对啤酒杀菌机进行节能改造

钟卓华

(韶关市第二技师学院，广东 韶关 512000)

0 引言

现有啤酒厂的瓶装啤酒，基本上采用隧道式热力杀菌机进行杀菌，杀菌进程需要消耗大量的水、蒸汽。运用PLC变频技术对杀菌机进行水平衡节能改造，将节省大量水、蒸汽。韶关活力啤酒厂共有二条瓶装啤酒旧生产线，用该技术进行节能改造，能有效降低运行成本，将产生良好的经济和社会效益。

1 改造原因

现有技术的杀菌机，一般包括升温区，恒温区、降温区水箱。为实现热能合理利用,升温区与降温区水箱之间通过循环水泵相互对流，国内大部分杀菌机技术是采用德国H＆K公司技术发展而来的。如果对应的水泵能力平衡状态下，对应水箱的水位高度相同，平衡管内的水处于静止状态，杀菌机消耗水、汽量较低，如果达不到这一平衡状态，其间通过水平衡管连接使各水箱水位高度相同，平衡管内的水处于静止状态，如果一部分水是通过平衡管交换，那这部分热量将损失掉。而且升温区水箱和降温区水箱内部还存在类似的问题，因为升温区和降温区水箱各分为三个内部相连的小水箱组成，其分别由各自的管式换热器加热，其目的是使瓶内啤酒通过该区域时温度逐步升高，以防止瓶子在热冲击下产生热应力而导致裂纹。当某一个水箱的某一参数变动引起水温上升，由偏离工艺参数设定值，该水箱的供水系统将自动向水箱内注入冷水降温，使水位液面升高，这一升高的液面破坏了与其他水箱的静态液面，水通过平衡管流向其它水箱，使其他水箱的水温降低，造成换热器自动调节补充蒸量。与此同时被加热的水由于液面升高从溢流管排出，造成水热同时流失。

2 改造原理

现有升温区和降温区水箱的水位平衡是用平衡管平衡的，水平衡的原理是由水箱中水位差的压力来实现。改造后的水箱水位平衡通过PLC控制变频器调速来控制水流量。去掉传统杀菌机使用的水平衡管，采用可安装变频电机水泵的单向阀控制的循环管，水泵流向是降温区泵指向升温区，因为杀菌机是要利用降温区的水温对升温区的啤酒进行升温的过程，这样才能最大的减少能量的流失。对升温区水箱和降温区水箱之间的水位平衡信号通过各自水箱的压力传感器采样、变送，传输给模拟量输入和输出模块。模拟量输入模块把传感器采集来的信号传送分别给模拟量1通道输入寄存器D50和模拟量2通道输入寄存器D100，给PLC提供PID运算指令所需的各水箱反馈信号。PID把运算后的差值数据放入模拟量1通道输入寄存器D200，最后由模拟量输出模块控制变频装置改变电机转速，达到调节水泵供水能力，自动保持水箱之间水位平衡，杜绝了杀菌机水箱之间平衡管内的水流动，减少了水平衡流动造成的热能损失，同时降低流水量和热能损失，达到节省用水用汽量的目的。

3 改造方案

系统主要由三菱公司的FX2N—48ER PLC一台；三菱公司FR—A740—7.5K—CH变频器一台；PTJ204压力传感器/变送器二个；7.5KW循环水泵一台，三菱FXon—3A模拟量输入和输出模块组成。升温区水箱和降温区水箱各用水信号管连接，信号管上安装传感器、变送器。在安装平衡循环水泵之前，先要调试升温区及降温区循环水泵的扬程，可在空载时工频进行调试，做到空载工频时升温区水箱水位和降温区水位基本相等，这样节能效果更好。PLC及变频装置可在循环回路中安装。改造示意如图1所示：

图1 水平衡系统图

3.1 水平衡PLC I/0分配表（表1）

表1 I/O分配表

3.2 PLC程序（图2）

图2

4 结束语

利用PLC、变频器对杀菌机升温区与降温区水箱水平衡改造，杀菌机的用汽、用水量将大幅降低，为了防止水箱中的循环水受暴瓶或没盖好瓶盖的啤酒产生酵母菌污染水体，每天可定时添加适量的碱水抑制酵母菌生长，也可以更换水箱中的循环水，改造后一般每天可节水40%，蒸汽30%，改造所需要的投资比较少，投资回收快，对于水资源紧缺的地区或企业，可有效缓解对水源的需求，具有良好的实用价值和社会效益。

［1］陈浩，编.三菱PLC、触摸屏及变频器综合运用[M].中国电力出版社，2007.

［2］三菱电机株式会社.三菱电机变频调速使用手册[Z].

［3］刘守操，编.FX系列可编程序控制器与变频技术[M].广东省电工技能鉴定所，1999.