张俊勇
陕西国防工业职业技术学院（西安710300）
摘要设计一种卧式滚筒式软化锅，结合西安市某食用油加工企业的实际需求做了重新设计定型，整机目前采用接触器——继电器控制，为了便于以后进行自动化升级改造，设计了一种PID控制系统，对相关设备的升级改造具有一定的指导意义。
关键词 软化锅；结构设计；PID;控制
在粮油的生产加工过程中，植物油脂的软化是第一道加工工序，也是油料在预处理过程当中非常关键的一道工序，软化的效果如何直接关系到植物类食用油（如大豆油、菜籽油和花生油等）品质好坏的重要指标，所以大多数粮油加工企业都投入了大量的经费不断升级改造油脂软化设备。近20年来，软化锅经历了多次更新换代，归结起来大致有3次明显改进：第1次为箱体类结构，由于该类型设备缺陷太多，能耗过高，软化油脂质量满足不了要求，现在已经淡出市场；第2次为立式结构，该类型设备由于消耗动力高，制造与维修工艺复杂，存在死角等问题也已逐渐淡出了市场；第3次为卧式滚筒软化锅，该类型设备最突出优点为能耗低，是立式软化锅消耗动力的1／4左右，且软化效果突出，成品质量好，被广泛应用到植物油脂的生产加工过程中，但是由于各厂家对软化效果的要求不同，其改造过程也一直没有停止过。所以，设计一种卧式滚筒式软化锅结合西安市某食用油加工企业的实际需求重新做了设计定型，整机目前采用接触器——继电器控制，为了便于以后进行自动化升级改造，设计了一种PID控制系统，对相关设备的升级改造具有一定的指导意义。
1 机械主体结构设计
卧式滚筒式软化锅的外形结构简图如图1所示，安装时底面具有一定斜度，安装时固定到水平平面上，使整个设备有一个右倾16。的倾斜角，使软化后油脂能够顺利流出。
工作主体机械结构如图2所示，整个设备由底座、进料端箱体、滚筒部件、出料箱体、滚轮装置、电机、减速器、小齿轮传动件、挡轮装置和加热管等几部分组成，加热管在出料端焊接于集汽室的管板上侧固定端。在进料端，加热管被浮动安装在支撑板上，要求加热管外壁与支撑板间隙调整为1.2 mm，加热管受热膨胀可以自由伸缩，从而消除掉因热膨胀而引起的损伤。同时为了减小加热时漏气漏水现象，该设计把进汽管焊在软化锅集汽室上，缩短进汽管，提高进汽管刚度，保证进汽管与滚筒的同轴度，改变排水方式，这样旋转接头内转动体结构由双变为一，从而有效地解决了旋转接头漏水、漏汽问题。以前的软化锅将加热管与油脂换热处放置在中下部，容易积存冷凝水从而影响油料温度，降低油料的软化效果，该设备由虹吸管和冷凝液罐相配合，在内外蒸汽压差作用下通过旋转接头内的虹吸管连续排出软化锅，提高了蒸汽的利用率和传热效率，经过试用发现该设备的油料软化效果要有明显
的提高。
2 PID控制
为节约成本，该设备采用低压接触器——继电器控制系统，由控制线缆在地下开槽后连接到配电控制柜中，但是由于设备工作场合长期承受高温、高湿和高压作业，线路很容易受潮老化。为了进一步生产设备的工作稳定性和自动化控制，针对该设备设计一种基于PID控制的系统，能够完成全过程连续自动化生产加工。
在PID选择上有模糊控制、PID控制和模糊PID控制3种，在结合设备实际工作状况对这3种控制方式进行选择，模糊控制和模糊PID控制可以有效地弥补PID控制的超调量过高、稳态精度差以及调节时间过长等问题，从理论上讲利用模糊控制或模糊PID控制系统是可行的，也能取得非常稳定的控制效果，利用MAT-LAB/SIMULINK建立控制数学模型如图3和4所示。但是这2种方式价格昂贵、对工人的素质相对要求较高，不利于大规模推广使用。所以经过综合考虑选择PID控制。
设备用一阶惯性带时滞系统来近似描述，因此，被控过程的数学模型可设为公式(1)：
通过仿真结果可以看到校正前输出曲线为发散状，设备运行稳定性差，经过校正后波形逐渐趋于稳态，超调量也在允许范围内，控制简单，可以进行进一步推广应用。
3结语
结合生产要求设计的一种卧式滚筒软化锅在试用过程中表现状态良好，软化油脂质量较高，相比前期的软化锅结构有明显进步，同时设计了一种PID控制装置，成本低廉，上手容易，具有进一步推广的价值。
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