CN102925593B

CN102925593B - 煮糖自动控制装置

Info

Publication number: CN102925593B
Application number: CN201210432437.3A
Authority: CN
Inventors: 李松; 庞萍
Original assignee: China Light Industry Nanning Design Engineering Co Ltd
Current assignee: China Light Industry Nanning Design Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-11-02
Also published as: CN102925593A

Abstract

一种煮糖自动控制装置，是对煮糖罐的几个主要的参数进行自动控制的设备，其中包括真空度控制模块、糖膏锤度控制模块、加热蒸汽压力控制模块和煮糖罐液位控制模块，其中真空度控制是通过变送器测量煮糖罐的真空度，用DCS调节冷凝器进口循环水调节阀从而控制真空度；糖膏锤度控制是通过锤度计测量糖浆的锤度，由DCS控制进料阀、进水阀和煮糖时间，加热蒸汽压力控制是通过压力变送器测量煮糖罐蒸汽压，用DCS控制进入煮糖罐的加热蒸汽量；煮糖罐液位控制是通过液位变送器测量煮糖罐的糖浆的液位，由DCS控制煮糖罐进料、进水阀门。本发明实现了全自动煮糖，有效提高了煮糖控制的可靠性和经济效益，大幅降低了水和蒸汽的消耗，减少误操作，降低了事故率，提高了糖产量。

Description

煮糖自动控制装置

技术领域

本发明专利涉及制糖技术，特别是一种煮糖过程的自动控制装置。

背景技术

长期以来，制糖企业只注重前期投资的经济性，对生产过程自动化的投入非常有限，对于自动化生产的认识仍停留在上世纪六七十年代传统的控制方式，很多糖厂的煮糖罐甚至只配备了现场温度计和压力表，糖浆的锤度控制则更多地依赖于操作工的经验，造成了可控性差，可靠性低的状况，生产过程中往往会出现在相同的操作条件下由于人为的因素而得到不同品质的产品，耗水、耗汽量大，时间长，而且容易因为不同的原因造成误操作，事故率高。

发明内容

本发明的目的是针对目前煮糖生产过程控制及管理存在的缺陷，利用现代化的DCS技术和高精度的自动化检测仪表，为煮糖操作提供一套自动化控制系统，有效提高煮糖控制的可控性和可靠性，提高经济效益，减少误操作，降低事故率。

本发明是通过下述技术方案实现的：

本发明是对煮糖罐的几个主要的参数进行自动控制模块，其中包括真空度控制模块、糖膏锤度控制模块、加热蒸汽压力控制模块和煮糖罐液位控制模块，其中真空度控制是通过变送器测量煮糖罐的真空度，用DCS控制冷凝器进口循环水调节阀；糖膏锤度控制是通过锤度计测量糖浆的锤度，由DCS控制糖浆锤度，由DCS控制煮糖时间，加热蒸汽压力控制是通过压力变送器测量煮糖罐蒸汽压力，用DCS控制进入煮糖罐的加热蒸汽量；煮糖罐液位控制是通过液位变送器测量煮糖罐的糖浆液位，由DCS控制煮糖罐进料、进水阀门。

以上所述的真空度控制模块：是设置一套煮糖罐真空度控制子系统，包括真空度控制器、真空调节阀和压力变送器。根据煮糖罐真空度信号调节冷凝器进口循环水调节阀以获得稳定的煮糖罐真空度和煮糖温度，真空调节阀安装在冷凝器进口循环水管上。

以上所述的糖膏锤度控制模块：是设置一个糖膏锤度控制子系统，包括锤度控制器和进入煮糖罐的进料阀、热水流量调节阀和一个微波锤度计。根据微波锤度计检测结果调节进料量和热水进量以获得稳定的锤度。同时，由顺序控制子系统将整个煮糖流程分解成若干个区间，每个区间都根据经验预先设定了标准程序，根据微波锤度计检测结果自动调节糖液调节阀、进水阀和加热蒸汽调节阀，自动完成养晶过程。

以上所述的加热蒸汽压力控制模块：是设置一个汽压控制子系统，包括蒸汽压力控制器、加热蒸汽调节阀和一个压力变送器。根据各段煮糖过程所需的蒸汽压力设定值精确调节煮糖罐需要加热蒸汽量以获得稳定的加热蒸汽压力。

以上所述的煮糖罐液位控制模块：是设置一个液位控制器、进料调节阀、进水调节阀和液位变送变送器。根据各段煮糖过程所需的糖浆液位调节糖液流量以获得精确的煮糖罐液位。同时，煮糖罐的液位作为汽压控制子系统的前馈信号，在煮糖罐液位发生波动的时候可以及时调整加热蒸汽压力，以获得更高质量的晶体。

所述的煮糖罐自动控制模块，是在煮糖罐相应的部位安装变送器，将压力、真空度、温度、锤度、液位信号转换成电信号，传入DCS，对各个控制系统进行综合调节，由各个执行机构，通过调节阀或开关阀给出煮糖罐需要的真空度、温度、压力、液位、锤度和搅拌速度。

以上所述的调节阀或开关阀采用电动阀或气动阀。

本发明有以下优点：

1、本发明以DCS控制系统为核心，以真空度控制模块、糖膏锤度控制模块、加热蒸汽压力控制模块和煮糖罐液位控制模块组成的控制子系统的有机组合，实现了全自动煮糖，有效提高了煮糖控制的可靠性和经济效益，大幅降低了水和蒸汽的消耗，减少误操作，降低了事故率，提高了糖产量。

2、控制功能强大，使设备处于最佳运行工况，提高设备运行的技术经济效益，而且DCS实现了全自动，提高了可靠性。在生产过程中采用了DCS控制系统之后，整个工艺过程是可控的，不仅能够实现常规控制系统的各种控制功能，而且还能完成各种复杂的优化控制算法和各种逻辑推理和逻辑判断；由于系统采用模块化结构，个别回路或单元故障不会影响全局，而且模块中元器件的高度集成化和严格的筛选有效保证了控制系统的可靠性；

3、DCS广泛采用的各种冗余技术以及DCS采用软件模块组态方法，取消常规系统中的连接导线，可实现高效、便捷的系统在线维护，这些进一步提高了控制系统的可靠性和安全性；

4、DCS有完善的操作指导和事故分析手段，当运行工况出现异常时，一方面进行超驰功能的实现，一方面提供相关参数、趋势、图表通知运行人员及时处理；可进行操作记录打印、报警打印、事故追忆打印、SOE打印和周期性报表等，有助于设备的日常管理和事故分析。

附图说明：

图1是本发明煮糖自动控制装置示意图。

图2是本发明煮糖罐带控制点的自动控制实施结构图。

图中序号和部件名称：

1 — 煮糖罐，2 — 煮糖罐搅拌器，3 — 种子箱，4 — 真空调节阀，5 — 进料调节阀，6 —— 热水流量调节阀，7 — 加热蒸汽调节阀，8 — 种子阀（开关阀），9 — 卸糖阀（调节阀），10 — 汽洗阀（开关阀），11 — 水洗阀（开关阀），12 — 真空卸放阀（开关阀），13 — 不凝汽排放阀（开关阀），14 — 种子箱底阀（开关阀），15 — 真空度控制器，16 — 蒸汽压力控制器，17 — 锤度控制器，18 — 液位控制器。

具体实施方式

从图1看到，本发明包括对煮糖罐的几个主要的参数进行自动控制的模块，其中有真空度控制模块、糖膏锤度控制模块、加热蒸汽压力控制模块和煮糖罐液位控制模块，所述的真空度控制是通过变送器测量煮糖罐的真空度，用DCS控制冷凝器进口循环水调节阀；糖膏锤度控制是通过锤度计测量糖浆的锤度，由DCS控制糖浆的锤度和煮糖时间，加热蒸汽压力控制是通过压力变送器测量煮糖罐蒸汽压，用DCS控制进入煮糖罐的加热蒸汽量；煮糖罐液位控制是通过液位变送器测量煮糖罐的糖浆的液位，由DCS控制进料量和进水量以控制液位。

从图2看到，围绕煮糖罐，设计若干个控制器、变送器和调节阀，通过顺序控制：负责整个煮糖过程的控制子系统，根据煮糖顺序预先设定好标准程序，按程序调用各模拟量控制子系统，并按设定的时间顺序控制各相应阀门的启闭。

真空度控制：设置一套煮糖罐真空度控制子系统，包括一个真空度控制器、一个真空调节阀和一个压力变送器。根据煮糖罐真空度信号调节冷凝器进口循环水调节阀以获得稳定的煮糖罐真空度和煮糖温度。

糖膏锤度控制：设置一个糖膏锤度控制子系统，包括一个锤度控制器、一个进料调节阀、一个热水流量调节阀和一个微波锤度计。根据微波锤度计检测结果调节进料调节阀和热水进量以获得稳定的锤度。同时，由顺序控制子系统将整个煮糖流程分解成若干个区间，每个区间都根据经验预先设定了标准程序，根据微波锤度计检测结果自动调节糖液调节阀和加热蒸汽调节阀，自动完成养晶过程。

加热蒸汽压力控制：设置一个汽压控制子系统，包括一个蒸汽压力控制器、一个加热蒸汽调节阀和一个压力变送器。根据各段煮糖过程所需的蒸汽压力设定值精确调节加热蒸汽量以获得稳定的加热蒸汽压力。

煮糖罐液位控制：设置一个液位控制器、一个进料调节阀和一个液位变送器。根据各段煮糖过程所需的糖浆液位调节糖液流量以获得精确的煮糖罐液位。同时，煮糖罐的液位作为汽压控制子系统的前馈信号，在煮糖罐液位发生波动的时候可以及时调整加热蒸汽压力，以获得更高质量的晶体。

搅拌控制：设置一个调速搅拌器，根据糖膏的锤度调节搅拌速度，以改善对流和热交换，获得更好的煮糖效果。

实施例1

如图2所示，本发明以时间顺序控制子系统负责整个煮糖过程的自动化操作。根据工艺将煮糖顺序分为若干区间，各区间预先设定好标准程序，按程序调用各模拟量控制子系统，或按设定的时间顺序控制各相应的开关阀启闭。顺序控制子系统根据不同的作业时间对种子阀8、卸糖阀9、汽洗阀10、水洗阀11、真空卸放阀12、不凝汽排放阀13和种子箱底阀14实行启闭控制，实现煮糖罐的清洗、抽真空、进料及放料等的自动控制。顺序控制子系统的应用不仅降低了操作工的劳动强度，更大大地提高了系统的可控性和可靠性。

真空度控制子系统在煮糖罐完成清洗和抽真空操作后，由顺序控制子系统控制自动调入，高精度的压力变送器将检测获得的真空度信号送至真空度控制器15，然后根据煮糖罐真空度设定值精确调节真空调节阀4的开度，从而获得稳定的煮糖罐真空度和煮糖温度，避免了操作工操作的不稳定性。

锤度控制子系统在煮糖罐完成进料操作后，由顺序控制子系统控制自动调入。微波锤度计将检测的结果送至锤度控制器17，根据煮糖各阶段锤度设定值精确进料调节阀5和调节热水调节阀6的开度，以获得稳定的锤度。同时，顺序控制子系统根据煮糖流程选择各区间标准程序，根据系统内预先设定的曲线，自动调整进料调节阀5和加热蒸汽调节阀7的开度，自动完成养晶和浓缩过程。微波锤度计的应用使得糖浆锤度的测量彻底摆脱了过去只能依赖熟练工人经验进行判断结晶效果的历史，使煮糖质量控制中最为重要也是最难以确定的参数指标之一有了可量化的方法。锤度控制子系统的使用避免了由于不同操作工的差异而造成产品质量的大幅波动。

加热蒸汽压力控制子系统中，高精度的压力变送器将检测获得的加热蒸汽压力送至蒸汽压力控制器16，然后根据各段煮糖过程所需的蒸汽压力设定值精确调节加热蒸汽调节阀7的开度，从而获得稳定的加热蒸汽压力，保证了产品的质量，同时也避免了能源的浪费，达到节能降耗的目的。

煮糖罐液位控制子系统中，高精度的液位变送器将检测获得的糖浆送至液位控制器18，然后根据各段煮糖过程所需的糖浆液位设定值精确调节进料调节阀5的开度，从而获得精确的煮糖罐液位。同时，煮糖罐的液位作为汽压控制子系统的前馈信号，在煮糖罐液位发生波动的时候可以及时调整加热蒸汽压力，以获得更高质量的晶体。

搅拌控制系统中，根据糖膏的锤度调节搅拌速度，以改善对流和热交换，获得更好的煮糖效果。

本发明已在对煮糖生产线进行试验，并获得了成功的应用。实际应用中，可在并列运行的多个煮糖罐同时采用本方法，可实现对不同生产规模煮糖生产线的生产过程控制，满足提高生产效率及产品质量的要求。

应用实施例：

广西某糖业公司的煮糖罐，2011年之前采用人工调节蒸汽、热水和真空度，煮糖过程不容易控制，需要操作工人8小时不停地开关各个阀门，思想不能开小差，劳动强度很大，还得要非常熟悉操作的工人，2012年利用本发明上述的装置，2012年对煮糖罐进行全自动控制，根据工艺将煮糖顺序分为若干区间，各区间预先设定好标准程序，按程序调用各模拟量控制子系统，或按设定的时间顺序控制各相应的开关阀启闭。顺序控制子系统根据不同的作业时间对种子阀8、卸糖阀9、汽洗阀10、水洗阀11、真空卸放阀12、不凝汽排放阀13和种子箱底阀14实行启闭控制，实现煮糖罐的清洗、抽真空、进料及放料等的自动控制。全自动DCS煮糖系统经过两个榨季的运行，与人工煮糖相比，彰显了明显的优越性：

1、效率提高了38%

人工煮甲糖，3个罐平均每罐的煮糖时间为2小时55分钟，而本全自动DCS煮糖系统

煮糖平均为1小时48分钟，比人工煮糖快了1个小时7分钟。

2、节能超过40%

自动煮糖系统根据蒸汽阀门的开度和时间，进行精确的积分运算，结果平均节汽达到42.44%。

由于效率的提高，时间的缩短，搅拌电机、自动煮糖系统的用电、照明、空调等，也相应节能近40%。

3、节水率超过50%。

人工煮甲糖平均每罐耗水4.77立方，而本系统为2.31立方，节水2.46立方，节水率超过50%。

4、每个榨季提高收益超过900万元

由于提高了生产效率、提高了产糖率、节能降耗，本系统比人工煮糖每个榨季提高收益超过900万元。

5、产品质量稳定

本系统生产的产品色值稳定、颗粒均匀，比人工操作质量好而稳定。

6、操作简单、可靠

本系统与人工煮糖相比，不仅大大降低了操作工的劳动强度，更大大地提高了可控性和可靠性。

Claims

1.一种煮糖自动控制装置，是对煮糖罐的真空度、糖膏锤度、加热蒸汽压力和煮糖罐液位进行自动控制的设备，其特征在于：它有真空度控制模块、糖膏锤度控制模块、加热蒸汽压力控制模块、煮糖罐液位控制模块、煮糖罐搅拌控制模块和煮糖罐自动控制模块，其中真空度控制是通过变送器测量煮糖罐的真空度，用DCS控制真空机的开和关；糖膏锤度控制是通过锤度计测量糖膏的锤度，由DCS控制煮糖时间，加热蒸汽压力控制是通过压力变送器测量煮糖罐蒸汽压力，用DCS控制进入煮糖罐的加热蒸汽量；煮糖罐液位控制是通过液位变送器测量煮糖罐的液位，由DCS控制煮糖罐进料、进水阀门；

所述的真空度控制模块，是设置一套煮糖罐真空度控制子系统，包括真空度控制器、真空调节阀和压力变送器，根据煮糖罐真空度信号调节冷凝器进口循环水调节阀以获得稳定的煮糖罐真空度和煮糖温度，冷凝器进口循环水调节阀安装在冷凝器进口循环水管上；

所述的糖膏锤度控制模块，是设置一个糖膏锤度控制子系统，包括锤度控制器、一个进料阀、一个进水阀和一个锤度计，根据锤度计检测结果调节进料量和进水量以获得稳定的锤度，同时，由顺序控制子系统将整个煮糖流程分解成若干个区间，每个区间都根据经验预先设定了标准程序，根据微波锤度计检测结果自动调节糖液调节阀和加热蒸汽调节阀，自动完成养晶过程；

所述的加热蒸汽压力控制模块，是设置一个汽压控制子系统，包括蒸汽压力控制器、一个加热蒸汽调节阀和一个压力变送器，根据各段煮糖过程所需的蒸汽压力设定值，精确调节煮糖罐需要加热蒸汽量以获得稳定的加热蒸汽压力；

所述的煮糖罐液位控制模块，是设置液位控制器、一个进料调节阀和一个液位变送器，根据各段煮糖过程所需的液位调节进料量以获得精确的煮糖罐液位，同时，煮糖罐的液位作为汽压控制子系统的前馈信号，在煮糖罐液位发生波动的时候可以及时调整加热蒸汽压力，以获得更高质量的晶体；

所述的煮糖罐搅拌控制模块，包括设置一个调速搅拌器，根据糖膏的锤度调节搅拌速度，以改善对流和热交换，获得更好的煮糖效果；

所述的煮糖罐自动控制模块，包括在煮糖罐相应的部位安装变送器，将压力、温度、锤度、液位信号转换成电信号，传入DCS进行综合调节，由各个执行机构，通过调节阀或开关阀给出煮糖罐需要的真空度、温度、蒸汽压力、糖浆锤度和液位。

2.根据权利要求1所述的煮糖自动控制装置，其特征在于：所述的调节阀或开关阀采用电动阀或气动阀。