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rya 真空 乳化 控制电路 设计

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江阴职业技术学院毕业设计说明书-1-摘要本文首先对RYA真空乳化机的作用、意义及原理进行了介绍，并对RYA真空乳化机的操作做了详细的说明。真空乳化机现在在工业中得到普遍的应用，在化工行业得到大家的认可和使用。此设计在主电路中运用了变频器和电动机的组合，这样调速系统可以满足不同物料加工的要求。在控制电路中运用了自锁的控制方式。RYA真空乳化机在设计中要符合安全、卫生要求。RYA系列真空均质乳化机组由乳化锅（可升降锅盖、翻转式锅体）水锅、油锅、真空装置、加热及温度控系统、冷却系统、电器控制系统等组成。关键词:真空乳化机经济效益冷却系统电器控制系统Summsry-2-SummaryThistextemulsifiedfunction,meaningandprincipleofmachinetocarryonintroductiontotheRYAvacuumfirst,andemulsifiedtheoperationofmachinetodoexpatiationtotheRYAvacuum.Thevacuumemulsifiesmachinetogetawidespreadapplicationintheindustrynow,gettingeveryonesapprobationandtheusageinthechemicalengineeringprofession.Thisdesignmadeuseoftochange频machineandthecombinationofelectricmotorinthemainelectriccircuit,adjustingsosoonsystemcansatisfytherequestthatthedifferentmaterialprocesses.Madeuseoffromthecontrolmethodoflockinthecontroltheelectriccircuit.TheRYAvacuumemulsifiesmachinetowanttomatchasafety,hygienearequestinthedesign.RYAseriesvacuumallthequalityemulsifyamachinesetfromemulsifyapot(canascendanddescendpotcover,insideouttypepotbody)waterpot,oilpan,vacuumtoequip,heatingandtemperaturecontrolsystem,coolingsystem,electricappliancescontrolsystem.etc.toconstitute.Keyword:Thevacuumemulsifiesmachineaneconomicelectricappliancescontroloftheperformancecoolingsystemsystem江阴职业技术学院毕业设计说明书-3-前言本机组有真空乳化搅拌罐、热水罐、转子泵、真空泵、热水卫生泵、液压系统、电器控制系统、工作平面等七部分组成。用途：本机组适用于配制栓剂药品,对于油基质、霜基质、水溶性质、尤其对基质粘度大，固料含量比较高的物料配制更显著功效。特点：本机组级操作简便，性能稳定，均质性好，生产效率高，清洗方便，结构合理，占地面积少，自动化程度高等特点。优点：本机组采用上部同轴二重型搅拌器搅拌，液压升降开盖，快速均质搅拌器转速：0-1400r/min(变频调速）；慢速刮壁搅拌器转速：10100r/min（无级调速），均质头采用高剪切涡流式乳化搅拌机，慢速刮壁搅拌自动紧贴锅底及锅壁。在搅拌过程中经转子泵将物料做外循环工作，使物料完全能达到乳化效果。采用真空吸料、特别对粉体物料利用真空吸入避免粉尘飞扬。整个工序在真空条件下进行，防止物料在高速搅拌后产生气泡，能达到卫生无菌条件。本机组对配置好的物料通过液位控制自动供料至包装机容量。课题来源RYA真空乳化机是我所在企业生产了十余年的产品，在这些年的实际生产过程中积累了大量的宝贵的经验，为该机的改进提供了充分的保障。在我厂中有做好的RYA真空乳化机设备，这样可以直观的了解此设备的生产过程，工艺要求，设备的工作原理及操作。中小型化妆品企业因为资金和方法有限，对市场、对需求普遍不能做到快速的反应。那么小成本的设备可以解决他们的困难，使他们跟的上社会的快速发展。市场对一个产品、一个企业的审判有许多因素，但最基本的标准是产品的质量，是企业是否能推出高品质的产品。提高产品质量的唯一出路是增加产品的科技含量，尽快更多地采用先进的科学技术，才能赢得市场竞争的制高点，保证企业立于不败之地。在技术方面，中小企业所面临的困难比大企业更多。那么作好这个设备是对企业有着很大的意义的，也是有前途的。第一章RYA真空乳化机概述-4-第一章RYA真空乳化机概述1.1RYA真空乳化机的性能RYA真空乳化机是集均质、搅拌、乳化、脱气、加热、冷却等功能为一体的新型真空乳化设备。主要适用于制膏行业。对具有一定黏度的液体物料在真空状态下进行均制、乳化、搅拌，使之符合国家卫生标准的，高质量的产品。本机具有蒸汽加热和水冷却装置，可以根据产品工艺要求，自由选择所需工作温度。本机所有物料相接触的部位均采用不锈刚及无毒害材料制成，保证制品的卫生质量。本设备为了适应不同用户的使用要求，分别采用开盖倾倒出料、泵出料、正压出料。在高粘性乳化物、特别是膏霜、软膏、乳剂类产品的制造工艺中，通常最成问题的是分散相的粒径大和搅拌时把空气混入制品中，粒径过大导致乳状物不稳定，缺少光泽；制品中混入空气则会使制品气泡化、细菌污染、易氧化及外观不光滑。针对两大问题，我设计的RYA系列真空均质乳化机组，由均质搅拌器、上、中、下搅拌、刮壁搅拌各自具有的特点相辅相成，组合成最佳的搅拌方式，以达到完美混合制品。采用抽真空的方式，使所生产的制品在搅拌过程中不再混入气泡，从而保证可制造出富有光泽、细腻及延展性良好的优质产品。本机组采用上均质同轴搅拌，电动液压升降开盖(可选)，快速均质搅拌器转速0-3500r/min(变频调速)、慢速刮壁搅拌器转速10-100r/min(变频调速)、均质头采用高剪切涡流式乳化搅拌机，慢速刮壁搅拌自动紧贴锅底及锅壁。采用真空吸料、整个工序在真空条件下进行，防止物料在高速搅拌后产生气泡，能达到卫生无菌要求。本系统配有C，P清洗系统、容器与物料接触部分采用SUS316L材料制造、内表面镜面抛光300EMSH(卫生级)为了确保控制部分的稳定、电器控制部分采用德国西门子公司产品、按纽采用日本富士公司产品、变频器采用日本松下电工、真空泵采用西门子公司产品。本机组完全符合GMP要求制造，是目前国内最先进、最理想的膏、霜生产设备。江阴职业技术学院毕业设计说明书-5-1.2RYA真空乳化机的结构及工作原理RYA真空乳化机主要由真空乳化搅拌罐、预处理罐、真空泵、液压系统、加热冷却系统、电器控制系统组成。乳化锅(1)乳化锅为受压部件，其设计制造符合GB150-98刚制压力容器技术标准。(2)锅体为三层固定支撑式，内层材料为SUS304，抛光处理。耐压0.15MPa-0.1Mpa。隔层为碳刚，用于加热冷却，耐压0.3Mpa。保温层为SUS304，内衬硅酸绿纤棉，外表镜面抛光。(3)体底部装有出料阀，测温元件及电导仪探头，以满足制品过程监测等需要。(4)锅盖上装有真空表、抽真空口、视镜、清洗口、进料口等装置。预处理锅预处理锅为一独立的加热搅拌预处理装置，是制膏行业不可或缺的配套设备。本机设置了200L、700L预处理锅各一个，和主机组成一个完整的乳化装置。预处理锅为三层结构。预处理锅底部设有搅拌器，测温元件和出料阀，底部搅拌器能保证少量原料在锅内均匀搅拌。测温元件测量锅内原料温度，并在仪表上显示出来。出料阀供原料进入主锅时用，其上部装设气动阀门。预处理锅夹套可通入0.3Mpa的水蒸气对锅内原料进行加温，并设有超压安全装置。需加温时，先打开底阀，排清冷凝水，然后关闭底阀，打开进气阀，即能达到加温目的。主轴及传动系统主轴为二套轴结构，分别由高速均制轴，慢速刮板套轴组成。高速轴由7.5KW电机直接驱动，变频调速0-3000r/min.慢速套轴7.5KW交流电机，由变频调速获得第一章RYA真空乳化机概述-6-10-80r/min的转速。主轴系统中有多道密封环节，以保证乳化锅内有较高的真空度及叫好的真空保持性。搅拌系统(1)均制器均制器为外壳固定式，置于乳化锅的下部，转速为0-3000r/min，连续工作时间不得超过30分钟。(2)椎式刮板搅拌器结构为框式，二重搅拌型，中间为固定浆叶，边上为框式转动浆，工作速度为10-80r/min最佳工作转速为30-70r/min。(速度过慢无级减速器发热严重;速度过快，涡轮减速器磨损加快。(3)刮板刮板由聚四乙烯制成,调整以紧靠锅壁为宜，以利于热的交换加热冷却管路(1)加热锅体内夹套加热采用小于等于0.3MPa的水蒸气，由电磁阀来控制加热时间和温度。(2)冷却冷却采用自来水。(3)停机后在使用本系统,需打开锅体下的排水阀,排清冷凝水，以免影响加热效果。工作原理：物料在水锅、油锅内通过加热、搅拌进行混合反应后，由真空泵吸入乳化锅，通过乳化锅内上部的中心搅拌、聚四氟乙烯刮板始终迎合搅拌锅形体，扫净挂壁粘料，使被括取地物料不断产生新界面，再经过叶片与回转叶片的剪断、压缩、折叠，使其搅拌、混合而向下流往锅体下方的均质器处，物料再通过高速旋转的切割轮与固定的切割套之间所产生的强力的剪断、冲击、乱流等过程，物料在剪切缝中被切割，迅速破碎成200nm-2um的微粒，由于乳化锅内处于真空状态，物料在搅拌过程中产生的气泡被及时抽走。1.3研究RYA真空乳化机的目的和意义江阴职业技术学院毕业设计说明书-7-在生活水平不断提到的今天，企业发展中在土地资源、人力资源上要花费大量的资金，这造成了企业的生产成本的增加，使企业在国际竞争中处于劣势。RYA真空乳化机的出现，该机结构简便，清洗方便，结构合理，占地面积少，自动化程度高等特点。可以帮助企业获得最大化的经济效应，提到企业的竞争实力，从而带动国民经济的增长，提高人民的生活水平。化妆品行业是国家投资比较少，包袱比较轻的行业，同时又是为国家创造高税利，创造大量就业机会的行业。通过对化妆品市场的现状调查分析，博雅认为：我国化妆品市场空间仍然非常巨大，市场潜力也非常大。作为生产这种产品的设备来说，这样的发展必然可以得到很快的发展。第三章RYA真空乳化机的控制电路设计-8-第二章制定设计方案2.1RYA真空乳化机的控制要求RYA真空乳化机在工作过程中要满足加工产品的工艺要求，在工作过程中首先要保证电机的适量转速，应此要有一定范围的变速空间，在可以带动负载工作的条件下还要保证电机可以正常运行，不至于损坏电机，影响电机的使用寿命。在不同的工作条件下要选择不同的电机，例如在顶部的均制电机需要的功率就相对的比较小，中间的次之，底部均制电机需要的功率最高。为了达到电子元器件的工作要求，必须把220V的电压变压到24V，这样同时可以减少危险系数。为了确保设备是操作方便，易于安装，同时又可以高效的运行，必须简化一些不必要的设备，把所有的按钮集中在一个控制面板上，这样可以提高操作的效率，提高生产效率。为了操作者方便，在电路中设置了很多了显示灯，不同的工作程序这样一目了然，同时可以在设备发生故障时维修人员可以快速的找到具体的线路。此设备是乳化装置，所以必须有温度的精确控制，这些化学原料在加工中不能超过它的极限，否则极容易变质。因此，温度控制设备是必不可少的，有的地方有了显示的就好了，有的地方必须要可以控制它，在加工过程中的一些重要环节，还要设置定时装置，这样以达到万无一失的效果。液压系统是一台设备必不可少的，在RYA真空乳化机设备中，对卫生的要求是瞒高的，所以要在真空的状态下才可以达到国家的卫生标准。江阴职业技术学院毕业设计说明书-9-2.2RYA真空乳化机控制方案的选择在工业控制电路中有很多种控制方法，最常见的就是用PLC控制，这种控制方式极高的提高了生产效率。我在这台设备中没有采用这一技术，因为此设备的结构比较简单，用最普通的按钮操作可以节约生产成本，同时用PLC控制在设备发生故障时提高了维修的难度，PLC程序的设计不是每个员工都可以设计的，所以对员工的要求又提高了，所以我采用了普通的电机控制方案。自动工作方式大致可分为：连续、单周期、单步工作方式（1）连续工作方式：按下启动按钮，机器从初始状态（原点）工作一个周期后又进行下一次工作周期，反复连续的工作。（2）单周期工作方式：按下启动按钮，机器从原点开始，按规定的方式完成一个工作周期后，返回并停留在原点上。要进行下一次工作周期，需要再次按下启动按钮。（3）单步工作方式：按一下按钮，机器向前运行一步。各种操作方式的运用范围1连续工作方式：它有固定的工作节拍，适用于流水线上的机器。2单周期工作方式：人为控制工作节拍，适用于单独的机器工作。3单步工作方式：机器每进行一步都会停止下来，适用于机器的调试和检修。自动工作方式运行中（除非常停止按钮外）屏蔽其他按钮的作用。手动工作方式不作为零件的加工方式，作为机器的检修状态。它们的优点：（1）提高零件的加工精度和减少零件的报废率（2）避免工人的误操作（3）减少频繁的使用按钮，延长按钮使用的时间单步工作方式在机器调试和维修过程中运用的好处我们能确认发生的问题和机器故障出现在哪一步，这就大大缩短发现问题的时间。可以有效防止，机器破坏的连锁反应。第三章RYA真空乳化机的控制电路设计-10-2.3RYA真空乳化机的技术参数（一）乳化锅内容积1150L工作容积1000L允许工作温度100允许工作压力锅内0.1Mpa夹套0.3Mpa刮板搅拌器转速1080(r/min)可调速功率7.5KW均制器转速03000(r/min)可调速功率7.5KW锅内真空度-0.0947MPa真空泵功率7.5KW（二）预处理锅容积200L700L各一个搅拌器形式：底部波轮式搅拌器功率：2.2KW江阴职业技术学院毕业设计说明书-11-第三章RYA真空乳化机的控制电路设计3.1主电路的设计在主电路中主要就是设计电机的功率及保护元器件的选择，在电路中由电源出来就接到断路器上，通过断路器电流在进入变频器，断路器就是一个开关，可以随时关闭电源，同时在电流过大时会自动跳到常开触点上，起到保护电路的作用。在主电路中都是380V高压电，所以每个电机都要接地。变频器在电路中起到很重要的作用，在随时可能改变速度的电路中变频器是最好的选择，因为它的调速范围大，同时调速稳定，变频器和三相异步电动机组合的调速系统在工业中有着广泛的应用。电器控制回路、运行回路、监测回路的保护。本设备的电器装置具有短路保护、过载保护和连锁装置，以充分保证设备的安全运行。为了保证设备的工作质量，同时对操作人员的安全保护，本设备电器系统中电导仪，数显定时器和高低隔离装置。电动机全面保护本设备的每一电动机均有短路和过载保护，均质器的直流电机具有短路、过载和飞车保护，以确保设备和操作人员安全。均质器电机采用可控直流调速系统。速度可以0r/min3000r/min调节，满载调速范围大于1：20。此系统是三相、全控、整流无差控制系统，装置内采用了电压、电流和转速的三环节调节系统。它有利于克服参数变化、外界干扰的影响。实践表明它运行的稳定性和可靠性方面优于双闭系统。采用集成电路作为调节器及双脉冲触发器，具有较好的机械特性。为了保护电机，本设备还设有过流保护、失磁保护、错缺相保护、零速封锁，主电路与调节回路隔离的功能，以及整流输出电压与控制线性的特点。电动机轴上输出的是机械功率，计算公式如下：式中，PM2电动机轴上的输出功率，kW；TM电动机的转矩，Nm；nMX电动机的转速，r/min。电动机轴上的机械功率是由变频器输出的三相电功率转换来的，两者之间的差异是电动机定、转子的功率损失pM。虽然，pM与pD和pV相比要大得多，但和调第三章RYA真空乳化机的控制电路设计-12-速江阴职业技术学院毕业设计说明书-13-系统的额定功率相比，仍是很小的。故：PM1PM1pMPM1电动机的转子电流所以，在稳定运行的情况下，电动机转子电流的大小主要地取决于负载阻转矩的大小。电动机的定子电流由电机学原理知，电动机在运行过程中，输入的定子电流等于转子电流的折算值与励磁电流的复数和：所以，在稳定运行的情况下，电动机转子电流的大小主要地取决于负载阻转矩的大小。变频器的输入功率变频器从电源输入的是三相电功率，计算公式是：由计算公式可得，各个电动机的功率。在各个工作条件下可以达到工作要求。第三章RYA真空乳化机的控制电路设计-14-3.2控制电路设计1高低隔离保护本设备所有仪表、按钮和控制回路均采用隔离变压器独立供电，提高操作运行的可靠性和安全性。2真空泵的保护本设备使用接触器构成了对真空泵的保护电路，当开启真空泵时，真空电机及进水阀和通气阀得电工作，当停止真空泵工作时，进水阀关闭及通气阀失而通气。3温度记录和显示装置本设备设置了温度记录仪和数字式温度计，分别对均质器、水锅、油和冷却水温度进行显示和记录，特别对均质器内温度设置了记录仪和数字式温度计双重检测，进行生产过程的记录和控制，以备生产工艺和产品质量的检查和实施。4定时器装置电器箱中独立设置了从1分9小时59分的定时器，用于生产工艺的辅助手段。打开定时器开关，定时器就开始工作，当达到定时设定值时，蜂鸣器响，提醒进行下一步操作。5产品乳化质量记录装置设备配备了对生产过程的乳化情况作全过程记录的电导测试装置。该装置由电导传感器、电导仪和记录仪组成，测试量程有四档可供选择。电导仪在使用时，应先打开电导仪开关，根据加工产品选择合适量程，然后打开记录仪电源开关，此时电导装置进入工作状态。此装置通过对产品在生产过程中介质电导率的变化进行记录，科学地提供产品质量情况和工艺检查的手段江阴职业技术学院毕业设计说明书-15-3.3参数设定及元器件选择MKM5/50HZ型户外高压断路器（以下简称断路器）用于交流50HZ、电压40.5KV的三相电力系统，作为分断、关合负荷电流之用，它具有过栽及短路保护功能、可用于电力系统作为发电厂、变电站、电力设备和电力和线路控制和保护，并自带互感器，有12组线圈可作测量和保护用。断路器具有搞震、耐污秽能力强、体积小、机构简单、使用方便、开断性能好，可靠性高等特点。交流继电器的吸合电压不大于其额定电压的85%，直流继电器的吸合电压不大于其额定电压的75%（有的为80%）。保持电压，直流继电器通常为30%-40%额定电压，交流继电器保持电压要大些。直流继电器的释放电压通常不小于10%额定电压，极限低温下不小于5%额定电压。接触器是一种用于频繁地接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。在功能上接触器除能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作功能和零压及欠压保护功能。电控仪是由单片微机组成的程序及时间间隔控制。它有6个输出接点，分别控制6个反吹风气缸的动作。8组短接控制点。M1Y2-132M-47.5KWM2Y2-132M-47.5KWM3Y2-132S1-25.5KWM4Y2-160M1-211KWM5Y2-132S1-25.5KWM6Y2-100L-42.2KWM7Y2-100L-42.2KWBPSY3300QFMKM5/50HZTCJBK3-160OSALAY3-11M/1SALAY3-11X/2SBLAY3-11ZX/2KAHH54PPTPXG-4115KTJS11S-3RTDDG-1000第三章RYA真空乳化机的控制电路设计-16-RDZG12HLAD11-12121DFQ911F-94PKMCJX1-22江阴职业技术学院毕业设计说明书-17-第四章操作要求1抽真空及破真空关闭乳化锅有关的阀门，启动真空阀，抽真空至工艺所需之真空度后先关闭真空阀，再关闭真空泵。当需要破真空时，开启破真空阀，空气经聚氨脂海绵过滤后进入锅内。2进料在预处理锅内加热水或油至所需温度后，用所备软管连接主锅进料口预处理锅出料口，锅内抽真空至0.08Mpa左右时，先后开启预处理锅出料阀和主处理锅进料阀，原料经过滤后进入锅内，进料完毕后，分别关闭进料阀和出料阀，并清理过滤器。3搅拌原料进入乳化锅后，即开启搅拌器、均质器。（2）刮板搅拌器按下刮板搅拌器开关，调整速度至工艺所需的转速。一般在30-70r/min内为好。（3）均质器把均质器调速旋钮调至起使点，启动均质器，逐渐调高转速至工艺规定的要求，较长时间使用一般在2000-3000r/min为准，用完把调速至起点。4温度控制温度控制由阀门来完成（1）加热加热前先打开乳化锅底阀，放去夹套内的冷凝水，然后开启进蒸汽和出蒸汽阀关第四章操作要求-18-闭冷凝水进出口阀即能完成锅体加热。锅体加热采用0.3MPa的饱和水蒸气，用户在输气管路中需接装减压和限压装置。本机乳化锅上装有压力表显示及超压安全阀，保障乳化锅安全工作。锅体加热速度的快慢可控制阀门启闭来达到，可以通过温度显示器和记录仪来监测加热情况。（2）冷却冷却为0.3MPa自来水或冷却水。控制进出口阀门的大小，可以控制冷却水流量，既能控制冷却速度。冷却速度可以通过冷却水水量显示仪哈记录仪监测。5出料.出料时关闭刮板搅拌器和均质器，打开破真空阀，破除锅内真空，打开底部球阀，正压出料。容器的清洗与消毒6.清洗a.清洗时锅内放置1/3的清水，开启均制器,经一段时间后，即能达到清洗效果。b.开盖后清洗。清洗完毕后，锅内放入1/5的清水，在夹套内通入蒸汽，加热消毒即可。进料本机预处理锅设计为平制式，因此进料推荐采用真空负压加快进料方。.在端盖进料口装有网式过滤器,每次进料完毕，可方便地拿出清洗备用。对粉状物料建议采用开盖进料，或者溶于油或水溶液中进料。出料出料时先破真空然后打开底部球阀，正压出料，加大出料速度。江阴职业技术学院毕业设计说明书-19-结语在高粘性乳化物、特别是膏霜、软膏、乳剂类产品的制造工艺中，通常最成问题的是分散相的粒径大和搅拌时把空气混入制品中，粒径过大导致乳状物不稳定，缺少光泽；制品中混入空气则会使制品气泡化、细菌污染、易氧化及外观不光滑。针对这些情况，我设计的真空乳化机，由均质搅拌器、中心叶片搅拌、刮壁搅拌各自具有的特点相辅相成，组合成最佳的搅拌方式，以达到完美混合制品。采用抽真空的方式，使所生产的制品在搅拌过程中不再混入气泡，从而保证可制造出