CN201558836U - Cip自动清洗装置 - Google Patents

Abstract

CIP自动清洗装置，本实用新型是为了解决制药生产线、乳品生产线和食品生产采用传统的手动清洗方法留有清洗死角、效率低，不能适应现代企业高效率、高品质的生产需要的问题。本实用新型包括纯水罐、热水罐、酸液罐、碱液罐、浓碱罐和浓酸罐，纯水罐、热水罐、酸液罐和碱液罐中每个罐均配置有自来水进水阀、纯化水进水阀、直接排污阀、配置用阀、回流液管道排出阀和清洗阀，单次CIP流程均为第1遍用纯水、第2遍用酸、第3遍用纯水、第4遍用碱、第5遍用热水，所需酸液取自浓酸罐中的浓酸，并在酸液罐中调制而成，所需碱液取自浓碱罐中的浓碱，并在碱液罐中调制而成。

Description

CIP自动清洗装置

技术领域

本实用新型涉及一种CIP自动清洗装置。

背景技术

中药煎煮机替代传统的手工煎煮中药，使人们从既费时又繁杂的手工煎煮劳动中解脱出来，并为广大患者带来了诸多便利。为此，中药煎煮机在各地医院及部分药店被普遍使用。中药煎煮机在反复煎煮中药的过程中，由于在一定的温度及压力条件下，各种药物容易发生化学反应，使用一段时间，中药煎煮机的内胆壁上就会形成一层中药凝沉物。使用时间越长，凝沉物越厚，从而影响药物的治疗效果。因此，煎煮机内胆须经常清洗。从目前现状看，一般的医院均设有中药煎煮机，其内胆的清洗全部靠手工完成，清洗时耗时、费力，且内胆壁上的中药凝沉物不易洗净。在频繁的手工清洗过程中，还会出现不良物侵入的可能，对中药汤剂造成质量隐患。

目前使用的清洗方法比较传统，采用手动清洗，由于清洗手段落后，造成清洗的质量达不到要求、留有清洗死角等缺陷，严重影响生产效率和产品质量。传统的清洗方法采用手动清洗，一种是普通清洗，另种是高压清洗。普通清洗其缺点是：清洗不干净，耗费时间，易造成设备表面刮痕，清洗液浓度控制不准确；高压清洗，虽然对滤网、设备凸缘和钻孔物体清洗有一定效果，但是清洗时会产生有害气雾。两种方法都会对操作员人身造成不良影响和伤害。

总之，传统的手动清洗中药罐方法存在着很多的缺陷，已经不能适应现代企业高效率、高品质的生产需要。

同理，除了制药生产线存在上述问题，乳品生产线和食品生产线也存在相同的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决制药生产线、乳品生产线和食品生产采用传统的手动清洗方法留有清洗死角、效率低，不能适应现代企业高效率、高品质的生产需要的问题，提供了CIP自动清洗装置。

本实用新型包括纯水罐、热水罐、酸液罐、碱液罐、浓碱罐、浓酸罐、计量泵、变频循环泵和自吸泵，

纯水罐、热水罐、酸液罐和碱液罐中每个罐均配置有自来水进水阀、纯化水进水阀、直接排污阀、配置用阀、回流液管道排出阀和清洗阀，

自来水进水阀用于控制自来水进入纯水罐、热水罐、酸液罐或碱液罐中，纯化水进水阀用于控制纯化水进入纯水罐、热水罐、酸液罐或碱液罐中，直接排污阀用于将纯水罐、热水罐、酸液罐或碱液罐的液体直接排出，配置用阀用于配置酸液或碱液，回流液管道排出阀用于控制纯水罐、热水罐、酸液罐或碱液罐通过回流液排放管道排放废液，清洗阀用于控制纯水罐、热水罐、酸液罐或碱液罐清洗液的输出供给，

浓碱罐通过配碱阀与计量泵的吸入端口连通、浓酸罐通过配酸阀与计量泵的吸入端口连通，计量泵的排出端口与配置用阀的入口端连通，

纯水罐、热水罐、酸液罐和碱液罐的清洗出口端通过清洗阀与变频循环泵的入口端连通，变频循环泵的出口端与清洗液供液阀门连通，清洗液回液阀门与自吸泵的吸入端口连通。

本实用新型的优点：

1、清洗效率高，清洗效果好，不留清洗死角。

2、清洗液浓度控制准确，避免对操作人员的伤害。

3、提高清洗液的使用率，节省原料费用。

4、节省大量的人工费用，能适应现代企业高效率、高品质的生产需要。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图，图2是CIP系统硬件结构图，图3是本实用新型装置涉及的控制方法程序框图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式包括纯水罐1、热水罐2、酸液罐3、碱液罐4、浓碱罐5、浓酸罐6、计量泵8、变频循环泵9和自吸泵10，

纯水罐1、热水罐2、酸液罐3和碱液罐4中每个罐均配置有自来水进水阀AS01、纯化水进水阀AS02、直接排污阀AS03、配置用阀AS04、回流液管道排出阀AS05和清洗阀AS06，

自来水进水阀AS01用于控制自来水进入纯水罐1、热水罐2、酸液罐3或碱液罐4中，纯化水进水阀AS02用于控制纯化水进入纯水罐1、热水罐2、酸液罐3或碱液罐4中，直接排污阀AS03用于将纯水罐1、热水罐2、酸液罐3或碱液罐4的液体直接排出，配置用阀AS04用于配置酸液或碱液，回流液管道排出阀AS05用于控制纯水罐1、热水罐2、酸液罐3或碱液罐4通过回流液排放管道排放废液，清洗阀AS06用于控制纯水罐1、热水罐2、酸液罐3或碱液罐4清洗液的输出供给，

浓碱罐5通过配碱阀AS08与计量泵8的吸入端口连通、浓酸罐6通过配酸阀AS07与计量泵8的吸入端口连通，计量泵8的排出端口与配置用阀AS04的入口端连通，

纯水罐1、热水罐2、酸液罐3和碱液罐4的清洗出口端通过清洗阀AS06与变频循环泵9的入口端连通，变频循环泵9的出口端与清洗液供液阀门CIP-J连通，清洗液回液阀门CIP-H与自吸泵10的吸入端口连通。

本实施方式的CIP自动清洗装置在实际应用时，待清洗设备的两端分别设置有清洗液供液阀门CIP-J和清洗液回液阀门CIP-H，变频循环泵9排出的清洗液通过清洗液供液阀门CIP-J与待清洗设备的进液端相连，待清洗设备的出液端经清洗液回液阀门CIP-H连接自吸泵10的吸入侧，自吸泵10排出的废液通过回液排放管道排放。

具体实施方式二：本实施方式与实施方式一的不同之处在于，它还包括中和罐7，中和罐7配置有自来水进水阀AS01、纯化水进水阀AS02、直接排污阀AS03、配置用阀AS04和回流液管道排出阀AS05，

自来水进水阀AS01用于控制自来水进入中和罐7中，

纯化水进水阀AS02用于控制纯化水进入中和罐7中，

直接排污阀AS03用于将中和罐7的液体直接排出，配置用阀AS04用于配置酸液或碱液，回流液管道排出阀AS05用于控制中和罐7通过回流液排放管道排放废液。

其它结构与连接方式与实施方式一相同。

清洗后的废液可直接由回液排放管道排掉，也可进入中和罐7中经过中和处理后排掉。中和后的废液对环境造成的污染小。

具体实施方式三：本实施方式与实施方式二的不同之处在于，它还包括换热器11，换热器11设置在变频循环泵9的出口端与清洗液供液阀门CIP-J之间，其它结构与连接方式与实施方式一相同。

换热器11可以对清洗液进行循环加热，有利于提高清洗效果。

具体实施方式四：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式与实施方式一、二或三的不同之处在于，它还包括过滤器12，过滤器12设置在自吸泵10的排出侧，其它结构与连接方式与实施方式一、二或三相同。

过滤后的废液便于后续的处理。

CIP清洗(Cleaning In Place)设备(罐体.管道.泵等)及整个生产线在无须人工拆开或打开的前提下，在闭合的回路中进行循环清洗.消毒。原位清洗简称CIP，又称在位清洗或自动清洗。原位清洗是指不用拆开或移动装置，即采用高温、高浓度的洗净液，对设备装置加以强力作用，把与食品的接触面洗净的方法。

CIP在线清洗自动控制系统，整个过程不拆卸生产设备，用清洗液对设备进行清洗和消毒，自动清洗生产设备，采用智能控制模型进行全自动控制，并且与生产过程控制系统相互协调。通过先进的检测设备和执行设备精确控制清洗液，对所有接触过物料的设备和管道进行清洗，控制系统保证了清洗液具有一定的流速形成循环，确保了清洗可靠。

与传统的清洗方法相比较，CIP在线清洗自控系统优势如下：

1)清洗效率高，清洗效果好，不留清洗死角。

2)清洗液浓度控制准确，避免对操作人员的伤害。

3)提高清洗液的使用率，节省原料费用。

4)整个清洗过程自动控制，节省大量的人工费用。

基于CIP在线清洗自控系统的性能优势，以及市场的迫切需求，结合我室民品项目开发经验，开发一套CIP在线清洗自控系统和仿真演示软件是可行的。

下面结合图1和图3具体说明本系统的组成及工艺控制过程：

CIP系统主要由两部分组成。

第一部分是CIP站。CIP站由一个较大的空间和空间内为完成CIP功能而配备的各种实体设备组成。主要设备有纯水罐1、热水罐2、酸液罐3、碱液罐4、浓碱罐5、浓酸罐6、中和罐7、计量泵8、变频循环泵9、自吸泵10、换热器11和过滤器12，各设备通过管道和控制阀门及各种检测仪表连接成一套系统。CIP站主要实现的功能有：

1、配置符合要求的清洗液，如配置在某一温度下某PH值的酸液或碱液。

2、存放清洗液、补充新的清洗液、排放因循环使用而不合格的清洗液。

3、向需要清洗的设备输送被指定的清洗液。

4、保证清洗液的供液压力达到要求。

5、按要求回收或排放清洗液。

第二部分是CIP外线。CIP外线由供液母管、回液母管、远端循环回液装置等组成，CIP外线供液母管和回液母管通过分支的控制阀门连接至需清洗设备。CIP外线主要实现的功能有：

1、向不同的被清洗设备分配清洗液。

2、从不同的被清洗设备回收清洗液。

3、根据CIP流程清洗指定的被清洗设备。

浓碱罐5还配置有蒸汽加热阀门AS-R，用于控制输入蒸汽，给浓碱罐5中的浓碱加热，经浓碱罐5后的蒸汽冷凝水排出。浓碱罐5为碱液罐4配置设定PH值的碱液提供浓碱，浓碱罐5中的浓碱通过配酸阀AS07、计量泵8及碱液罐4的配置用阀AS04进入碱液罐4。

碱液配置过程：

碱液罐4还配置有碱浓度计、液位变送器和热电阻，碱浓度计与计量泵8形成一个闭环控制，通过碱液罐4内碱浓度的变化，计算机可自动计算出需要的加水量和加碱量，来调节计量泵8的给定量，以及加水量，从而达到将碱液罐4内的碱浓度自动调节到设定PH值，实现自动配碱。

液位变送器用于碱液罐4的加水量控制和出液控制，热电阻和蒸汽加热阀AS-R形成闭环控制，通过检测碱液罐4中温度的高低来决定蒸汽加热阀门AS-R的开关，最终将碱液罐4中碱液的温度控制在设定值范围内。当设备进行CIP时，实时检测液位变化，当液位低于设定值则清洗暂停，并报警，同时弹出菜单提示操作人员启动配碱程序，当配碱结束后，CIP程序自动恢复。

具体的自动调碱罐过程控制为：按下调碱启动按钮，计算机通过碱液罐4的碱液浓度检测和液位检测，计算出碱液罐所需的加水量和加碱量，自动开启碱液罐4的自来水进水阀AS01，通过液位变化计算加水液位，当碱液罐4加水达到加水液位，关闭自来水进水阀AS01，开启蒸汽加热阀门AS-R，实时检测浓碱罐5的温度变化，通过温度控制程序计算决定蒸汽加热阀门AS-R开启的时间，最终将温度控制在设定值范围内后，启动自动保温程序，将浓碱罐4的温度控制在设定值范围内，开启计量泵8，自动累积加碱量，当加碱量接近计算加碱量时，启动加碱调节程序，根据碱液罐4的浓度与设定浓度差值大小来决定计量泵8的加碱间隔，最终将碱液罐4中的碱浓度调节至设定值，调碱过程结束。控制程序转入保温储存状态。

酸液的配置过程与碱液配过程基本一致，不同的地方是浓酸罐6不需要加热。

纯水罐1的控制：在纯水罐1上加装液位变送器，主要用于纯水罐1液位控制，当纯水罐1的液位出现低液位报警时，自动补充冷水。在CIP进行时，实时检测纯水罐1内液位，当液位低于设定值则清洗暂停，并报警，同时启动自动补纯水程序，当液位达到要求后，CIP程序自动恢复。

热水罐2的控制：在热水罐2上加装热电阻、液位变送器。热电阻和蒸汽加热阀门形成闭环控制，通过检测热水罐2中温度的高低来决定蒸汽加热阀门的开关，最终将热水罐2中水的温度控制在设定值范围内。液位变送器主要用于加水量的控制，在CIP进行时，实时检测热水罐2内液位，当液位低于设定值则清洗暂停，并报警，同时弹出菜单提示操作人员启动配热水程序，当配热水结束后，CIP程序自动恢复。

无论哪台设备，其单次CIP流程均为第1遍用纯水、第2遍用酸、第3遍用纯水、第4遍用碱、第5遍用热水，流程的主要步骤不会因设备的不同而增加或减少。

第1遍用纯水，打开纯水罐1的清洗阀AS06通过换热器11、清洗液供液阀门CIP-J对待清洗设备13进行冲洗；

第2遍用酸，打开酸液罐3的清洗阀AS06通过换热器11、清洗液供液阀门CIP-J对待清洗设备13进行冲洗；

第3遍用纯水，打开纯水罐1的清洗阀AS06通过换热器11、清洗液供液阀门CIP-J对待清洗设备13进行冲洗；

第4遍用碱，打开碱液罐4的清洗阀AS06通过换热器11、清洗液供液阀门CIP-J对待清洗设备13进行冲洗；

第5遍用热水，打开热水罐2的清洗阀AS06通过换热器11、清洗液供液阀门CIP-J对待清洗设备13进行冲洗。

清洗后的废液可直接由回液排放管道排掉，也可进入中和罐7中经过中和处理后排掉。

纯水罐1、热水罐2、酸液罐3、碱液罐4需要排放的余液可通过各自设置的直接排污阀AS03排掉。

为实现CIP系统的工作自动化而配置的各种仪表、传感器、执行机构、程序控制器、计算机等硬件组成的系统是CIP控制系统，如图2所示。

操作员站20：供操作员使用的人机接口程序(HMI)部署在此计算机上，包含了若干个可与操作员互动的工艺画面，操作员可在此进行CIP系统的参数监视、设定，指令下达、记录存储等操作。

开发平台：西门子公司Wincc。

控制器21：接收操作员下达的操作指令并根据CIP工艺和现场仪表信号控制各种执行机构动作以实现设备的自动清洗过程。

I/O接口22：模拟量信号输入输出，数字量信号输入输出。

控制器21向上通过工业以太网连接操作员站20；向下通过Profibus工业控制网连接各I/O接口22。操作员可以在操作员站20的计算机上监控CIP系统的工作，操作员下达的CIP指令由控制器21内的程序自动执行。在对设备进行CIP的过程中，各种现场仪表监测的信号如温度、液位、压力、PH值等通过I/O站进入控制器21，控制程序对这些信号进行逻辑分析并根据指定好的CIP方式和先后顺序将动作信号由I/O接口22发给控制系统的执行机构如阀门的开关、转速的调节、计时控制、顺序的控制等。

针对本实用新型的装置，配套的程序设计如下：

程序方法分上位机程序模块和下位机程序模块两部分进行控制：

上位机程序模块包括：人机交互模块、数据库应用程序模块、数据处理模块、数据库和下位机程序接口模块，

人机交互模块，用于实现人机互动，操作员通过人机交互模块下达清洗命令给数据库应用程序模块，同时还用于接收数据库应用程序模块反馈的备选清洗方案，由操作员从备选清洗方案中选定清洗方案并将其下达给数据处理模块，

其中：

人机交互模块包括权限管理模块、工艺流程画面管理模块、操作指令管理模块、参数设定模块、报警管理模块和历史数据应用模块，

权限管理模块，用于人机互动时的权限管理，

工艺流程画面管理模块，用于根据选定的清洗方案呈现相应的工艺流程，

操作指令管理模块，用于操作员选择相应操作指令，

参数设定模块，用于操作员选择相应的参数，管道清洗、设备清洗或浓缩器清洗的参数不同，根据不同类型的清洗菜单设定相关参数，包括不同物料的排污时间、循环时间、顶液时间、清洗次数和清洗压力，

报警管理模块，用于显示各种类型报警，

历史数据应用模块，存储历史数据以供调用。

数据库应用程序模块，用于接收操作员通过人机交互模块下达的清洗命令，并调用数据库中存放的清洗设备的标识、清洗方法参数来确定备选清洗方案，并将所述备选清洗方案反馈给人机交互模块，

数据处理模块，用于接收人机交互模块输出的、操作员确定的清洗方案，还用于输出所述确定的清洗方案给下位机程序接口模块，

下位机程序接口模块，用于接收数据处理模块输出的清洗方案，还用于将其输出给下位机程序模块中的上位机程序接口模块，

下位机程序模块包括：上位机程序接口模块、CIP指令处理模块、CIP参数处理模块、CIP站内控制模块、CIP现场控制模块、状态检测-报警-联动保护-中断模块和I/O信号处理模块，

上位机程序接口模块，用于接收下位机程序接口模块输出的清洗方案，还用于将所述清洗方案输出给CIP指令处理模块、CIP参数处理模块、状态检测-报警-联动保护-中断模块和I/O信号处理模块，

CIP指令处理模块和CIP参数处理模块，用于接收上位机程序接口模块输出的清洗方案，进行分析处理，并根据CIP站内控制模块反馈的I/O信号将处理指令发送给CIP现场控制模块，

CIP站内控制模块，用于接收I/O信号处理模块输出的I/O信号，并将接收的I/O信号反馈给CIP指令处理模块和CIP参数处理模块，

其中：

CIP站内控制模块包括CIP站内工艺参数库、酸碱调配模块、循环保温模块、补液排液模块和供回液调节模块，

CIP站内工艺参数库，用于存储站内工艺参数，将接收的I/O信号与CIP站内工艺参数库中数据进行比对，并根据清洗方案的工艺流程决定执行酸碱调配模块、循环保温模块、补液排液模块或供回液调节模块中的一种，

酸碱调配模块，用于进行酸液调配或碱液调配，

循环保温模块，用于系统的循环保温控制，

补液排液模块，用于系统的补液或排液控制，

供回液调节模块，用于系统的供液或回液控制。

CIP现场控制模块，用于接收CIP指令处理模块和CIP参数处理模块输出的I/O指令，并用于输出给I/O信号处理模块，

其中：

CIP现场控制模块包括：CIP现场工艺参数库、清洗设备状态检测模块、清洗液分配模块、清洗过程控制模块和清洗设备自控程序分类调用接口模块，

CIP现场工艺参数库，用于存储现场工艺参数，根据CIP指令处理模块和CIP参数处理模块下达的I/O指令调用本库中的数据，通过控制相应执行机构的开关阀、调节阀、电机启停或电机速度调节来实现设备的清洗方案，

清洗设备状态检测模块，用于检测清洗设备的状态，

清洗液分配模块，用于控制清洗液的输出量，所述清洗液的输出量包括冷水量、热水量、纯水量、酸液量和碱液量，

清洗过程控制模块，用于控制清洗的过程，清洗的工艺过程依次为输出纯水、酸液、纯水、碱液和热水，

清洗设备自控程序分类调用接口模块，用于识别哪个设备需要清洗，为控制该需要清洗的设备的相关动作提供接口。

I/O信号处理模块，用于接收上位机程序接口模块输出的清洗方案和CIP控制系统的各种传感器温度、压力、液位、电机速度、PH值、离子浓度的I/O信号，同时还用于将I/O指令发送给CIP控制系统的各种执行机构开关阀、调节阀、电机启停、电机速度调节，

状态检测-报警-联动保护-中断模块，用于接收上位机程序接口模块输出的清洗方案和状态检测，还用于对检测的状态进行分析处理，通过I/O信号处理模块输出I/O指令实现报警、联动保护和中断功能。

状态检测-报警-联动保护-中断模块中的符号“-”表示并列的意思，此模块具有的功能为状态检测、报警、联动保护和中断，为了在叙述时和与其并列的别的模块区分开，因此用“-”代替“、”。

Claims (4)

1.CIP自动清洗装置，其特征在于，它包括纯水罐(1)、热水罐(2)、酸液罐(3)、碱液罐(4)、浓碱罐(5)、浓酸罐(6)、计量泵(8)、变频循环泵(9)和自吸泵(10)，

纯水罐(1)、热水罐(2)、酸液罐(3)和碱液罐(4)中每个罐均配置有自来水进水阀(AS01)、纯化水进水阀(AS02)、直接排污阀(AS03)、配置用阀(AS04)、回流液管道排出阀(AS05)和清洗阀(AS06)，

自来水进水阀(AS01)用于控制自来水进入纯水罐(1)、热水罐(2)、酸液罐(3)或碱液罐(4)中，纯化水进水阀(AS02)用于控制纯化水进入纯水罐(1)、热水罐(2)、酸液罐(3)或碱液罐(4)中，直接排污阀(AS03)用于将纯水罐(1)、热水罐(2)、酸液罐(3)或碱液罐(4)的液体直接排出，配置用阀(AS04)用于配置酸液或碱液，回流液管道排出阀(AS05)用于控制纯水罐(1)、热水罐(2)、酸液罐(3)或碱液罐(4)通过回流液排放管道排放废液，清洗阀(AS06)用于控制纯水罐(1)、热水罐(2)、酸液罐(3)或碱液罐(4)清洗液的输出供给，

浓碱罐(5)通过配碱阀(AS08)与计量泵(8)的吸入端口连通、浓酸罐(6)通过配酸阀(AS07)与计量泵(8)的吸入端口连通，计量泵(8)的排出端口与配置用阀(AS04)的入口端连通，

纯水罐(1)、热水罐(2)、酸液罐(3)和碱液罐(4)的清洗出口端通过清洗阀(AS06)与变频循环泵(9)的入口端连通，变频循环泵(9)的出口端与清洗液供液阀门(CIP-J)连通，清洗液回液阀门(CIP-H)与自吸泵(10)的吸入端口连通。

2.根据权利要求1所述的CIP自动清洗装置，其特征在于，它还包括中和罐(7)，中和罐(7)配置有自来水进水阀(AS01)、纯化水进水阀(AS02)、直接排污阀(AS03)、配置用阀(AS04)和回流液管道排出阀(AS05)，

自来水进水阀(AS01)用于控制自来水进入中和罐(7)中，

纯化水进水阀(AS02)用于控制纯化水进入中和罐(7)中，

直接排污阀(AS03)用于将中和罐(7)的液体直接排出，配置用阀(AS04)用于配置酸液或碱液，回流液管道排出阀(AS05)用于控制中和罐(7)通过回流液排放管道排放废液。

3.根据权利要求2所述的CIP自动清洗装置，其特征在于，它还包括换热器(11)，换热器(11)设置在变频循环泵(9)的出口端与清洗液供液阀门(CIP-J)之间。

4.根据权利要求1、2或3所述的CIP自动清洗装置，其特征在于，它还包括过滤器(12)，过滤器(12)设置在自吸泵(10)的排出侧。

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