電磁流量計在啤酒行業的應用和注意事項

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電磁流量計在啤酒行業的應用和注意事項

啤酒行業介紹電磁流量計原理啤酒生產工藝中流量計的使用高濃度稀釋

電磁流量計在啤酒行業的應用和注意事項2004年1月(1)

摘要   歸納了啤酒行業對流量儀表的要求和電磁流量計的適應性;闡述了啤酒生產過程的主要工藝,如麥汁生產、發酵、灌裝等對儀表的要求;提示應用中需注意的事項,如操作工藝的影響、介質中氣泡的影響以及傳感器凝露導致絕緣下降引起的故障等。

關鍵詞  電磁流量計   啤酒生產   應用   注意事項

目前,我國有近千家啤酒企業、1 500個啤酒品牌,這些企業的規模和管理千差萬別,所使用的生產設備有進口的,但較大數量是國產設備,然而其設備的技術水平與國際同行相比還存在一定的差距。例如日本麒麟啤酒橫濱工場,2000年改建完成后,年產啤酒可達50萬m3,共使用了近500臺電磁流量計[1]。而國內的企業在自動化控制方面的投入就弱了許多,以一個年產量位居國內前三名的啤酒品牌為例,其中一個日產啤酒設計能力5 000m3(年產量20多萬m3)生產基地,僅用30幾臺電磁流量計(指直接用于啤酒生產工藝,不涉及其它輔助工藝),此中不難看到目前我國啤酒行業與國外企業自動化水平有多大的差距。

對目前生產和日后擴大發展中所需的各類儀表,應全面、綜合地考慮行業的特殊性以及不同對象儀表在使用、維護和生產工藝的具體要求,正確選取。這是保證產品質量和儀表本體正確安全運行極其重要的工作內容,將對日后實際工作帶來莫大的好處。

啤酒行業生產工藝中的物料和產品的流量計量為眾企業所重視,特別是所使用的液體流量測量儀表,與一般企業又有所不同,有其特殊的要求,例如必須避免細菌的繁殖、便于頻繁清洗和承受較高溫度條件具有腐蝕性的堿水和雙氧水等的消毒,具體要求如下:

①傳感器測量回路簡單,沒有阻流件和容易潴留介質的部位;

②所有和介質接觸的部件材料符合食品衛生的要求,諸如符合FDA(美國食品及醫藥管理局)、EHEDG(歐洲衛生設備設計組織)的要求等;

③與介質接觸部件能承受蒸汽、堿水和雙氧水清洗時溫度潰擊和腐蝕作用;

④用于灌裝工藝時要具有快速響應性能和較高的測量精度;

⑤能適應低溫(在2℃左右)和潮濕的工作環境。在眾多液體流量儀表產品中,電磁流量計能滿足上述要求,并且其價格日益下降從而得到廣大啤酒行業中用戶的認可,從而在實際應用中占有較大的比例。本文結合筆者在日常工作中所遇到的一些實例,就電磁流量計在啤酒行業的選型、運行和日常維護等應用方面的問題作一討論。

1 電磁流量計原理

  電磁流量計的基本原理是法拉第電磁感應定律,運動的導體在磁場中切割磁力線,在其兩端產生感應電動勢。如圖1所示,在一內徑為D,內部磁場強度為B的非導磁性測量管內,液態的具有導電性被測介質以v的速度流動,則在與流動方向垂直的方向上產生與流量成比例的感應電勢U,該電勢的大小如下:

           圖1

          U=BvD                                (1)

式中:B為磁感應強度,T;v為流體平均流速,m/s;D為測量管內徑,m。

液體的體積流量為

                                 (2)

由式(1)和式(2)可得

                                 (3)

式中:K為儀表常數,由于傳感器生產的離散性,對同一標稱口徑的傳感器予以修正,K=4B/ 。

傳感器的感應電勢U與流量qv是線性的比例關系,它只與磁感應強度B和測量管內徑D有關,而與其他物理參數的變化無關,這是電磁流量計的最大優點。只要測出感應電勢的大小,就可計算出實際的流量。

2  啤酒生產工藝中流量計的使用

   圖2所示的是啤酒生產的主要工藝流程,為在生產過程中進行有效控制,需對中間原料——麥汁,半成品中的清酒,高濃度稀釋工藝中的原汁酒、無菌碳酸水,最終的成品灌裝以及生產過程中產生的廢水進行計量和控制。

                              圖2

原料配備:啤酒生產原料制備過程中,主要測量參數是重量和物位,無重要流量測量點,故不在此展開討論。

麥汁生產:麥汁是啤酒生產的重要中間原料,對其進行計量涉及到前后工藝(車間)之間的交接結算,極其重要。尤其是前后工藝車間分開核算時,計量結果關系到各自生產和經濟指標的完成,故這一測量點是十分重要和敏感的,準確是其首要指標。麥汁有一定的粘度,但對于電磁流量計的測量不存在困難,需要考慮的是工藝過程中的消毒,用在該測量點的流量計可考慮采用PTFE襯里(或PFA)和不銹鋼材料電極的電磁流量計,它能夠防止稀的雙氧水、堿水的腐蝕,通??趶皆?0~100mm之間,可根據流量和相配的工藝管道來確定流量計的口徑。

發酵:發酵、過濾后的清酒,將通過管路輸往下道工序——包裝,同樣涉及到兩個部門的計量交接,對清酒準確計量也是極其重要的,否則將引起不必要的糾紛。對流量計的要求與麥汁計量相似。

高濃度稀釋:因生產工藝的不同,有些啤酒是通過對高濃度原汁酒進行勾兌而生產的,這就要求通過嚴格控制高濃度原汁酒和無菌碳酸水的配比比例,保證其混合后的啤酒度。在每一條生產線,需要兩臺電磁流量計作配比流量的控制,一般測量酒的流量計選取口徑50~100mm,測量水的流量計選20~50mm,視生產規模而定,為保證儀表具有較高的測量精度,應保證流體流速在1m/s以上,使流量測量在儀表的較佳工作范圍,同時流量計的時間常數也應該設置小一些,一般在1~3s,以提高控制的靈敏度,保證配比的準確度。

 

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