DD139480A1

DD139480A1 - Anlage zur automatischen steuerung und regelung der laeuterung

Info

Publication number: DD139480A1
Application number: DD20892878A
Authority: DD
Inventors: Burkhard Jaeckel; Juergen Sieber; Dietrich Besler; Sliva Friedrich
Original assignee: Burkhard Jaeckel; Juergen Sieber; Dietrich Besler; Sliva Friedrich
Priority date: 1978-11-08
Filing date: 1978-11-08
Publication date: 1980-01-02

Abstract

Die Anlage wird bei der Läuterung von Biermaische in Läuterbottichsudwerken verwendet. Aufgabe der Erfindung ist es, die für den Betreiber der Anlage Läuterbottich erforderlichen, den Prozeßablauf charakterisierenden, wesentlichen Meßwerte für Druckabfall, Durchfluß und Konzentration über geeignete, wartungsfreie Meßgeräte zu erfassen, um damit über zusätzliche MSR-Geräte eine effektivere Steuerung und Regelung des Prozesses vorzunehmen mit dem Ziel der Verkürzung der Läuterzeit. In der erfindungsgemäßen Anlage wird mit einem Differenzdrucktransmitter mit volumetrischer Meßwertübertragung gearbeitet, wartungsfreie Druckm'ittler werden oberhalb und unterhalb des ..Siebbödens -am Läuterbottich installiert. Zur Regelung der Lä'utergeschwihdigkeit wird in Abhängigkeit vom Meßwert des Differenzdruckmeßgerätes als Regelgröße ein Stellglied auf der Druckseite der Läuterpumpe bei -geschlossenem Abläutersystem durch automatische oder Handregelung betätigt, um den Läuterprozeß zu beschleunigen.

Description

Anwendungsgebiet, der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur automatischen Steuerung und Regelung der- Läuterung von Biermaische in Läuterbottichsudwerken.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Bedienung der: Läuterbottiche erfolgt nach individuellen und betrieblichen Erfahrungswerten über Handsteuerung des. Ablaufs der Läuterbottiche nach Flüssigkeitsstand-im Schauglas - das gleichzeitig als Pumpenvorlage dient - und nach Anzeige eines nur in wenigen Sudwerken vorhandenen Läutermanometers sowie nach den. zeitaufwendig durch Händspindelung ermittelten Konzentrationswerten der ablaufenden Würzen. Die Ablaufgeschwindigkeit der Würze ist bei offenen Zentralrohrläutersystemen festgelegt durch die Höhe des- Flüssigkeitsniveaus über dem Siebboden, durch .den Treberzustand

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und konstruktiv durch die Höhe der Ablaufkante im Schauglas. Störgrößen, wie veränderte Rohstoffbedingungen_? können nur bedingt abgefangen- werden. Die Ablauterung erfolgt teilweise mit erheblichem Sicherheitszuschlag hinsichtlich laut erzeit. Andererseits ist aber gerade die Laut erung im: allgemeinen der Engpaß, sowohl des Sudwerka als auch des Gesamtbetriebes.

Nachteilig an der beschriebenen Fahrvzeise der Läuterung ist das Fehlen wartungsfreier und betriebssicher arbeitender Meßgeräte, die automatisch die wesentlichen den. -. , Brozeß charakterisierenden Meßwerte in der für die Steuerung und Regelung des Prozesses erforderlichen Form als elektrisches Signal liefern. Diese Meßwerte sind Voraussetzung für ein objektives und effektives Betreiben der Läuterung mittels Steuerung und Regelung. Weiterhin ist durch die bekannten konstruktiven Lösungen eine Beschleunigung der Laut erung weg en der b egrenzt en Erhöhung des wirksamen Druckgefälles und der Schwingung des Ablaufsystems, nicht möglich.

Das obengenannte Läutermanometer wird wegen seiner Nachteile - leichte Verschmutzbarkeit wegen des durch die Meßmethode, Messung erfolgt nach dem U-Rohr-Prinzip über zwei beiderseits offene .Rohre:, bedingten. Flüssigkeits- und Pest stofftransports in den Rohren bei sich änderndem Meßwert und die damit verbundene Unsicherheit dss Sleßwert.ea sowie erschwerte Ablesbarkeit durch die örtliche Gebundenheit des Meßgerätes an das Hiveau des -Flüssigkeit s-/ spiegeis, im_; Läuterbottich und fehlende Eignung zur elektrischen Signalgewinnung - nur in. Einzelfällen installiert,

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Bei der ungeregelten offenen Ablauterung kommt es zwangsläufig zu. obengenannten nachteiligen Schwingungen-, des Ablauf syst ema.

Da die Hennfö'rderleistung deir Eumpe größer aber unabhängig von der aus dem Läuterbottich in der Zeiteinheit ablaufenden Y/ürzemenge ist, kommt es zu einer stark alternierenden Forderleistung der Pumpe mit einer Schwingungsfrequenz von i2 bis 4/rain und einem Verhältnis der Amplituden (max zu min) von. etwa 6 : 1.. Abgesehen von Schwingungen im Rohrleitungssystem und vom. negativen Sauerstoff.-eintrag in die Läuterwürze kommt es zu einem" ständig wechselndem Druck unterhalb des Siebbodens, der sich auf die, T.reber nachteilig auswirkt - da das Flüssigkeitsniveau zeitweise über die Höhe der Ablaufkante ansteigt - und somit su schwankendem Würzeablauf. Dieses, führt absolut und relativ - wegen der Verdichtung der Tr.eber aufgrund der^; Schwingungen - zu: einer Verlängerung der Läuterzeit,

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine wesentliche Verkürzung der Läuterzeit bei vereinfachter-Bedienung.

Darlegung des Wesens der Erfindung;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel der bekannten technischen Lösungen zu beseitigen und sowohl die für den Betreiber der Anlage Läuterbottich erforderlichen, den Prozeß.ablauf charakterisierenden, wesentlichen. Meßwerte für Druckabfall, Durchfluß und Konsentration über geeignete Meßgeräte su erfassen, um damit Über zusätzliche MSR-Geräte. .eine objektive effektive Steuerung und Regelung des Prozesses, vorzunehmen mit dem Ziel der Verkürzung der Läuterzeit. ' . .

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In:der erfindungsgeinäßen Anlage wird mit einem Differenzdrucktransinitter mit volumetrischer Meßwertüb ert ragung gearbeitet. Zwei Druckmittler mit einem Durchmesser von z.B. tOO mm. werden oberhalb des Siebbodens unterhalb des Niveaus der Treberhöhe und unterhalb des Siebbodens ±m Bereich geringen dynamischen Druckes in einem Abstand von z. B. 400 mm installiert.

Die Meßgröße wird über eine ölgefüllte Kapillarleitung auf den Transmitter übertragen. Diese Anordnung gestattet die wartungsfreie Messung bei hoher Temperatur und hoher Viskosität des Mediums ohne Verschmutzung der Druckmittler. Der Transmitter arbeitet vorzugsweise mit_:elektrischer Hilfsenergie, nach dem. Prinzip der Kraft kompensation. Die Meßkraft des Meßwerkes wird in ein proportionales elektrisches Signal umgewandelt. Es handelt sich hier um. einen, eingeprägten Gleichstrom, d. h. Innenwiderstand unendlich.

Das Ausgangssignäl des Transmitters besitzt gegensätzlich zum Läutermanometer den Wert TOO SKT bei Stillstand der Läuterpumpe und gefülltem Läuterbottich und sinkt mit zunehmendem Treberwiderstand und bzw. zunehmender Läutergeschwindigkeit bis auf einen Wert nahe Hull ab. Eine Invertierung des Ausgangssignals ist möglich. Dieses Signal kann einem PI-Regler, Machstellzeit z. B. Tn: = S min und einem Betriebsmotorkompensator als Schreiber zugeführt werden. Als Stellglied für den Regelkreis. wird ein .2£ot or ventil verwendet;, das sich hinter der Läuter-. pumpe befindet., . '

Zur Gewährleistung der Funktion der Ablaufregelung wird das Schauglas über eine Absperrarmatur hermetisch geschlossen. Das Schauglas behält dabei gleichzeitig seine Funktion als Würzekontrollgefäß,

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Als Stellslied wird vorzugsweise ein Motorventil verwendet, da% auf der Druck der Lauterpumpe installiert wird. Das Motorventil besitzt einen Regelkegel zur -Linearisieruno; der Durchflußkennlinie. Sein KVS-Wert richtet sich nach der Druckreserve der. Läuterpumpe und liegt beispielsweise bei einem 7,5-t-Sudwerk für'FsIf 80 der-Wurzeleitung bei 90 m?/h.. .Die Laufzeit des Ventils beträgt beispielsweise 60 bis 120 s für den vollen Hub. Das Ventil besitzt vorzugsweise elektrische Kontakte, die den Endlagen oder beliebigen Stellungen zugeordnet werden können. Weiterhin besitzt das Motorventil je einen Eernsender zur Stellungsanzeige und als Rückführung für den Regler. Zum Zweck der Handregelung wird das Motorventil vorzugsweise von der Yiarte ferngesteuert. . .

Um eine genaue Kontrolle über die Ablaufgeschwindigkeit zu haben, ist vorzugsweise zusätzlich hinter der Lauterpumpe ein induktiver Durchflußmesser mit Schreiber und Integrator installiert, der eine genaue Anzeige und Registrierung der Würzemenge gestattet. . . Dieser Durchflußmesser bringt keinerlei Strömungswiderstände in die Rohrleitung, ist wartungsfrei und kann, nicht verschmutzen. Der Schreiber erlaubt beispielsweise bei fehlerhafter Fahrweise ein sofortiges Erkennen derselben. Das Sekundärgerät des induktiven Durchflußmeßgerätes besitzt zv/ei über den Bereich frei wählbare Grenzwert kontakte, die bei über- bzw. Unterschreiten ein elektrisches. Signal auslösen. '

Die Messung der Konzentration der Läuterwürze erfolgt erfindungsgeraäß über die automatische Messung der elektrischen Leitfähigkeit. Zu diesem Zv/eck...wird vorzugsweise hinter der Läuterpumpe eine Leitfähigkeitsmeßelektrode im Haupt strom installiert. Die Messung erfolgt im. Bereich

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von 0,6 bis 3,0 mS»cm"* und temp erat urkömpensiert von. 60° C bis 80° G. Wegen des mit abnehmender Konzentration der Läuterwürze linear werdenden Zusammenhangs zwischen Konzentration und Leitfähigkeit ist dieses Meßprinzip besonders zur Kontrolle des Konzentrationsabfalls bei fortgeschrittener Läuterung ab, etwa 6 bis" 7 JS geeignet. Das Sekundärgerät des Leitfähigkeitsmeßgerätes ist mit frei über den Meßbereich wählbaren Grenzwertkontakten'zur Signalisierungausgerüstete

Zu Beginn der Läuterung ist der Läuterbottich gefüllt, das Differenzdruckmeßgerät zeigt keinen Druckabfall an, das Absperrventil in der Ablaufleitung vor dem Schauglas ist geöffnet, die Absperrarmatur am Schauglas ist geschlossen, die Läuterpumpe ist außer Betrieb.., das Stellglied hinter der Läuterpumpe geschlossen und die Meßgeräte für Durchfluß und Leitfähigkeit sind in Betrieb und die Ablaufregelung ist auf Handbetrieb geschaltet. Die. Läuterung beginnt mit Einschalten der Läuterpumpe. Danach erfolgt die Inbetriebnahme des Abläuterregelkreises. Damit fährt das Stellglied auf. Bei Erreichen der maximal zulässigen Ablaufgeschwindigkeit erfolgt vom Grenzwertkontakt des Sekundärgerätes des induktiven Durchflußmessers eine Hubbegrenzung des Stellgliedes. Der Einstellwert des Grenzwert kontakt es ergibt sich aus der maximalen mittleren Geschwindigkeit der Würze in den Kanälen der iHreber von je nach Schrotung maximal'3»6 m/h. bis 1,,5 m/h, der Treberporosität und der Läuterbottichfläche. Bei Unterschreiten der maximal zulässigen AbIaufgeschwindigkeit erfolgt die Ablaufregelung in Abhängigkeit vom Istwert der Regelgröße über den Hub des Stellgliedes. Der Sollwert der Regelgröße ist über den Meßbereich frei .wählbar und liegt je nach Läuterbottichsystem und Schrotzusammensetzung vorzugsweise im Bereich von 0,5kPa bis 3,5 kPa. Differenzdruck..Mit ansteigendem Differenzdruck

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wird das Stellglied immer weiter geschlossen. Bei Unterschreitung einer vorgegebenen minimalen Ab lauf ge schwin,-digkei#, die sich aus der minimalen mittleren Geschwindigkeit der Würze in den Kanälen der Treber von 0,2. m/h bis 1,0 in/h bestimmen läßt, erfolgt über einen weiteren. Grenzwert kontakt, des Sekundärgerät e*s des induktiven Durchflußmessers ein Signal zum Ausschalten der Läuterpumpe, Einschalten des Umhackers und Zufahren des Stellgliedes» Die Zugabe des Waschwassers in den Läuterbottich kann über diesen Grenzwertkontakt gesteuert werden. Hei den nachfolgenden Abläufen, die prinzipiell analog sind, sinkt die Konzentration der Läuterwürze und damit die elektrische Leitfähigkeit ständig. Bei Unterschreiten einer frei wählbaren Konzentration, die ais elektrischer Leitfähigkeitsmeßwert vorgegeben wird, erfolgt; das Aufheben der Hubbegrenzung des Stellgliedes bei maximaler Ablaufgeschwindigkeit. Bei Unterschreiten eines betriebswirtschaftlich festzulegenden Konzentrationswertes, der wie oben vorgegeben wird, erfolgt die automatische Signalisierung für den Abbruch der Läuterung.

Ausführungsbeispiel · .·

In- einem Ausführungsbeispiel wird gezeigt, wie in einem Sudwerk mit geringem Investitionsaufwand die Läuterzeit, wesentlich verkürst werden kann. Dazu v/erden zwei Druckmittler und ein Druckmeßumformer.· am Läuterbottich, angebracht, das Schauglas wird über eine Absperrarmatur geschlossen und in der Druckleitung hinter der Läuterpumpe wird ein Motorventil als Stellglied installiert. Zusätzlich werden benötigt ein Anzeigeinstrument für den Differensdruck, ein Anzeigeinstrument für die Stellungsanzeige des Motorventils, sowie die Taster zur Ventilsteuerung»

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Durch. Kontrolle des Differensdrucks erfolgt über das Stellglied die Einstellung der maximalen -Ablaufgeschwindigkeit, und damit über diese Handregelung die Verkürzung der laut erzeit. Das Zusammenziehen der Treber ist durch Ansteigen des Diff.erenzdrucks zu erkennen und kann, durch entsprechendes Zufahren des Stellgliedes· vermieden werden.· . . -. ; . ^:: . - -. --. ^: ' . :.-: ' .; .· ' '

Γα einem weiteren Ausführungsbeispiel wird gezeigt, wie vom Hersteller der Sudwerke, die erfindungsgemäße Anwen-· dung der ließ-, Steuer- und Regelgeräte zu einer Verbesserung der Effektivität der Sudwerke führt. Dabei werden alle beschriebenen MSR-Geräte mit allen genannten. Funktionen im meß-, Steuer- und regelungstechnischen Teil der Gesamtanlage integriert. Durch die Einbeziehung der Signale der beschriebenen Meßgeräte in die Steuerung ist eine weitgehende. Automatisierung der Läuterung unter· Einbeziehung einer Waschwasserzülaufregelung gegeben.

Claims

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Erfindungsansprüche:

1. Anlage zur automatischen Steuerung und Regelung der Läuterung, dadurch gekennzeichnet, ^ daß erfindungsgemäß das konventionelle Läutermanometer durch ein elektrisches Differenzdruckmeßgerät, vorzugsweise mit volumetrischer Meßwertübertragung, ersetzt wird, das mit wartungsfreien Druckmittlern, die oberhalb und unterhalb des Siebbodens am Läuterbottich installiert werden, arbeitet und das zur Regelung der Läutergeschwindigkeit in Abhängigkeitvom Meßwert des Differenzdruckmeßgerätes als Regelgröße ein Stellglied auf der Druckseite der Läuterpumpe bei geschlossenem Abläutersystem durch automatische oder Handregelung betätigt wird mit dem Ziel der Beschleunigung des Läuter-Prozesses.
2. Anlage zur automatischen Steuerung und Regelung der Läuterung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet,daß vorzugsweise hinter der Läuterpumpe ein wartungsfreies Durchflußmeßgerät, vorzugsweise ein induktives Durchflußmeßgerät, installiert wird, dessen elektrisches Ausgangssignal einem Sekundärgerät zugeführt wird, das die ständige Kontrolle des Durchflusses ermöglicht und dessen Grenzwertkontakte bei überschreiten eines vorgegebenen maximalen Durchflusses ein weiteres öffnen des Stellgliedes verhindern bzw. bei Unterschreiten eines vorgegebenen minimalen Durchflusses ein Signal zum Ausschalten der Läuterpumpe und zum Einschalten des ümhackers geben. '
3. Anlage zur automatischen Steuerung und Regelung der. Läuterung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalisierung des betriebswirtschaftlich günstigsten Abbruchpunktes der Läuterung durch die Verwendung eines temperaturkorapensierten elektrischen Leitfähigkeitsmeßgerätes automatisch erfolgt, wobei der Abbruch beliebig als Leitfähigkeitsmeßwert vorgegeben werden kann und der Extraktionsverlauf während des gesamten Läuterprozesses registriert wird und daß die Hubbegrenzung des Stellgliedes bei Erreichen eines vorzugebenden LeitfähigkeitsmeBwertes automatisch aufgehoben wird,

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4. Anlage zur automatischen Steuerung und Regelung der Läuterung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zentralrohrläutersystemen das System durch eine Absperrarmatur am Schauglas wahlweise hermetisch geschlossen als Pumpenabläuterung oder auch offen betrieben werden kann.
5. Anlage zur automatischen Steuerung und Regelung der Läuterung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale und minimale Durchfluß durch Ermittlung der maximalen und minimalen mittleren Geschwindigkeiten der Würze in den Kanälen der Treber von je nach Schrotung maximal 3,6 m/h bis 1,5 m/h bzw. minimal 0,2 m/h bis 1,0 m/h über die Treberporosität und die Läuterbottichfläche bestimmt wird.
6. Anlage zur automatischen Steuerung und Regelung der Läuterung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittler des Differenzdruckmeßgerätes oberhalb des Siebbodens unterhalb des Niveaus der Treberhöhe und unterhalb des Siebbodens im Bereich geringen dynamischen Druckes installiert werden und daß für das Differenzdruckmeßgerät ein Meßbereich von 0 bis 3 kPa bis 0 bis 6 kPa vorzugsweise 0 bis 4 kPa Differenzdruck verwendet wird.

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