідовність дій технологічного процесу доїння на автоматичній установці УДА-16

Впускання корів

Підготовка доїльної установки до доїння

Обмивання і обтирання вимені

Включення дозатора комбікормів

Включення доїльного апарату

Контроль стану сосків

Надягання доїльних верстатів на соски вимені і доїння

Фільтрація молока

Облік надою

Промивка і дезінфекція молокопроводів

Охолодження молока

Доїння на агрофірмі

Доїльний зал

агрофірми

Ємкості для

охолодженого

молока

Схема керування доїльним апаратом

1 – повітровід чистого

повітря;

2 – циліндр додоювання;

3 – циліндр виводу доїльного апарату з-під корови;

4 – вакуум-провід;

5 – кран; 6 – скоба;

7 – пневмодатчик; 8 – затискач;

9 – молокопровід;

10 – технологічний вакуум-провід;

11 – калібрований отвір;

12 – поплавок; 13 – клапан;

14 – головка; 15 – пульсатор;

16 – доїльний апарат.

Схема керування доїльним апаратом з маніпулятором МД-Ф-1

• Основний функціональний вузол автомата управління – пневмодатчик 7. У початковому положенні головка 14 упирається в скобу 6 і малі дози молока поступають в камеру датчика, звідки виливаються через калібрований отвір 11 в молокопровід 9. При наростанні потоку молока поплавок 12 спливає і звільняє скобу 6, яка під дією власної маси відкидається вправо. З цієї миті починається автоматичний контроль за процесом доїння.
• При зменшенні інтенсивності потоку до 400 г./хв. головка опускаються вниз, відкриваючи отвір каналу штуцера головки циліндра 2, забезпечуючи механічне додоювання

Схема роботи пневмодатчика маніпулятора

а – вихідне положення; б - початок контролю за доїнням; в – додоювання ;

г – зняття доїльного апарату;

1 – головка пневмодатчика; 2 – плунжер; 3 – скоба; 4 – штуцер переливний; 5 – корпус;

6 – поплавок; 7 – голка; 8 – отвір зливу молока; 9 – клапан; 10 – штуцер входу молока;

11 – повітряний отвір; 12 – штуцер постійного вакууму

Автоматизація установок пастеризації

• Робота установки при знижених температурах пастеризації розширює діапазон можливих режимів експлуатації пастеризатора і знижує швидкість утворення «пригару» на поверхні пластин, що вимагає періодичного очищення пастеризатора.
• В процесі пастеризації молоко проходить послідовно першу секцію регенерації, сепараційну очистку , другу секцію регенерації, секцію пастеризації, витримувач, знову першу і другу секції регенерації і, нарешті, секцію охолодження.
• Агент нагрівання – пара, що нагріває в бойлері воду, яка використовується потім в секції пастеризації.

• Процес первинної обробки молока включає операції його очистки, пастеризації при 62...90оС, охолодження до 5...10^оС.
• Мета пастеризації – знищення мікроорганізмів, що містяться в молоці.
• Мета охолодження – збільшити термін зберігання продукту

Миттєвий

(при 85...90°С)

Тривалий (300с. при 90°С) для стерилізації молока від хворих корів.

Короткочасний (20с. при 2...76оС)

Режими пастеризації

Схема автоматизації пастеризатора

• 1 – зрівнювальний бак: 2 – молочний насос; 3 – регулюючий клапан; 4, 6 – перша та друга секції регенерації; 5 – відцентровий очищувач молока; 7 – секція пастеризації; 8 – інжектор; 9 – бойлер; 10 – насос гарячої води; 11 – перепускний клапан; 12 – витримувач; 13 – лінія повернення не повністю пастеризованого молока; 14 – секція охолодження.
• Режим пастеризації підтримується ПІ-регулятором (ТС1), який керує потоком пари до бойлера. При температурі пастеризації нижче встановленого рівня (TIR2) відкривається клапан 11, по лінії 13 що повертає молоко в зрівнювальний бак на повторну пастеризацію. Для виключення таких повторних режимів роботи використана схема пропорційного зменшення витрати молока при зниженні температури пастеризації. Цю функцію виконує П-регулятор (ТС3), який керує регулюючим клапаном 3 на лінії молочного насоса 2.

Охолодження води на молочних фермах

Водоохолоджувальні установки призначені для охолодження води, яку використовують на молочних фермах і комплексах при зберіганні молока в проточних і ємнісних охолоджувачах.

Фригаторна

установка

• отримує холод за рахунок танення льоду або суміші льоду з сіллю. Тала вода або розсіл подається насосом в молочний охолоджувач, відбирає теплоту від молока і повертається в зрошувальну льодову камеру фригатора. Зрошуючи лід, тепла вода викликає його танення. Охолоджена вода знов подається в охолоджувач.

Компресорна

установка

• не вимагають зимових заготовок льоду і влаштування складів льоду. Вони складаються з компресора, конденсатора, ресивера, теплообмінника і терморегулюючого вентиля (ТРВ). Останній є основним елементом автоматизації компресорних холодильних машин. Терморегулюючий вентиль призначений для пониження тиску (дроселювання) і регулювання витрати рідкого хладагенту, що поступає в охолоджувач з ресивера конденсатора.

Як збільшення так і зменшення кількості хладагенту, що надходить в охолоджувач, знижує холодильну потужність установки. Переповнення охолоджувача призводить до того, що не весь агент встигає випаруватися і частина його поступає в компресор в рідкому виді знижуючи продуктивність компресора.

Схема терморегулюючого вентиля

Схема терморегулюючого вентиля із внутрішнім вирівнюванням

1 – термобалон ;

2 – капіляр ;

3 – камера над мембраною;

4 – мембрана ;

5 – клапан ;

6 – пружина ;

7 – регулювальний гвинт,

8 – випарник

• Ступінь заповнення випарника холодоагентом характеризує температура пари на виході з нього t_вих. Чим менше заповнення випарника, тим більше перегрів пари на частині випарника, що залишилася.
• При збільшенні t_вих зростає тиск в герметичній системі, заповненій тим же холодоагентом або іншою речовиною з низькою температурою кипіння, що включає термобалон 1, капілярну трубку 2 і камеру 3 між корпусом ТРВ і мембраною 4.
• Переміщення мембрани донизу збільшує надходження у випарник рідкого хладагента з ресивера за допомогою дросельного клапана 5.
• Із-за зниження тиску рідкий холодоагент стає перегрітим, він скипає і, поступово випаровуючись, відбирає теплоту у охолоджуваного продукту (або у проміжного холодоносія – розсолу).
• При зменшенні навантаження знижуються температура пари t_вих, тиск в герметичній системі і подача хладагенту.

• Автомат для вимикання вакууму доїльної установки
• Електронний датчик складається з металевого корпуса, уловлювача молока та електрода. У верхній частині уловлювача в кілька отворів, через які молоко надходить в уловлювач, а в нижній частині - один калібрований отвір, через який воно витікає з уловлювача.
• Автомат для вимикання вакууму працює слідуючим чином. На початку доїння перемикач SА ставлять в положення 1. При цьо­му через розмикаючий контакт проміжного реле КV2 одержить живлення сигнальна лампа НL і сигналізуватиме про готовність установки до роботи. Потім натисканням на кнопку SВ подають напругу на котушку проміжного реле КV1. Воно спрацьовує і своїм замикаючим контактом вмикає в електромережу котушку електромагнітного клапана УА. Клапан відкривається і з’єднує доїльний апарат з вакуум-проводом. Починається процес доїння. При цьому молоко з доїльного апарата по трубопроводу надходить у датчик, де розподіляється на два потоки. Основна частина молока стікає по зовнішній стінці уловлювача на дно датчика і з нього патрубком спрямовується у молокозбірник, а друга невелика частина проходить через отвори в уловлювач. Сумарна площа отворів більша від площі каліброваного отвору, тому молока в уловлювач надходить більше, ніж витікає з ньо­го, і уловлювач заповнюється молоком.

​

Рис. 8 К о н с т Р у к ц і я електродного датчика

1-випускний патрубок, 2- корпус, 3- отвори, через які молоко надходить в уловлювач, 4- уловлювач молока, 5 - впускний патрубок; 6 – електрод, 7 - калібрований отвір.

Рис. 9 Принципова електрична схема автомату для вимикання вакууму доїльної установки

• Коли рівень молока в уловлювачі досягне заданого значення замкнеться контакт SL1 і через випрямляч VD одержить живлен­ня котушка проміжного реле КV2. Замиканням замикаючого кон­такту КV2 шунтується замикаючий контакт КV1, чим запобігається вимикання електромагнітного клапана при вими­канні реле КV1, а розмиканням розмикаючих контактів вимикаються реле КV1 і сигнальна лампа НL. Погасання лампи свідчить про те, що відбувається процес доїння. Якщо з будь-яких причин надходження молока припиниться, то доїльний апарат не вимкнеться доти, доки молоко не витече з уловлюва­ча через калібровочний отвір і не розімкнеться контакт SL1. Якщо ж за цей час (5 - 7 с) надходження молока не відновить­ся, то контакт SL1 розімкнеться, котушка реле КV2 втратить живлення, воно повернеться у вихідне положення, розімкне свій замикаючий контакт у колі котушки електромагнітного клапана УА. Електромагнітний клапан перекриє вакуум і доїль­ний апарат автоматично вимкнеться.
• Крім вмикання і вимикання доїльних апаратів схемою перед­бачено автоматичне керування процесом миття доїльних ста­канів і молокопроводів. Миття здійснюється так. Після доїння доїльні стакани опускають у промивальний бачок, заповнений мийним розчином і перемикач SА ставлять в положення 2. При цьому котушка проміжного реле КV2 одержить живлення, воно спрацює і своїм замикаючим контактом увімкне котушку елект­ромагнітного клапану УА. Клапан відкриється і під дією вакууму мийний розчин через доїльні стакани надходитиме у моло-козбірник, в якому встановлені електродні датчики нижнього і верхнього рівнів. Коли розчин досягне верхнього рівня, замк­неться контакт SL2 і через нього та резистор R1 утвориться електричне коло, яке зашунтує котушку реле КV2. Реле повер­неться у вихідне положення і розмиканням свого замикаючого контакту позбавить живлення котушку електромагнітного клапа­на УА. Клапан закриється. Під дією атмосферного тиску мийний розчин буде подаватися в молокопровід. Коли рівень розчину знизиться і розімкнеться контакт SL3, реле КV2 знову ввімкнеться. Процес промивання продовжуватиметься доти, доки з схеми керування не буде знята напруга