CN104460599B - 甘蔗压榨自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甘蔗压榨自动控制系统，包括输蔗带自动控制系统、高位槽料位自动控制系统和渗透水与甘蔗丝重量的配比自控系统，采用双重测重的方法测量入榨甘蔗丝重量，高位槽都安装料位传感器测量其料位，DCS控制系统根据高位槽料位控制压榨机和快速输送带的速度，达到控制高位槽稳定的目的，在渗透水管道上安装电磁流量计和控制阀，并对渗透水进行控制。本发明的甘蔗压榨自动控制系统既能精确地均匀控制入榨甘蔗丝的量，又能精确地控制渗透水的添加量，达到既能发挥压榨机的最大效能、避免压榨机因频繁调速而损坏导致停产的严重后果的目的，同时，还能进一步提高糖份抽出率、降低后续蒸发的热能，达到压榨自动控制最理想的效果。

Description

甘蔗压榨自动控制系统

技术领域

本发明涉及DCS工业过程控制技术领域，具体指一种甘蔗压榨自动控制系统。

背景技术

压榨是制糖生产的第一道工序，它的正常与否直接影响着后续工段的生产状况，其生产不正常，对全厂的正常生产、产品质量、动力、蒸汽稳定性、能耗的高低和生产安全均有严重影响。但由于压榨车间的控制关系极为复杂，各种生产参数环环相扣、息息相关，是一项十分复杂的工程。

甘蔗压榨关键工艺的要求是：既要保证整个压榨过安全、高效、平稳地进行，又要尽量减少压榨机的调速频率，以有效降低压榨机的故障率；根据入榨甘蔗丝的重量控制加入对蔗比为20%的渗透水，以起到在最大限度提高糖份抽出率的同时，最大限度地降低用水量和后续蒸发所需热量的作用。

目前几种主要甘蔗压榨自控方案及其缺陷

1、利用核子秤测量的控制方案及其缺陷：根据利用核子秤测量入榨甘蔗丝的重量，控制输送机的速度和渗透水的添加量，这是目前国内大部分糖厂采用的控制方案，其主要缺陷是：

（1）核子秤对人体有核辐射危害。

核子秤使用的核放射源对人体或多或少有危害，在使用过程中不但直接对操作工、维修工身体健康有危害，对食用利用受到核辐射的甘蔗丝制造的糖产品的消费者也有危害，包括东南亚的泰国在内很多国家是禁止在糖厂使用核子秤的。

（2）折算复杂、误差大。

核子秤是根据以下公式推算出甘蔗丝的重量的：

γ射线穿透物料后，强度变化规律是：

N=N。e-μpF/S

其中：μp——物料的质量吸收系数，

F——输送机负荷，

S——输送机宽度，

N。——空载时探测器处γ射线强度，

N——有负载时探测器处γ射线强度。

γ射线探测器输出信号U1与γ射线强度成正比，因此有：

U1=U。e-μpF/S

其中，U。——空载时输出信号，

U1——有负载时的输出信号。

令K1=-S/μp,称作物料标定常数，则

F=K1ln(U1/U。)

通过测量U1、U。，并通过标定确定K1值，即可得到输送机物料负荷F，输送机的速度V可由测速装置的电压经计算得到：

V=K3U2+K2

其中V——输送机速度，

U2——速度信号电压，

K2、K3——标定常数。

输送机输送的物料流量P=FV,

由此算出物料累计量：

W=∫Pdt=∫FVdt

我们知道，每个测量参数都会有误差，物料的质量吸收系数也因甘蔗产地、品种、批次的差异而不同，以上计算涉及近10个测量值、1个质量吸收系数，这么多误差的因素叠加起来误差就更大，因此，通过核子秤测量，间接算出入榨甘蔗丝重量的方法既复杂又不准确，必然影响平稳压榨以及渗透水添加量的控制精度，导致平稳压榨效果不理想、糖份抽出率降低和后续蒸发热量增加。

（3）核子秤的安装、维护、维修麻烦。

国家对核子秤等有放射源设备的使用有严格、繁琐的规定，所以核子秤的安装、维护、维修很麻烦，一般糖厂的仪表工无法胜任。

2、根据利用测重传感器测到的输送机甘蔗丝重量控制输送机的速度，根据测到的压榨机轴距控制渗透水添加量的自控方案及其缺陷：

此方案虽然在一定的程度上解决了平稳入榨的问题，但是控制比较粗糙，而且，由于渗透水的添加量是根据压榨机轴距来调节的，轴距受顶辊压力、不同甘蔗丝的软硬程度影响较大，所以测量的效果难以保证，导致控制效果不可能好。

3、人工设定第一级压榨机的转速，调节最后一级输蔗带的速度保持第一级高位槽料位稳定，调节其它各级输蔗带的速度使其与最后一级输蔗带速度同步的自控方案及其缺陷：

（1）由于从一开始落蔗是不均匀的，如果每条输蔗带的速度都同步，就难以保证最后一级输蔗带甘蔗丝的均匀，所以，控制过于粗糙，效果不理想。

（2）由于没有对入榨甘蔗丝计量，所以，渗透水添加量的控制没有参考依据，根本无法精确控制。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种甘蔗压榨自动控制系统，其根据榨量保持压榨机转速，采用双重测重的方法取代核子秤，不但消除了核辐射的危害，而且，既能精确地均匀控制入榨甘蔗丝的量，又能精确地控制渗透水的添加量，既能发挥压榨机的最大效能、避免压榨机因频繁调速而损坏导致停产的严重后果的目的，同时，还能进一步提高糖份抽出率、降低后续蒸发的热能，达到压榨自动控制的效果。

一种甘蔗压榨自动控制系统，含有安装在1#输蔗机和2#输蔗机的测重传感器、料位传感器、电磁流量计、DCS控制系统和控制阀，控制系统包括输蔗带自动控制系统、高位槽料位自动控制系统和渗透水与甘蔗丝重量的配比自控系统。

所述的输蔗带自动控制系统，采用双重测重的方法测量入榨甘蔗丝重量，在2#输蔗机安装测重传感器，测量2#输蔗机的甘蔗丝重量，DCS控制系统根据此信号控制1#输蔗机的速度，均匀控制2#输蔗机上甘蔗丝量；在快速输送带安装测重传感器，测量快速输送带甘蔗丝的重量，DCS控制系统根据此信号控制2#输送机的速度，均匀控制快速输送带上甘蔗丝重量。

所述的高位槽料位自动控制系统，用料位传感器测量1#压榨机高位槽的料位，DCS控制系统根据此料位控制快速输送带的速度，达到控制高位槽稳定的目的；每台压榨机的高位槽都安装料位传感器测量其料位，DCS控制系统根据高位槽料位对压榨机的转速进行微调，控制压榨机进行平稳压榨。

所述的渗透水与甘蔗丝重量的配比自控系统，在渗透水管道上安装电磁流量计和控制阀，快速输送带上的测重传感器测到的甘蔗丝重量信号传送到DCS控制系统，经过处理后输出信号控制渗透水控制阀，对渗透水进行控制。

采用控制电缆从电力系统的配电点把电能直接传输到甘蔗压榨自动控制系统的各种用电设备器具的电源连接线路。

本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：

1. 本发明提供的甘蔗压榨自动控制系统，根据榨量基本保持压榨机转速，采用双重测重的方法，既能精确地均匀控制入榨甘蔗丝的量，又能精确地控制渗透水的添加量，达到既能发挥压榨机的最大效能、避免压榨机因频繁调速而损坏导致停产的严重后果的目的，同时，还能进一步提高糖份抽出率、降低后续蒸发的热能，达到压榨自动控制最理想的效果；

2.本发明提供的甘蔗压榨自动控制系统，取代了传统的对人体有核辐射危害的核子秤测量入榨甘蔗丝重量的方法，从根本上消除了对操作工以及消费者的核辐射危害；

3.本发明提供的甘蔗压榨自动控制系统，实现了直接准确测量入榨甘蔗丝重量，从而实现了甘蔗平稳压榨的精准控制，使得压榨的效率进一步提高、设备故障率更低；

4. 本发明提供的甘蔗压榨自动控制系统，实现了直接准确测量入榨甘蔗丝重量，从而实现了渗透水对甘蔗丝重量配比的精准控制，精度优于±1%，在甘蔗糖份的抽出率进一步得到提高的同时，节约了渗透水用量以及后续蒸发多余水分所需的热能量；

5. 本发明提供的甘蔗压榨自动控制系统，设备成本更低，维护、维修更为方便。

附图说明

图1为本发明甘蔗压榨自动控制系统的PID图；

图2为本发明甘蔗压榨自动控制系统的高位槽料位自动控制系统PID图；

图3为本发明甘蔗压榨自动控制系统的渗透水与甘蔗丝重量的配比自控系统PID图。

具体实施方式

一种甘蔗压榨自动控制系统，其主要元件有，测重传感器、料位传感器、电磁流量计、DCS控制系统、控制阀，包括输蔗带自动控制系统、高位槽料位自动控制系统和渗透水与甘蔗丝重量的配比自控系统。

所述的输蔗带自动控制系统，采用双重测重的方法测量入榨甘蔗丝重量，在2#输蔗机安装测重传感器，测量2#输蔗机的甘蔗丝重量，DCS控制系统根据此信号控制1#输蔗机的速度，均匀控制2#输蔗机上甘蔗丝量；在快速输送带安装测重传感器，测量快速输送带甘蔗丝的重量，DCS控制系统根据此信号控制2#输送机的速度，均匀控制快速输送带上甘蔗丝重量。

所述的高位槽料位自动控制系统，用料位传感器测量1#压榨机高位槽的料位，DCS控制系统根据此料位控制快速输送带的速度，达到控制高位槽稳定的目的；每台压榨机的高位槽都安装料位传感器测量其料位，DCS控制系统根据高位槽料位对压榨机的转速进行微调，控制压榨机进行平稳压榨。

所述的渗透水与甘蔗丝重量的配比自控系统，在渗透水管道上安装电磁流量计和控制阀，快速输送带上的测重传感器测到的甘蔗丝重量信号传送到DCS控制系统，经过处理后输出信号控制渗透水控制阀，对渗透水进行控制。

采用控制电缆从电力系统的配电点把电能直接传输到甘蔗压榨自动控制系统的各种用电设备器具的电源连接线路。

最后应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (1)

1.一种甘蔗压榨自动控制系统，含有安装在1#输蔗机和2#输蔗机的测重传感器、料位传感器、电磁流量计、DCS控制系统和控制阀，其特征在于：DCS控制系统包括输蔗带自动控制系统、高位槽料位自动控制系统和渗透水与甘蔗丝重量的配比自控系统；

所述的输蔗带自动控制系统，采用双重测重的方法测量入榨甘蔗丝重量，在2#输蔗机安装测重传感器，测量2#输蔗机的甘蔗丝重量，DCS控制系统根据此信号控制1#输蔗机的速度，均匀控制2#输蔗机上甘蔗丝量；在快速输送带安装测重传感器，测量快速输送带甘蔗丝的重量，DCS控制系统根据此信号控制2#输送机的速度，均匀控制快速输送带上甘蔗丝重量；

所述的高位槽料位自动控制系统，是在每台压榨机的高位槽都安装料位传感器测量其料位，DCS控制系统根据高位槽料位对压榨机的转速进行微调，控制压榨机进行平稳压榨；用料位传感器测量1#压榨机高位槽的料位，DCS控制系统根据此料位控制快速输送带的速度，达到控制高位槽稳定的目的；

所述的渗透水与甘蔗丝重量的配比自控系统，在渗透水管道上安装电磁流量计和控制阀，快速输送带上的测重传感器测到的甘蔗丝重量信号传送到DCS控制系统，经过处理后输出信号控制渗透水控制阀，对渗透水进行控制；

采用控制电缆从电力系统的配电点把电能直接传输到甘蔗压榨自动控制系统的各种用电设备器具的电源连接线路。