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      溫度控制是食品和飲料行業(yè)中極為重要的變量。如果控制不好，最好的結(jié)果將是效率損失，最壞的情況是完全無(wú)法使用的一批產(chǎn)品。由于如此高的賭注，生產(chǎn)者往往會(huì)謹(jǐn)慎行事。雖然以這種方式生產(chǎn)產(chǎn)品可確保一致性，但它也限制了工藝的最大潛力。但是當(dāng)保持臨界溫度接近設(shè)定點(diǎn)的高可信度時(shí)，接近安全閾值的能力可以導(dǎo)致產(chǎn)量增加，同時(shí)減少水和蒸汽的使用。
 

      圖2顯示了通常用于食品和飲料過(guò)程的搪玻璃間歇式反應(yīng)器的通用控制系統(tǒng)?？刂苹芈繁仨毐３炙璧淖o(hù)套入口溫度，同時(shí)保護(hù)襯里。加熱/冷卻供應(yīng)可以具有各種分程配置，例如熱/冷集管的控制閥，蒸汽和冷凍水熱交換器的控制閥，或冷卻流體上的控制閥以及可變電加熱。
      許多溫度控制問(wèn)題的根本原因是夾套回路中的非線性，因?yàn)樵诜殖滩呗灾羞x擇不合適的控制閥，不正確的調(diào)整和過(guò)多的死區(qū)。當(dāng)需要加熱和冷卻時(shí)，分程控制可用于維持反應(yīng)器溫度。當(dāng)溫度低于所需設(shè)定值時(shí)，冷卻閥關(guān)閉，加熱閥打開。當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，加熱閥關(guān)閉，冷卻閥打開。
      需要擴(kuò)展可調(diào)范圍的過(guò)程可以使用兩個(gè)或更多個(gè)控制閥。一個(gè)閥門控制通過(guò)較低的工作范圍，第二個(gè)閥門控制通過(guò)較高的工作范圍。一個(gè)例子是蒸餾操作，這將在后面解釋。
 

調(diào)整問(wèn)題解決了：
      有時(shí)問(wèn)題是由閥門和控制回路調(diào)節(jié)不當(dāng)引起的。例如，在一個(gè)工廠，八個(gè)間歇反應(yīng)器的溫度是振蕩的。由于反應(yīng)器設(shè)定點(diǎn)最初為30°C，緩慢振蕩導(dǎo)致夾套連續(xù)交替消耗大量蒸汽和冷凍水。之后，在反應(yīng)堆內(nèi)部發(fā)生放熱反應(yīng)后，夾套控制器輸出開始幾乎全部上下擺動(dòng)。平均能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論上維持反應(yīng)器溫度所需的能耗。夾套環(huán)的更小，更快的振蕩也發(fā)生了。確定的主要問(wèn)題是：
      1.反應(yīng)器溫度控制器調(diào)整不良
      2.夾套溫度控制器調(diào)整不良
      3.夾克分裂范圍邏輯中的死區(qū)過(guò)多
      4.控制閥設(shè)置問(wèn)題
      工廠人員尚未接受現(xiàn)代環(huán)路調(diào)整方法的培訓(xùn)，該方法以所需的速度提供非振蕩響應(yīng)。系統(tǒng)調(diào)整所需的測(cè)試還揭示了分程邏輯和控制閥的非線性。在對(duì)三個(gè)反應(yīng)堆進(jìn)行修正后，僅在不到三個(gè)月的時(shí)間內(nèi)就為該項(xiàng)目節(jié)省了蒸汽。
      在該示例和其他應(yīng)用中，不將控制器設(shè)置與閥特性匹配會(huì)導(dǎo)致若干問(wèn)題。例如，另一個(gè)批次反應(yīng)器中的響應(yīng)太慢，需要兩個(gè)多小時(shí)才能達(dá)到新的設(shè)定值。由于響應(yīng)緩慢，操作員傾向于頻繁地手動(dòng)調(diào)整夾套設(shè)定點(diǎn)，直到達(dá)到正確的反應(yīng)器溫度。這干擾了運(yùn)營(yíng)商的主要職責(zé)，例如質(zhì)量控制抽樣。
      測(cè)試發(fā)現(xiàn)夾克響應(yīng)存在一些限制。冷卻反應(yīng)比加熱快得多。夾克的手動(dòng)步驟測(cè)試還顯示夾套控制器安裝了不合適的衍生物和過(guò)濾值。最后，理想的冷卻響應(yīng)需要冷卻閥中不同的固有流動(dòng)特性。 一旦做出這些改變，操作就會(huì)得到改善。
 

蒸餾操作：
      蒸餾器是用于加熱罐子，罐子或罐子的容器，用于烹飪和消毒食品。精確的溫度控制非常重要，因此蒸餾器中的容器不會(huì)破裂，需要對(duì)容器進(jìn)行徹底加熱以確保沒(méi)有細(xì)菌存活。有時(shí)在該應(yīng)用中使用兩個(gè)閥門。一個(gè)例子是系統(tǒng)需要快速啟動(dòng)，然后進(jìn)行嚴(yán)格的溫度控制。閥門使用分離范圍來(lái)擴(kuò)展應(yīng)用的可調(diào)范圍。第一個(gè)閥門將具有更好的低行程終點(diǎn)控制范圍，最大流量系數(shù)（Cv）與第二個(gè)閥門的下行程控制范圍重疊。第二個(gè)閥與最大Cv重疊，但在低Cv值時(shí)不需要精確控制。雖然食品和飲料反應(yīng)器和過(guò)程中的許多溫度控制問(wèn)題是由于調(diào)節(jié)不良引起的，但選擇正確的控制閥很重要，因?yàn)槿绻刂崎y操作不當(dāng)，則無(wú)需調(diào)節(jié)量就足夠了。
閥門選擇的重要性：
      控制閥的選擇對(duì)于確保高水平的正常運(yùn)行時(shí)間和質(zhì)量非常重要。與溫度控制相關(guān)的控制閥必須能夠快速達(dá)到設(shè)定值，在批量循環(huán)期間保持高精度而不振蕩，并快速響應(yīng)批量設(shè)定值的結(jié)束。具有高可調(diào)范性是優(yōu)選的，但必須與響應(yīng)平衡。一度的溫度變化會(huì)影響質(zhì)量嗎？如果是這樣，應(yīng)考慮具有高度準(zhǔn)確響應(yīng)的控制閥解決方案。蝶閥可提供高可調(diào)范圍，但與分段球閥或截止閥相比，其控制范圍要窄得多。
      在批量操作中，批次之間的時(shí)間對(duì)工廠的盈利能力具有重大影響，因此快速充電時(shí)間是重要的，這可能需要高容量閥門，具有相應(yīng)的較低響應(yīng)。如果只需要快速填充時(shí)間，則可以使用蝶形或全口球閥。如果需要改進(jìn)節(jié)流控制，分段球閥或截止閥是更好的選擇。 如果閥門尺寸過(guò)大，可能無(wú)法達(dá)到所需的精度水平，因?yàn)殚y桿運(yùn)動(dòng)的微小變化會(huì)導(dǎo)致流量發(fā)生很大變化。如果尺寸過(guò)小，準(zhǔn)確性可能是可以接受的，但是如果存在更大的錯(cuò)誤空間，則充電時(shí)間將增加，而沒(méi)有太大的回報(bào)。 分段球閥是兩種應(yīng)用的理想選擇，因?yàn)樗哂懈呷萘亢蛯捒刂品秶?br />       在連續(xù)操作中，例如蒸餾，必須進(jìn)行類似的考慮，但操作范圍通常不是問(wèn)題?；亓骰蛟俜衅鏖y必須對(duì)負(fù)載擾動(dòng)提供穩(wěn)定的響應(yīng)，例如進(jìn)料質(zhì)量的變化。超大尺寸的閥門將提供緩慢的性能并導(dǎo)致高回流率和不必要的能量成本以滿足純度目標(biāo)。相反，尺寸過(guò)小的閥門可能無(wú)法正確響應(yīng)干擾，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的大幅波動(dòng)。無(wú)論控制閥是連續(xù)式還是批量應(yīng)用，了解所需的控制水平對(duì)于工廠性能至關(guān)重要。
閥門規(guī)格：
      食品和飲料行業(yè)中使用的閥門分為兩大類：與食品材料直接接觸的閥門，以及控制蒸汽和水等公用設(shè)施的閥門。 在食品接觸方面，必須考慮各種法規(guī)，例如3A衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)DA 21CFR第177部分和生物加工設(shè)備的ASME BPE。例如，閥門的內(nèi)部必須足夠光滑，以避免捕獲食物顆粒或使細(xì)菌積聚。這通常轉(zhuǎn)化為15至20微英寸算術(shù)平均粗糙度（Ra）的表面光潔度。閥門材料是另一個(gè)考慮因素。將裝飾部件升級(jí)到更高合金可以延長(zhǎng)使用壽命并減少所需的維護(hù)。對(duì)于直接蒸汽應(yīng)用，316SST是標(biāo)準(zhǔn)配置。對(duì)于間接蒸汽，使用合金6的硬面飾板可以延長(zhǎng)使用壽命。
      閥門診斷可用于確保閥門性能不會(huì)隨時(shí)間發(fā)生顯著變化。通過(guò)盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以制定維護(hù)計(jì)劃，并配備正確的零件和備件。這消除了不必要的工作和故障排 診斷可以在連續(xù)操作中在線運(yùn)行，也可以在批次之間脫機(jī)運(yùn)行。
最后的考慮：
為確保為應(yīng)用選擇正確的控制閥，必須考慮所有屬性：
      1.是否需要特定的認(rèn)證？
      2.需要適應(yīng)多大范圍的設(shè)定點(diǎn)？閥門僅在一個(gè)設(shè)定點(diǎn)或多個(gè)設(shè)定點(diǎn)運(yùn)行嗎？
      3.需要多么嚴(yán)格的控制？準(zhǔn)確度是2％到3％還是小于1％？
      4.什么類型的響應(yīng)將促進(jìn)高質(zhì)量和吞吐量？
      5.超調(diào)可以接受嗎？如果沒(méi)有，驅(qū)動(dòng)和附件必須緊密匹配并根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整。
      6.什么是可接受的閥門材料？用于直接接觸食品的不銹鋼是行業(yè)要求，但間接接觸閥又如何呢？
      7.閥門是否對(duì)操作至關(guān)重要，應(yīng)盡早利用診斷來(lái)檢測(cè)潛在問(wèn)題？