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【行业知识】啤酒厂的综合自动化管理系统(上)

啤酒厂的综合自动化管理系统(上)



    啤酒工厂智能化系统的功能结构

    啤酒智能化工厂的系统结构一般由下列功能结构组成:(1)决策层:掌控企业的战略管理。它包括目标管理、决策支持、项目规划、战略管理、评价系统、信息查询等;(2)管理层:它包括生产技木管理、采购管理、销售管理、仓储管理、、客户管理、供应链、资源计划、物料管理、人力资源、基础数据等;(3)执行层:主要包括工厂模型、计划排产、作业调度、生产跟踪、效能管理、能源管理、质量管理、设备管理、过程监控、班组管理等系统数据采集;(4)控制层:基层自动控制系统。包括制麦自控系统、原料处理及糖化自控系统、发酵自控系统、过滤控制系统、CIP控制系统;公用工程(包括水、电、蒸汽、空气、CO2、冷媒)等自控系统。

    啤酒智能化工厂系统的控制流程是:现场层通过对现场测定的数据(如原料进仓及粉碎、糖化、发酵、过滤、CIP及包装线和产品岀入库仓贮等)等基础数据进行采集,通过服务器反馈到控制层,再通过视频监控反馈到执行层。管理层通过执行层掌握全厂生产综合情况,再向决策层提岀报告,由决策层掌控全厂生产综合情况,确定阶段性生产和全年生产任务,并做出下年度目标规划、确定新的战略部署。而决策层随时可以抽查基层生产数据,以作为战略部署的参照。

    啤酒厂综合自动化管理的作用

     对生产过程的控制:通过对各生产工序的自动控制,来提高啤酒质量、增加产能、降低消耗、减少人员。对原材料及能源消耗的控制:对水、电、风、汽、冷等生产资源消耗量进行统计,建立考核制度,从管理上实现节能降耗。视控结合监控:采取视频监控系统与自动化控制系统相结合的生产管理模式,基本实现无人值守,减少人力资源的投入,降低生产成本。运用综合手段:利用信息、计算机、网络等技术,规范企业管理,提高工作效率,降低运营成本,实现从原料采购、生产到销售终端各环节的高效运作。

    啤酒厂自动化主要控制点

目前,国内大多数大型啤酒厂已建立了计算机网络基础设施、构建了基础的信息运输平台和基本的网络办公环境,建立了关键职能部门的管理信息系统,已经把企业内部的管理信息系统、生产经营系统、质量保证系统及网络数据系统有机地高度集成;并且充分利用产品数据管理软件,建立了企业的产品信息流程,实现了信息由供应部门、生产部门向管理部门、财务部门的传递,促进企业形成了集控制、优化、调度、管理于一体的综合自动化模式,全面提升了企业的产品质量、产量和综合竞争力。

    当前啤酒厂综合自动化管理功能系统的主要控制点包括:

    啤酒酿造车间自控系统

    原料处理系统:原料麦芽、大米及淀粉从厂外运到厂里,需要送到原料暂贮仓存放并进行处理。其主要控制点包括:上料量。原料进仓时检测满仓信号,满仓后切换到另一仓。出料量。原料岀仓时检测空仓信号,空仓后切换到另一个仓。每锅麦芽和大米用料量的控制。原料储仓内原料温度和湿度的自动显示和控制。除尘控制点。原料在输送和粉碎过程中,对除尘点(如卸料斗、上料口、下料口、麦芽和大米除石机振动筛等散尘口)经封闭后通过除尘系统除尘。原料输送处理过程的全线联动自动控制。

    原料粉碎系统:麦芽岀仓系统:麦芽出仓经气动阀、刮板输送机和斗提机,通过永磁铁除铁后自衡振动筛除杂,再经计量仓自动称重之后,进入粉仓。麦芽粉碎系统:由麦芽计量仓自动计量出来的麦芽通过湿粉碎机进行粉碎。麦芽调浆系统:麦粉仓麦粉经过变频螺旋输送机送入调浆机的混合室。调浆的冷、热水通过三通合流阀组成的自动调温系统,按一定的料水比将调浆水送入混合室,经料浆泵的搅拌混合,把料浆直接送入糖化锅,完成麦芽调浆的全部工艺过程。同样,大米和进、岀仓清理、去石、粉碎系统和淀粉进、出仓、调浆系统自控操作过程与上述相同。

    糊化锅自控:原料麦芽和大米经粉碎后开始糊化。进水量的控制。通过流量计实现进水量的控制。温度控制。测量和控制锅内温度,通过控制加热蒸汽的阀门开度,实现锅内温度按预定工艺曲线变化运行,同时控制搅拌机开动、停止和转速。通过冷、热水混合器把计量的水加入糊化锅,至一定温度后在搅拌过程中加入大米粉,并按糊化曲线进行糊化操作。糊化完毕,把大米醪捣入糖化锅中进行兑醪。锅内控制点:(1)锅内进汽压力和蒸汽冷凝水排出均有显示和自动控制;(2)锅内温度显示并自动记录;(3)锅内液位显示,液位变速器来显示锅内料位;(4)锅底料位开关,自动输送醪液。

    糖化锅自控:进水量的控制。通过流量计实现进水量的控制。温度控制。通过锅内温度传感器控制锅内温度,通过控制加热蒸汽的阀门开度,实现锅内温度按预定工艺曲线变化运行,同时控制变频搅拌机进行搅拌。通过冷、热水水管混合器把计量的水加入糖化锅后,边开搅拌边加入麦芽粉,进行蛋白质分解,待一定时间后将糊化醪捣入糖化锅兑醪,再按糖化工艺曲线进行操作。锅内控制点包括:(1)锅内进汽压力和蒸汽冷凝水排出均有显示和自动控制;(2)锅内温度显示并自动记录;(3)锅内液位显示,液位变速器来显示锅内料位;(4)锅底料位开关,自动输送醪液。

    过滤槽的自控:过滤槽实现智能过滤控制,可以提供更高速、优质的过滤控制方案。(1)铺水:控制 过滤槽进水量和温度;(2)进醪:控制进胶并铺平;(3)静置:控制静置时间;(4)回流:控制回流量至麦汁清亮透明为止;(5)过滤:控制头号麦汁数量和流速。控制洗糟水温度和洗水量。控制过滤麦汁总量(同时检测残糖)。控制空水时间(切换耕刀方式,放下耕刀刮板,由耕糟状态转化为排糟状态)。控制排糟时间(控制排糟阀门、耕刀转速和按层次降低耕刀排糟上、下位置)。控制冲洗状态直至将过滤槽洗净为止。将整体过槽复位(关闭所有阀门,将耕刀刮板还原,由排糟状态转换为耕糟状态);(6)排糟—控制排糟系统的全过程。智能过滤控制将醪液以及麦汁的浊度、粘度、时间、糟层阻力、设备影响等因素全面进行分析,达到挖掘设备潜力、保证麦汁质量最优的目的。

    麦汁暂储槽自控:主要控制麦汁贮量和洗罐条件。

    麦汁煮沸锅的自控:糖化二次蒸汽热能回收系统的自动控制。它包括了蒸汽冷凝器、热能回收贮存罐、麦汁预热用的热交换器等。它的核心技术,是在低压煮沸系统的基础上,通过设在煮沸锅排气筒旁的控制阀,控制蒸汽冷凝器的流通速度,使煮沸锅内反复升压、降压、麦汁沸腾闪蒸(快速蒸发)。

    低压动态煮沸就是通过对煮沸锅进行反复5~6次增压和减压使之“瞬间闪蒸”,煮沸锅内麦汁翻江倒海般沸腾,达到节能降耗和提高麦汁质量的目的。“瞬间闪蒸”是与常压煮沸最大的区别。在理论上,每一次减压过程中,会产生0.6%的蒸发量。总体而言,在增压和减压阶段,会实现3.5%~4.0%的蒸发量。

    首先研发并率先推出了中国笫一套低压动态煮沸系统。此系统可根据原料指标、工艺要求、产品质量进行灵活调整,在不同工況、不同要求下达到最优质量。煮沸锅内的主要控制点包括:锅排汽筒压力控制。加热蒸汽压力控制。锅内温度显示及自动记录。锅内上部有高液位显示,锅下面有低液位显示。锅底料位开关,自动输送醪液。锅排气筒的自控气动阀控制蒸汽冷凝交换器。煮沸二次蒸汽回收系统的自控。酿造水罐、热水罐、冷水罐:控制各水罐温度、液位、报警(严防负压真空被抽瘪)。

    回旋槽:控制捣醪阀门将煮沸后的麦汁投入回旋槽内。控制麦汁在回旋槽内的沉降时间。控制回旋澄清后麦汁分层排出的程序。控制底部热凝固物冲洗阀,用水将热凝固物冲出并泵送到热凝固物暂贮罐,再打入过滤槽内重新过滤回收。

    簿板冷却器:控制热水清洗冷却器和管路约3~5 min。控制冰水降温过程。走麦汁。麦汁冷却完毕立即用80 ℃的热水,将管道及设备中的麦汁全部顶岀。

    锥型发酵罐(清酒罐)的自控系统:发酵罐温度控制。罐内上、中、下三个部位测量温度并纪录。发酵罐压力控制。通过压力变压器控制罐内压力并纪录。罐内液位高度显示。发酵罐进、岀冷媒的控制。发酵和清酒罐区阀阵控制:在实现全自动化流程控制的基础上,提升生产效率的同时,兼顾生产安全。优化生产和CIP流程,简化操作规程,彻底清洗,不留卫生死角,节约清洗时间,减少清洗剂的消耗,降低酒损。

    CIP刷洗自控系统:啤酒厂的糖化、发酵、过滤、酵母培养和包装等工序均各自配备各自的CIP控制系统,定期进行酸、碱和水的自动刷洗。

    其他控制系统:冰水制造自控。脱氧水制造自控。高浓度稀释自控。

    公用工程车间自控系统

    水处理、污水处理、供电、空压站、供汽(锅炉车间控制系统)及制冷站等公用工程各系统的自动控制。

    啤酒厂管理系统的自控

    (1)生产信息管理系统:下达生产计划,安排生产任务,下达工艺配方,记录生产数据,生产统计报表,对原材料消耗、产品入库量、出库数、日销售量、库存量及包装车间成品上箱码垛等生产自动化控制和备件库的掌控;(2)能源管理系统:水、电、风、汽、冷、CO2等的计量监控系统;(3)办公自动化系统;(4)视频监控系统;(5)网络销售自控系统。

    中国啤酒业己进入智能控制系统集成技术应用时代

    通过该技术,啤酒工厂可以建立工厂智能化系统功能结构,实现工厂智能化系统管理:

    实现生产监控

    灵活、全方位的生产监控功能,进行实时通讯,实时准确地再现生产现场,同时也使全厂的管理部门都能方便地通过系统提供的门户进行访问。

    进行生产过程分析

    通过生产批次管理方式,建立实时数据库技术,将采集到的全厂的生产数据进行整理与加工,形成批次序列,使得每批生产信息与生产过程的重要数据以批次为索引进行储存归档,可以随时调用与查询。

    对生产过程跟踪

    正向追溯:根据产品批次追溯出各生产环节的工艺过程、质量、物料消耗、能源消耗等信息。

    反向追溯:根据各生产环节的物料批次信息追踪到产品的批次信息。

    能源管理

    建立能源网络监督管理系统。实现工厂能源(水、电、风、气、汽、冷、冷媒、CO2)等能耗消耗计量,计量数据实时采集归档,生产数据采集归档,结合生产数据进行能耗分析、能耗趋势分析、能源成本分析。

    各项指标完成情况及汇总报表;为能源合理利用管理提供科学化、数字化的考核管理手段。通过数据采集、分析、对比,为考核提供合理依据。

    设备管理

    构建工厂设备台账。建立设备维修维护标准,规范设备的维修维护流程,确定维修任务,提供检修方案,检查设备故障点,制定更换设备部件的计划。

    注重设备效率管理:跟踪生产过程,采集包装线生产数据,分析生产及设备运行数据,直观展现生产线中各个设备的运行情况,统计运行或停机的详细信息。自动报告设备效率、生产效率和设备利用率。

    巡检

    运用遥感远程控制技术,进行远距离巡检,搜寻远距离目标,确定检测内容,提供维修方案,比如巡检工部件是否按时更换?现场操作人员是否到位?故障是否及时处理?通过大数据和云实现更加宏观的控制。

    物流管理

    掌握库房情况,对物流、车位、货物立体交叉进出及库存量等进行总调度。

    遥感智能控制系统集成应用技术在啤酒工业中的应用,表明中国啤酒的自动化控制又跃上一个新台阶,中国啤酒在向啤酒现代化进军进程中的自动化管理开始向纵深方向发展,管理更加深入细化。中国啤酒己经进入了智能化控制系统集成时代。

    糖化热能回收实现蒸汽零排放

    什么是蒸汽零排放?

    啤酒厂的糖化车间是耗能大户,其热能消耗量占据了全厂能耗的50%以上。过去,啤酒厂糖化车间的糊化锅、糖化锅、过滤槽、暂存罐、煮沸锅以及沉淀槽等6个锅在生产过程中产生大量二次蒸汽,这些高热能的废气除了在煮沸锅实现了部分回收之外,统统通过排气筒放空排放到大气中,没有回收利用,十分可惜。所谓零排放,就是把糖化过程中排岀的二次蒸汽全部回收加以利用,没有蒸汽排出,使整个糖化车间实现蒸汽零排放。

    那么,糖化二次蒸汽放空排放有什么坏处呢?

    首先,汚染环境。排空废蒸汽具有腐烂的地瓜臭味,严重污染啤酒厂和周边环境。

    其次,增加碳排放量。大量二次蒸汽排空增加碳排放量,提升温室热效应,促使大气变暖。地球温度上升,就有啤酒厂糖化二次蒸汽排空的贡献。2015年,乐惠公司在华润龙江一家公司的技术改造项目中,成功将糖化二次蒸汽全部回收,实现了零排放,成了全中国第一个吃螃蟹的人。这是中国啤酒业一项可喜的技术进步。它的意义在于中国由啤酒大国向啤酒强国进军中取得了一项可喜的成果。

    如何实现零排放?

    首先把糖化6个锅的排汽筒连在一起,然后用2个气动阀门隔断分成3个区域:第1个区域为糊化锅、糖化锅、过滤槽、暂存罐4个锅,因为这部分的物料工作温度都在70℃~100℃之间,比较相近,不会互相影响。第2个区域为煮沸锅。煮沸锅会产生大量的二次蒸汽,需要专门的二次蒸汽冷凝器吸收这部分热量。第3个区域为沉淀槽末端。


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