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宠物食品中的液体添加 在目前市场上，绝大部分宠物食品的加工过程中，需要添加一定比例的液体。液体添加调节过程主要是通过以下几种途径完成： (1)手动调节。操作工手动调节流量计，凭经验判断产品品质，如果达到要求，则停止调节流量计,同时记录下此时的流量计读数作为生产参数。 (2)半自动调节。操作工调节现场触摸屏控制面板的液体添加流量大小，该流量大小通过现场的液体流量计与调节阀做PID反馈控制来实现。调节阀的开度大小调节，通过操作工给定的流量数值进行反馈调整，直至合适值。 (3)全自动调节。通过智能化的控制系统来实现。对某一产品的生产加工参数进行储存记录，某一比例的液体添加以对干物料喂料量的百分比的形式存在。如果加大或降低产能，则该液体添加量自动等比例上升或下降。  在人工成本提高，消费者以及生产者对产品品质稳定性要求日益提高的现代膨化加工工艺过程中，自动化以及智能化的膨化机生产控制显得愈发关键，手动调节的方法已逐渐不被市场认可。 自动化液体添加通常是通过膨化设备配套管路系统来完成，通过调整液体调节阀的开度大小来调整添加液体的流量。例如，在生产某一产品时，需要添加一定比例的水分，操作工通过调节管路系统的液体调节阀开度大小来实现水分的增加或减少。 然而，在现场实际调试过程中发现，膨化系统液体流量的精准控制，尤其是小流量液体添加的控制，很难实现。面对这样的困境，很多生产者转而选择代价比较昂贵的泵送系统，进行单独的液体添加系统工艺配置；或退而求其次，选择原始的手动控制，凭借操作工的经验进行生产。很多人认为，这是由于控制系统导致的精准流量无法控制，其实主要是以下几个方面导致了膨化系统液体添加无法实现精准自动化控制。 液体精准添加的自动化控制分析 1.调节阀进行液体流量调节原理的简单阐述 膨化生产系统的液体添加自动调节通常通过调节阀实现。调节阀的流量调节原理为通过电信号调节阀门开度大小，从而调节液体通过该阀门的流量。调节阀输入信号通常为4 ~ 20 mA，所对应的调节阀开度为0%~100%，如图1所示，对于普通的调节阀来说，该曲线通常不是线性的。
2.液体流量的决定因素 从调节阀的调节原理来看，可以实现液体流量的直接控制。但实际生产却无法实现精准控制。决定液体流量的另外一个重要因素一压力差往往被忽略。流体在管道中的流量，如下公式： Q=πR4△P/8μL 式中: Q为液体流量；R为管道半径；△P为管道入口与出口的压力差；μ为液体粘度； L为管道长度。从公式中可以看出，调节阀调节流量的原理是通过改变管道半径R来实现流量的在线调节。但前提是, △P要保持不变,即调节阀前后两端的压力差不变，无法满足此条件，流量Q会随R和△P变化，最终导致流量无法控制。 现在膨化系统使用的调节阀即为这种情况，△P在跟随R的变化而变化:当调节阀开度变小时,进入调节阀内的水压产生憋压而上升,△P上升同时R变小；而当调节阀开度变大时，进入调节阀的水进行泄压，△P下降的同时R变大，两个参数同时变化，导致即使现场的控制程序和逻辑无误，同样无法实现液体添加自动化的精准控制。如图2所示为调节阀选型理论曲线与实际实验结果，其误差>2000%。
膨化设备生产时的液体添加是通过离心泵从水箱输送，其产生的液体压力减压后通常为4 barg左右,导致调节阀两端压差过大，无法进行精准自动控制，这种现象在精准控制小流量液体添加时，尤其明显。 3.通过改变传统的调节阀实现精准控制 在分析了导致膨化设备液体添加无法精准控制的成因后，对硬件进行了更改。传统的调节阀无法在4 barg的前后压差下，进行精准的流量调节，采用具有压差实时调节的控制阀门。此类阀门有别于普通的调节阀，在改变阀门开度的大小的同时，会自动调节阀门两端的压力差，保证其压力差不变，使液体流量的变化始终与阀门的开度成正比，故该类阀门的开度与流量曲线呈线性关系。
现场的应用结果如图3所示，可以看出使用压力调节阀可以成功解决液体流量精准控制问题，其误差在10%左右。真正实现了膨化系统生产中液体添加的全自动精准控制。 结论 本文就膨化设备生产过程中的液体添加无法实现全自动精准控制的问题，进行了分析和讨论。在现场控制程序和逻辑无误的情况下，总结了影响液体添加流量控制的因素，并进行了相应的方案更改。 (1)使用调节阀进行膨化系统的液体添加全自动控制，原理上是通过更改管道口径实现流量的调节变化。 (2)利用调节阀对液体流量进行调节,其中调节阀两端的压力差往往被忽略，而压力差是影响液体流量的关键因素之一。 (3)通过分析原因，采用压力控制调节阀，成功解决了液体流量控制不准的问题。 来源：周景春、高一桐等《膨化生产过程中液体添加精准控制研究》，仅用于学习交流用，如涉及侵权，请联系小编！ |
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