CN104324625A - 一种稀释箱的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稀释箱的自动控制系统，包括：底板、箱体、加热管固定架、支架、搅拌器和搅拌器电机，在稀释箱箱体内设有蛇形加热管、锤度传感器和温度传感器，锤度传感器和温度传感器通过现场总线技术与外部的DCS控制系统进行通信，温度传感器将测到的糖蜜信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制与加热管连接的热水控制阀的开度；锤度传感器将检测到糖蜜稀释的锤度信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制进入稀释箱热水控制阀的开度。本发明是一种带锤度和温度自动控制系统的稀释箱，使用蛇形环管对糖浆进行加热，增加了受热面积，使加热更均匀，对糖浆中的晶体颗粒溶解更完全。

Description

一种稀释箱的自动控制系统

技术领域

本发明专利涉及制糖技术，尤其涉及一种稀释箱的自动控制系统。

背景技术

食糖既是人民生活的必需品，也是食品工业及下游产业的重要基础原料，与粮、棉、油等同属关系国计民生的大宗产品。制糖行业作为传统的农产品加工业，与糖料种植紧密相关，且主要集中在广西、云南、广东、海南、新疆、黑龙江等地区，已成为边疆少数民族地区经济的支柱产业。随着我国国力不断增强，科学技术水平取得了巨大的进步，工业现代化程度不断提高。制糖行业随着规模的不断扩大，对生产力有了更高的要求，各个企业都在寻求技术改革，希望通过技术改革来提高生产力，因此现代化的自动化控制系统越来越多的被植入了制糖企业，也使制糖企业大大提高了生产力和生产效率。但是如果将现今国内的制糖企业和国外的企业比较就会发现，国内企业的还有很多方面需要提高，特别是在自动化控制方面。

煮糖过程中，所有的入料浓度必须适应在煮糖膏的母液过饱和度，这样才能使入料加入的糖份和沉积在结晶上的糖份达到平衡，如果入料的浓度过高，就会使糖膏的过饱和度骤增而生成伪晶；如果入料的浓度过低，不但延长了煮糖时间和加大了蒸汽的消耗量，影响到物料的平衡和处理量，还会产生局部溶晶或降低结晶速度，根据多年的生产经验，入罐的各级糖蜜如甲洗蜜、甲原蜜、乙原蜜、高丙蜜等必须在稀释箱加热和用热水稀释，目的是除了将入料加热到比罐内糖膏温度高3～5℃符合入料的温度条件外，还可以溶去糖蜜中的幼晶，避免入罐后造成结晶不均匀，糖蜜稀释的浓度在70～75°Bx煮糖的效果才会好。煮糖环节是制糖工艺中的一个重要环节，目前国内糖厂在煮糖设备上比较落后，基本依靠人工手动控制，工艺水平落后，生产效率低，煮糖的质量完全取决于煮糖师傅的经验，这样的情况大大的制约了制糖企业生产力的提高和产品的质量，因此在煮糖环节植入现代化的自动控制系统有着重要的意义。在糖浆韵稀释环节进行自动化控制是实现煮糖自动化控制的第一步。因为进入煮糖罐里的糖浆需要先到稀释箱，在稀释箱里通常要加入一定量的热蒸汽和热水溶解糖浆里的颗粒并对糖浆的锤度进行调节，因此如何根据实时的锤度情况控制各个执行机构动作来调节糖浆的锤度成为关键。

进入煮糖罐的各种物料的温度必须高于罐内糖膏温度3～5℃，这样才能使原料入罐后产生自然蒸发，保持并加速糖膏的对流，如果入料温度过高，入罐后产生急剧的自蒸发，对流过于剧烈，产生微细液滴向上剧烈跳动，随着汁汽带入冷凝器，造成糖份流失的后果，而且，入料温度过高会引起罐内糖膏与罐壁撞击，糖液往上剧烈跳动，导致晶体破裂；如果入料温度低于罐内糖膏温度，会使罐内糖膏温度突然下降，过饱和度突然升高，极易产生粘晶、伪晶，而且，物料需要在煮糖罐内先加热一段时间到沸点才能开始蒸发，既延长了煮糖时间、降低了效率，也由于煮糖罐的加热性能不好而浪费热能。

目前国内糖厂糖蜜稀释基本处于锤度、温度无自动控制的状态，都是靠操作工的个人经验手工操作，糖蜜稀释的锤度和温度很难达到工艺的要求，煮糖过程形成伪晶时有发生，操作工不得不经常观察和处理，不但效率低、效果差、耗能耗水，糖份收回率低，而且，由于现有的稀释箱没有加热升温的装置，只能直接往糖蜜打蒸汽，容易造成糖蜜局部过热，导致色值升高，影响糖蜜的质量，整个制糖行业在这个生产环节的损失很大，其主要原因是：

1、对糖蜜稀释的锤度、温度控制缺乏认识或重视不够而没有采取相应措施；2、现有的稀释箱缺乏适宜的加热升温装置。

近年来，随着技术的进步，也有一些文献对稀释箱结合控制系统进行改进，例如：

中国期刊，名称：糖厂稀释箱自动化监控系统的设计，《轻工科技》 2013年03期，作者：杨铨  李可成，摘要：针对糖厂稀释箱工作环节基本处于人工控制的现状，介绍以PLC为核心的糖厂稀释箱自动化控制系统的设计原理。与传统的人工控制比较，该系统可以实现自动化控制，提高工作效率，并能通过上位监控软件对工作过程中的各个参数进行监控，实现信息化的管理。

从文献可知，在糖厂稀释箱中引入PLC系统可以对稀释环节中的温度和锤度的控制，但是把蒸汽直接通入糖浆稀释箱，造成受热面不均匀，容易造成对糖浆中晶体颗粒溶解不完全现象，利用蒸汽加热，糖浆容易进入蒸汽管中污染蒸汽，既影响蒸汽热效率，又使得蒸汽汽凝水受到污染。其设计方案上也存在问题，其温度变送器设置在蒸汽管道上，检测到的是蒸汽的温度，而不是糖浆，其根据流量计的信号去控制进水控制阀达到控制进水流量，如此是达不到控制效果的。

发明内容

本发明是一种带锤度和温度自动控制系统的稀释箱，使用蛇形环管对糖浆进行加热，增加了受热面积，使加热更均匀，对糖浆中的晶体颗粒溶解更完全，同时运用了现代化的DCS控制技术和高精度的自动化检测仪表实现对糖厂的各级糖蜜如甲洗蜜、甲原蜜、乙原蜜、高丙蜜稀释的锤度和温度的控制。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种稀释箱的自动控制系统，包括：底板、稀释箱箱体、加热管固定架、支架、搅拌器和搅拌器电机，加热管固定架装在稀释箱箱体侧壁，搅拌器通过支架固定，并与搅拌器电机连接；在稀释箱箱体内设有蛇形加热管、锤度传感器和温度传感器，锤度传感器和温度传感器通过现场总线技术与外部的DCS控制系统进行通信，温度传感器将测到的糖蜜信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制与加热管连接的热水控制阀的开度； 

锤度传感器将检测到糖蜜稀释的锤度信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制进入稀释箱热水控制阀的开度。

所述的DCS控制系统根据锤度信号和温度信号控制搅拌器电机的运行频率。

所述的蛇形加热器上设有一根小管用于排掉制糖过程中产生的氨气。制糖过程中产生的氨气量很少的，也不好收集，因为氨气是不凝气体，不能跟凝结水排掉，在加热中热效率很低，如果久了不排掉占据加热体大部分体积会影响换热。

所述的蛇形加热管利用的是制糖的加热、蒸发与煮糖过程产生的90~100℃的汽凝水对糖浆进行加热。蛇形环管对糖浆进行加热，增加了受热面积，使加热更均匀，对糖浆中的晶体颗粒溶解更完全。同时利用制糖的加热、蒸发与煮糖过程产生的汽凝水对糖浆进行加热，是余热再利用，不耗费额外的热能，具有更合理、更经济的节能效果。

本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：

1、国内的稀释箱里面目前都没有供加热用的蛇形管，本发明使用蛇形环管对糖浆进行加热，增加了受热面积，使加热更均匀，对糖浆中的晶体颗粒溶解更完全，同时，采用蛇形环管加热，热水不与物料直接接触，加热后的热水是干净的，可以作为煮糖工艺热水使用，达到节能环保的目的，减少不必要的能源浪费；

2、本发明稀释箱的自动控制系统，利用的是制糖的加热、蒸发与煮糖过程产生的90~100℃的汽凝水对糖浆进行加热，是余热再利用，不耗费额外的热能，具有更合理、更经济的节能效果；

3、本发明稀释箱的自动控制系统，能显著提高煮糖和分蜜效率，糖蜜进入煮糖罐后不用再花时间加热，直接就可以产生自然蒸发，保持并加速糖膏的对流，同时与煮糖的真空度、蒸汽压力、煮糖锤度、糖膏液位、糖膏温度、搅拌等煮糖自动控制系统配合起来，从根本上消除了煮糖过程中形成有危害性的粘晶、伪晶的可能性，省去了处理粘晶、伪晶所需的时间，缩短了煮糖和分蜜的时间，从而显著提高了煮糖和分蜜效率；

4、本发明稀释箱的自动控制系统，可以显著提高糖的收回率，缩短了煮糖时间，减少了蔗糖份的转化，同时，消除了伪晶堵住分蜜机筛网造成分蜜困难的危害，从而，显著提高了煮炼、分蜜环节糖份的收回率；

5、本发明稀释箱的自动控制系统，显著提高糖膏质量，结晶的效果更好，而且，由于从根本上消除了形成粘晶、伪晶的可能性，有效地防止了因煮糖时间加长和原来直接往糖蜜打蒸汽造成局部过热而导致的糖膏色值提高，从而显著提高了糖膏的质量；

6、本发明稀释箱的自动控制系统，设备成本低、简易，便于实施，维护、维修也很方便。

附图说明：

图1是本发明稀释箱的自动控制系统的稀释箱结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图中序号的名称为：

1、底板；2、稀释箱箱体；3、加热管；4、加热管固定架；5、支架、6、搅拌器；7、调节阀H；8、调节阀K；9、搅拌器电机；a、糖蜜出口；b、热水进口；c、热水出口1；d、热水进口2； f、锤度传感器接口；g、温度传感器接口。

具体实施方式

结合图1说明，一种稀释箱的自动控制系统，包括：底板1、稀释箱箱体2、加热管固定架4、支架5、搅拌器6和搅拌器电机9，加热管固定架4装在稀释箱箱体2侧壁，搅拌器6通过支架5固定，并与搅拌器电机9连接；在稀释箱箱体内设有蛇形加热管3、锤度传感器和温度传感器，在锤度传感器接口f和温度传感器接口g处接入锤度传感器和温度传感器，锤度传感器和温度传感器通过现场总线技术与外部的DCS控制系统进行通信，温度传感器将测到的糖蜜信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制与加热管连接的热水调节阀H 7的开度；锤度传感器将检测到糖蜜稀释的锤度信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制进入稀释箱热水调节阀K 8的开度。

DCS控制系统根据锤度信号和温度信号控制搅拌器电机9的运行频率。

蛇形加热器上设有一根小管用于排掉制糖过程中产生的氨气。制糖过程中产生的氨气量很少的，也不好收集，因为氨气是不凝气体，不能跟凝结水排掉，在加热中热效率很低，如果久了不排掉占据加热体大部分体积会影响换热。

所述的蛇形加热管利用的是制糖的加热、蒸发与煮糖过程产生的90~100℃的汽凝水对糖浆进行加热。蛇形环管对糖浆进行加热，增加了受热面积，使加热更均匀，对糖浆中的晶体颗粒溶解更完全。同时利用制糖的加热、蒸发与煮糖过程产生的汽凝水对糖浆进行加热，是余热再利用，不耗费额外的热能，具有更合理、更经济的节能效果。

工作原理：

当糖浆进入稀释箱后，锤度传感器将检测到糖蜜稀释的锤度信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制进入稀释箱热水调节阀K 8的开度，通过蛇形加热管3溶解糖浆里的晶体颗粒；同时，温度传感器将测到的糖蜜信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制与加热管连接的热水调节阀H 7的开度，加入热水；DCS控制系统根据锤度信号和温度信号控制搅拌器电机9的运行频率，使用搅拌器将糖浆搅拌均匀，达到设定的条件后，糖浆由糖蜜出口a排出，进入下一到工序。

实施例1

广西贵港市某糖厂从2013年开始，采用本发明稀释箱的自动控制系统，其他设备均无变动，仅对稀释箱进行了改进，当从上一道工序出来的糖浆排入稀释箱后，锤度传感器将检测到糖蜜稀释的锤度信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制进入稀释箱热水调节阀K的开度，通过蛇形加热管溶解糖浆里的晶体颗粒；同时，温度传感器将测到的糖蜜信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制与加热管连接的热水调节阀H的开度，加入热水；DCS控制系统根据锤度信号和温度信号控制搅拌器电机的运行频率，使用搅拌器将糖浆搅拌均匀，达到设定的条件后，糖浆由糖蜜出口出排出，进入下一到工序。本发明的实施后，该榨季为糖厂获得九百多万元的综合效益。

实施例2

广西崇左市某糖厂从2013年开始，采用本发明稀释箱的自动控制系统，其他设备均无变动，仅对稀释箱进行了改进，当从上一道工序出来的糖浆排入稀释箱后，锤度传感器将检测到糖蜜稀释的锤度信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制进入稀释箱热水调节阀K的开度，通过蛇形加热管溶解糖浆里的晶体颗粒；同时，温度传感器将测到的糖蜜信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制与加热管连接的热水调节阀H的开度，加入热水；DCS控制系统根据锤度信号和温度信号控制搅拌器电机的运行频率，使用搅拌器将糖浆搅拌均匀，达到设定的条件后，糖浆由糖蜜出口出排出，进入下一到工序。本发明的实施后，该榨季为糖厂获得八百多万元的综合效益。

Claims (4)

1.一种稀释箱的自动控制系统，包括：底板、稀释箱箱体、加热管固定架、支架、搅拌器和搅拌器电机，加热管固定架装在稀释箱箱体侧壁，搅拌器通过支架固定，并与搅拌器电机连接，其特征在于：在稀释箱箱体内设有蛇形加热管、锤度传感器和温度传感器，锤度传感器和温度传感器通过现场总线技术与外部的DCS控制系统进行通信，温度传感器将测到的糖蜜信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制与加热管连接的热水控制阀的开度； 

锤度传感器将检测到糖蜜稀释的锤度信号传送到DCS控制系统，经过处理，输出控制信号控制进入稀释箱热水控制阀的开度。

2.根据权利要求1所述的稀释箱的自动控制系统，其特征在于，所述的DCS控制系统根据锤度信号和温度信号控制搅拌器电机的运行频率。

3.根据权利要求1所述的稀释箱的自动控制系统，其特征在于，所述的蛇形加热器上设有一根小管用于排掉制糖过程中产生的氨气。

4.根据权利要求1所述的稀释箱的自动控制系统，其特征在于，所述的蛇形加热管利用的是制糖的加热、蒸发与煮糖过程产生的90~100℃的汽凝水对糖浆进行加热。