您好!欢迎来到地 森仪表官网!公司主要产品(压力表,流量计,校验仪,液位计,变送器等系列) 收藏本站 | 在线留言 | 联系我们
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
单位:淮安地森仪 表有限公司
地址:江苏省金湖 县工业园区
电话:86-0517-86808989
电话:86-0517-86908989
传真:86-0517-86809966
联系人:傅先生
手机:18952342008微信同号
咨询QQ:453588428
邮编:211600
网址:http://www.
邮箱:yqyb@sohu.com
 
 
新闻中心 您好!您当前所在 的位置是:首页 > 新闻中心

电磁流量计   在无菌 灌装系统中的应用

发布时间: 2019-07-03 10:36:31  点击次数: 29

 

 

现代社会的飞速发 展,随着人们的生活水平的提高和生活节奏的加快,出现了许多方便携带饮用的瓶装、罐装和袋装型食品及饮料。在制药企业中,也同样有大量的瓶装和袋装的液体药品。这些生产场合的液体饮料和液体药品都需要无菌灌装系统 ,要求灌装装置系统 能够快速、安全、准确地完成灌装。相比较以前传统的 固定容积式的灌装系统,该系统具有更稳定的安全性,包装内容液体的卫生状况大幅改善,无菌灌装系统的要 求使用于灌装定量控制 的方式发生了变化,一些专业灌装用途流量计进入灌装应用领域,这种动态在线的测量和控制方式带来了新的挑战,在线直接测量和控 制流量的定量控制方法需要专业的流量计来满足灌装的特殊需求,使用中不仅需要考 虑流量计本身的安装和使用,还要综合考虑流量计集成在系统中时和其他部分的相互影响。文章详细介绍了灌 装用电磁流量计   的特点以及使用电磁流量计   的灌装定量系统的灌装精度的影响因素。

 

1 无菌灌装系统介绍

1.1 无菌灌装系统的要 求

(1)易于清洗和消毒 杀菌;

(2)高产量、周期短 ;

(3)高精度和高重复 性;

(4)低消耗和损耗;

(5)快速处理不同产 品灌装和不同批量灌装;

(6)对产品和产品质 量因素有较高的透明度;

(7)不用维护或者易 于维修。

 

1.2 无菌灌装的设计特 点

    (     1)机器的简单化; (2)表面光滑、无凹 凸、无死角、气密密封性好;(3)排水流畅,无积 水;(4)闭密性要好,防 止外界微生物深入;(5)选择适当材料, 耐高温、耐化学腐蚀;(6)自动化的 CIP(原位清洗) /SIP(原位杀菌);( 7)关键设备的定期 养护;(8)划分生产区域, 无菌和非无菌,生产区域物料、人等隔离和管制。

 

1.3 灌装定量控制

    在各个分系统中,灌装的定量控制系统是较核心的系统之一,整个灌装机的灌装速度和精度往往由该系统的性能所决定。灌装定量控制 系统关键部件包括流量计、控制器、阀门(如图1)。灌装量的测量 由流量计完成,它能快速、准确地计量灌装头的连接管道中的流体流量,并把信号上传到控制器,由控制器根据设定的定量,控制灌装阀门的启/停,以达到准确灌 装。

图1 灌装系统关键部件 示意图

1.4 无菌灌装对流量计 的要求

    1.4.1 快速反应能力和准 确的测量能力。每次灌装通常持续2~5秒,这要求流量计 的测量速度非常快,测量间隔短,只有这样才能跟得上流量的变化曲线。

    1.4.2 卫生型设计和连接 。特殊的材质和连接方式。

    1.4.3 CIP和SIP的要求。原位清洗 和杀菌涉及到酸碱等腐蚀性介质,如果采用高温蒸汽杀菌,则过程中会出现约140℃的温度。

    1.4.4 稳定性和重复性好 。

2 .电磁流量计   简介

    流量计是 某知名仪表公司自行研发的专业灌装电磁流量计   ,能保证很高的准 确性和重复性,紧凑的外形结构确保了在灌装生产线的各个单元能安装得很近。有快速准确的测量能力,测量周期短,测量频率高。

    流量计的 测量原理:根据法拉第电磁感应定律,因磁通量变化产生感应电动势,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中就会产生感应电流。在电磁测量原理中,流动的介质就相当于运动的导体,感应电压和介质的流速 成正比,并且通过两个电极直接送到放大器。流体的容积通过管道的截面积可以算出。

图2 电磁流量计   原理示意图

    Ue=B×L×v

    Q=A×v

    Q=A×v=A×Ue/B×L

    式中: Ue——感应电压

    B——磁场强度

    L——磁极间距

    v——流体速度

    Q——流体流量

    A——管道截面积

    I——电流强度

    从以上公 式可以看出,当磁场强度和磁极间距一定时,流体流量和感应电压成正比。

    3 Dosimag流量计特性

3.1 特点

    (     1)快速测量能力, 每秒钟完成80次以上的准确测量 ;(2)流量达1.66L/s;(3)流体温度可达 130℃,半小时内耐受 150℃;(4)工作压力可达 16bar;(5)可进行在线原位 清洗(CIP)和在线原位杀菌 (SIP);(6)特殊应用内衬: PFA(可溶性聚四氟乙 烯);(7)不锈钢外壳。

3.2 应用领域

    可用于导 电率大于等于5μs/cm的液体测量,如食 品行业、化妆品行业、制药行业、化学药品行业

    3.3 食品/卫生行业相关认证

    3A认证/EHEDG测试/符合FDA要求。

    4 安装方式、使用条 件及注意事项

4.1 安装条件

    (     1)进口管道长度大 于5倍DN,如图3;(2)出口管道长度大 于2倍DN,如图3;(3)传感器和变送器 必须接地;(4)传感器在管道中 居中安装。

4.2 安装方式及位置

    灌装流量 计安装调试简单;对管道的震动不是很敏感。灌装流量计只有在管道完全满地条件下才能正确测量,基于这个原因,建议在批量生产前要做灌装试验。

图3 安装直管段示意图

    4.2.1 安装方式一般来讲 有旋转灌装模式 和线形灌装模式 ,如图4和图5所示:

图4 旋转灌装模式

图5 线形灌装模式

    4.2.2 安装位置。安装在 阀门附近,灌装流量计不能安装在控制阀的下游(图6),如果装在控制 阀的下游,在一个灌装周期结束后,传感器的测量管道完全排空,这样会严重影响下个周期的测量。

图6 流量计和阀门的安 装位置示意图(1代表灌装流量计) 

    4.2.3 安装方向。合理 的安装方向(图7),可以避免空气 在测量管道中的堆积和存放。

图7 安装示意图( 1代表灌装流量计) 

    4.2.4 安装注意事项。

    (     1)在过热的条件中 使用时(比如在线清洗和在线消毒),强烈要求变送器装在下面,这样可以降低变送器部分过热的风险,如图8。

    (     2)在震动非常厉害 的条件下,要确保管道和传感器的安全。

图8 避免变送器过热的 安装方向示意图

    4.3 影响灌装的一般因 素

    4.3.1 流量计的计量精度 :该项指标受流速、灌装持续时间、测量流体情况等影响。

表1 灌装时间和重复性 的关系

    4.3.2 灌装系统中可动部 件的动作速度和机械重复性:主要是切断阀的开启和关闭操作的速度和一致性。

    4.3.3 灌装机械中流体的 状态稳定性,包括温度变化(影响密度)、背压是否稳定(影响流速)、液位高低。

    4.3.4 控制系统的工作方 式和控制程序设计是否优化。

 

5 灌装流量计的实际 应用问题分析

    下面以灌 装流量计在国内某企业使用过程中出现重复性差的问题为例来分析。

    5.1 现场灌装的基本情 况

    直线式灌 装模式,灌装机上安装有20台Dosimag5BH12/15,分别对应于 20根灌装头,如图 5所示的线性安装方 式;灌装液体来自于设备上方的储罐,通过下流管道进入两路分流支总管(DN40),每分流支总管 下带10个DN15的灌装管;流量计 后方,灌装口上方100mm处安装有气动切断 阀(结构较特殊,两级行程,切断阀杆位于管道内流体中);每次灌装约220mL,但是误差不稳定 ,从偏差1~2mL到5~6mL。

    5.2 该应用中影响精度 的原因

    电磁流量计   属于速度式流量仪 表,它通过测量管道流速来计算体积流量,流速的突变会一定程度增大测量误差。本应用中,影响精度的原因是管道内的液体流速,通过试验分析液体的流速受以下三个方面的影响。

    5.2.1 工艺影响。管道的 选型和排设对液体的流速会有影响。如本应用中,如果下流管道进入两路分流支总管远小于DN40,那么流过各灌装 管内的液体流速会有比较大的偏差,选用合适的总支管和正确的排设,可以改善灌装管内液体流速的不平衡性。

    5.2.2 其他元件的影响。 在无菌灌装系统中,一般用到四种阀,即定量阀(加料阀)、导向阀、压力控制阀、控制阀。

    在灌装系 统中用到快速切断阀(定量阀)来控制灌装的启停。快速切断阀的控制原理:当电磁阀接收到PLC的输出信号(由 PLC采集灌装流量计的 脉冲信号后处理的输出信号)时开始动作,通过执行机构带动阀杆和阀芯向上运动,阀芯和阀座分开,流体通过阀座进入灌装管道,开始灌装,当电磁阀接收到PLC输出信号关闭阀门 时,阀杆向下运动,带动阀芯向下运动,使阀芯和阀座接触,从而切断流体达到结束灌装。本应用中控制阀的阀杆在管道中,流体从上向下流经整个阀体,阀杆的动作行程分两级,对应于小流量和较大流量。

    开启时, 阀杆向上抬起,逆流而上,对于管道中的流体造成逆冲,瞬间减小管道流速;相对速度越大,影响越大;闭合时,阀杆向下压下,对于管道中的流体产生加速,瞬间增大管道流速(图9)。

    本应用中 的灌装控制阀有两级行程,在从小流量变换为大流量时,阀杆的二次动作使管道内的流速显著减小,增大了测量误差(图9)。灌装控制阀的 结构和工作方式,影响了管道中的液体流速,是误差的主要形成因素来源。但试验证明,可以通过调整阀杆的行程来改善。

图9 未加处理的阀门二 行程的流量曲线。

    5.2.3 液位控制及背压控 制。液位和背压影响灌装过程中的流速,流速的波动会造成灌装量的波动。该波动的影响主要体现在系统发出阀门切断指令到阀门完全关闭的延迟时间段中。

    本灌装系 统中的上部罐体尺寸较小,约60L。如果液位控制在 80%,则上部的气体空 间为12L,下部液体空间为 48L;若每次灌装 250mL,2s内完成,则 20个瓶需要5000mL,即5L,对液位的影响为 8%,对气压的影响为 5L/12L=40%;由于灌装有间歇 性停顿,对于液位和背压的自动控制来说,过程为非连续稳定状态,控制的难度比一般过程要大(压力变送器上看到有压力值的变化,实际上可能有1~2秒钟以内的阻尼, 实际过程中的快速波动可能更大)。

    灌装头由 于安装灌装控制阀的需要,在灌装控制阀及下部的灌装头共约400mm。

    部分为 DN25的管道,灌装流量 计及流量计之上的管道内径为15mm/16mm。二者管道截面积 相差近2倍。在稳定流量下 ,则这两部分的流速相差近2倍,表现为流量计 处快,下部管道内慢。考虑到阀杆的影响,则流速相差约1倍。

    灌装头的 较终出口部分为10~14mm的可更换缩口。通 过缩口,可以产生背压,一般缩口内置蜂窝状虹吸管,保证灌装前后的管道满管。从测试的流量波形上看,10mm的灌装头产生适当 的阻尼效果,流量曲线较稳定。

 

5.3 解决方案

    方案   1:采用灌装阀一级 控制,即采用小流量行程的单次开启和闭合。

    测试结果 :流量平稳度增加,灌装的误差显著减小。

    方案   2:对灌装阀的第二 次行程变化进行控制,通过减缓阀的气动排气,降低阀杆第二次上台的速度,见图10:

图10 增加排气过滤阀, 减缓小流量转大流量时的阀杆上抬速度后的流量曲线

    方案   3:适当降低液位, 如控制在50%或更低,以减小批 次灌装对背压的影响,同时有助于提高背压稳定性。

 

  灌装流量计作 为测量的关键元件,它是保证罐装精度实现的要素之一,整个罐装系统的设计在满足无菌灌装的工艺要求和生产效率要求的前提下,必须考虑如何保证罐装流量计稳定、可靠地工作以及如何选用合适的部件,如控制阀,并优化控 制方式,将各种可能的干扰因素降到较低,以实现系统误差较小。

【上一篇】 磁翻板液位计为何 安装排污阀和放空阀
【下一篇】 雷达液位计和超声 波液位计区别
 
 
 
网站首页     关于我们     新闻中心     产品中心   荣誉客户     企业形象     质量体系     联系我们
 
淮安地森仪表有限 公司 版权所有( C)2005-2019 地址:江苏省金湖 县工业园
电话:+86-517-86808989 86908989 传真:+86-517-86809966
网址:www. 邮箱:yqyb@sohu.com
苏ICP备18025263号
   
友情链接:

电磁流量计     |  污水流量计   |  天然气流量计   | 

 
友情链接:    金石彩票   K8聊天室   K8彩票网首页   乐游棋牌   K8彩票网开户