CN109457059A - 卧式连续煮糖过程智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卧式连续煮糖过程智能控制系统，该卧式连续煮糖过程智能控制系统包括：安装在控制室或现场的控制系统、卧式连续煮糖罐、冷凝器、种子箱和泵；卧式连续煮糖罐A内部装有横向或纵横向隔板将罐内分成若干个室，卧式连续煮糖罐A的2个汁汽室分别通过管道与冷凝器B、C连接，制炼循环水通过管道进入冷凝器冷却来自卧式连续煮糖罐A的汁汽，冷凝水从冷凝器的下方流出。种子经过管道分别流入种子箱D、E，再经管道分别与泵F、G连接，由泵经管道抽送到卧式连续煮糖罐A，在煮糖过程中利用煮糖罐内的真空，把糖浆吸入煮糖罐内进行养晶。蒸汽经过管道分别进入卧式连续煮糖罐A的两头。
Description
技术领域
本发明涉及白砂糖制备的技术领域，具体是卧式连续煮糖过程智能控制系统。
背景技术
制糖工业是食品行业的基础工业，又是造纸、化工、发酵、医药、建材、家具等多种产品的原料工业，在国民经济中占有重要地位。
煮糖的主要任务是在煮糖罐内把糖浆（或糖蜜）浓缩到一定的过饱和度，析出符合要求的蔗糖结晶体和将晶体养大，煮成良好的糖膏；经过助晶和用离心机排除母液，获得质量良好的结晶砂糖。“怎样煮好一罐糖膏”，是煮糖工人应当熟悉掌握的题目。
真空不稳定必然引起蒸汽压力不稳定。如果罐内温度不时变动，温度突然升高时蔗糖溶解度增大，糖膏母液的过饱和度随着减低；又如温度突然降低，过饱和度就迅速增高，引起蔗糖析出过快，就可能产生粘晶或伪晶。如果蒸汽压力不稳定，水分的蒸发速度就改变，煮炼过程中入料速度的配合就被扰乱。如果入料浓度不稳定，过饱和度难控制，糖膏母液过稀或过浓，会伤害晶体，造成断晶的危险。又如果入料温度不稳定，过低会产生粘晶和伪晶，过高则由于瞬间自蒸发，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，并有走糖的危险。糖膏对流不良，或甚至在一瞬间突然停顿，会严重影响在煮中糖膏的质量。糖膏忽稀忽浓，致使糖膏时而过紧，时而过松，使过饱和度控制困难，导致不时产生微晶和粘晶，妨碍正常晶体的生长。如果糖液过饱和度的升高与结晶速度不相适应，就会产生伪晶，而要用水洗去，既浪费蒸汽，又延长煮糖时间。
制糖过程中煮糖是最重要的生产环节之一，传统的生产模式是采用间歇式煮糖罐，由于是间歇式的，因此，煮糖无法实现连续生产，汽压等波动过大，很难控制，而连续煮糖罐正好解决了这些难题，具有设备利用率高、生产均衡、用汽均衡、节省蒸汽、易于实现自动控制、缩短煮糖时间，提高糖膏的质量、晶粒均匀等优点，用连续煮糖罐取代间歇式煮糖罐是制糖行业设备更新换代的必然趋势。
但是，工艺设备好只是一方面，如果配套的控制系统做得不好，再好的工艺设备也发挥不出应有的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种卧式连续煮糖过程智能控制系统，专门针对卧式连续煮糖罐及相关工艺设备按照工艺生产的控制要求而发明的。
本发明通过下述技术方案实现：
一种卧式连续煮糖过程智能控制系统，该卧式连续煮糖过程智能控制系统包括：安装在控制室或现场的控制系统、卧式连续煮糖罐、冷凝器、种子箱和泵；
卧式连续煮糖罐A内部装有横向或纵横向隔板将罐内分成若干个室，卧式连续煮糖罐A的2个汁汽室分别通过管道与冷凝器B、C连接，制炼循环水通过管道进入冷凝器冷却来自卧式连续煮糖罐A的汁汽，冷凝水从冷凝器的下方流出。
白糖结晶种子经过管道分别流入种子箱D、E，再经管道分别与泵F、G连接，由泵经管道抽送到卧式连续煮糖罐A，在煮糖过程中利用煮糖罐内的真空，把糖浆吸入煮糖罐内进行养晶。
蒸汽经过管道分别进入卧式连续煮糖罐A的两头。
在煮糖罐的2个汁汽室上方分别安装压力变送器1、2，检测卧式连续煮糖罐汁汽室的真空度；
在进入冷凝器的循环水管道上分别安装调节阀3、4，控制进入冷凝器的循环水流量；
在进入种子箱1和种子箱2的管道上分别安装开关阀5、6，切换进入种子箱1或种子箱2的种子流向；
在种子箱1和种子箱2的出口管道上分别安装开关阀7、8，用泵F或G控制从种子箱1或种子箱2抽种到煮糖罐；
在泵F、G的进出口管道上分别安装开关阀69、9、10、11，控制种子选择性流经泵F或G，实现泵F和G一用一备的功能；
在进入煮糖罐的种子管道上安装电磁流量计12，计量种子的用量；
在进入煮糖罐的糖浆总管上安装电磁流量计13，计量糖浆的用量；
在进入煮糖罐的热水总管上安装电磁流量计14，计量热水的用量；
在煮糖罐两头的入口管道上安装开关阀15、16，控制种子的流向；
在煮糖罐各室的下部安装锤度计17～28，测量各室的糖膏锤度；
在进入煮糖罐各室的物料及水的总管上安装调节阀29～40，分别控制进入各室物料及水的流量；
在进入煮糖罐各室的物料管道上安装开关阀41～52，起到开通或截断物料的作用；
在进入煮糖罐各室的水管道上安装开关阀53～64，起到开通或截断水的作用；
在进入煮糖罐两头的蒸汽管道上分别安装调节阀65、66，控制煮糖汽压稳定；
在种子箱1和种子箱2上分别安装液位变送器67、68，测量液位；
在进入煮糖罐两头的蒸汽管道上分别安装蒸汽压力变送器70、71；
所有的传感器和控制阀（1～66），全部通过电缆与控制系统的机柜连接，把各传感器的信号和控制阀的位置信号传入控制系统，控制系统经过计算、比较之后，发出各控制阀的动作信号，通过电缆传到各控制阀，满足煮糖过程的各项工艺要求。
所述控制系统采用DCS或PLC控制系统。如果DCS还控制糖厂的其它部分，控制点多，可选用DCS，可以选用进口的西门子、ABB、艾默生、霍尼韦尔、横河等品牌，也可以选用国产的浙江中控、和利时、科远、新华等品牌，性能上差别不大，如果仅控制卧式连续煮糖部分，可选用西门子S7-1200的PLC。
控制过程包括以下步骤：
（1）控制系统根据接收到液位变送器67、68的信号自动判断种子箱1和2是否空箱或满溢，若空箱则打开开关阀5或6，若满箱则关闭开关阀5或6，保证2个种子箱既不空箱也不满溢；
（2）在控制系统接收到种子箱液位变送器67、68液位信号有一定的高度，蒸汽压力变送器70、71有足够的压力时，在接收到开始煮糖的指令后，开始启动煮糖程序；
（3）控制系统发出信号关闭所有控制阀；
（4）控制系统发出信号给调节阀3、4，打开调节阀3、4，待压力变送器1、2传来的信号达到工艺要求的目标值后，真空度控制PID回路投运，保持煮糖过程真空度稳定在目标值；
（5）控制系统以种子箱先有料先抽、泵F、G定期轮用为原则，根据种子箱液位变送器的液位信号，分别发出信号控制开关阀5、6、7、8、69、9、10、11、15、16的开和关以及泵F、G的启停，让白糖结晶种子不断地进入煮糖罐煮糖；
（6）控制系统根据流量计12的信号，判断当白糖结晶种子进入煮糖罐达到一定的高度后，DCS发出信号打开蒸汽调节阀65、66，达到一定值后蒸汽压力PID控制回路自动投运使煮糖的蒸汽压力稳定在目标值；
（7）按顺序依次打开开关阀41～52、调节阀29～40，让糖浆或糖蜜进入煮糖罐煮糖，DCS根据各室的锤度计17～28的信号发出信号控制调节阀29～40的开度，稳定各室的糖膏锤度在目标值；
（8）控制系统自动计量流量计12、13、14的流量。
本发明的优点是：
1、在生产正常时，实现了无人干预操作的自动化智能化，生产过程保持在较好的高效率、高品质、低耗能水平上，同时生产过程的数据实现了自动储存、打印、上传等等，达到了很高的信息化水平，因此，本智能控制系统能为制糖行业的绿色、低碳、循环发展、提高综合效益发挥积极的作用；
2、系统具有检测温度、流量和锤度自动控制各电动阀的开度，实现煮糖罐自动连续煮糖，完全适应工业现场的生产要求，并且在恶劣的环境下能保持良好的准确度；
3、系统人机界面友好，直观明了，操作简单，维护量少；
4、本系统成本低，耗材少，收效高，若在我国的制糖行业推广使用，将会给整个行业带来巨大的经济和节能减排效益。
附图说明
图1是本发明卧式连续煮糖过程智能控制系统结构示意图；
其中，图中标号及名称为：压力变送器1、2；调节阀3、4；开关阀5～11；电磁流量计12；电磁流量计13；电磁流量计14；开关阀15、16；锤度计17～28；调节阀29～40；开关阀41～64；调节阀65、66；液位变送器67、68；开关阀69；蒸汽压力变送器70、71。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
一种卧式连续煮糖过程智能控制系统，该卧式连续煮糖过程智能控制系统包括：安装在控制室或现场的控制系统、卧式连续煮糖罐、冷凝器、种子箱和泵；
卧式连续煮糖罐A内部装有横向或纵横向隔板将罐内分成若干个室，卧式连续煮糖罐A的2个汁汽室分别通过管道与冷凝器B、C连接，制炼循环水通过管道进入冷凝器冷却来自卧式连续煮糖罐A的汁汽，冷凝水从冷凝器的下方流出。
白糖结晶种子经过管道分别流入种子箱D、E，再经管道分别与泵F、G连接，由泵经管道抽送到卧式连续煮糖罐A，在煮糖过程中利用煮糖罐内的真空，把糖浆吸入煮糖罐内进行养晶。
蒸汽经过管道分别进入卧式连续煮糖罐A的两头。
在煮糖罐的2个汁汽室上方分别安装压力变送器1、2；
在进入冷凝器的循环水管道上分别安装调节阀3、4；
在进入种子箱1和种子箱2的管道上分别安装开关阀5、6，切换进入种子箱1或种子箱2的种子流向；
在种子箱1和种子箱2的出口管道上分别安装开关阀7、8，用泵F或G控制从种子箱1或种子箱2抽种到煮糖罐；
在泵F、G的进出口管道上分别安装开关阀69、9、10、11，控制种子选择性流经泵F或G，实现泵F和G一用一备的功能；
在进入煮糖罐的种子管道上安装电磁流量计12；
在进入煮糖罐的糖浆总管上安装电磁流量计13；
在进入煮糖罐的热水总管上安装电磁流量计14；
在煮糖罐两头的入口管道上安装开关阀15、16；
在煮糖罐各室的下部安装锤度计17～28；
在进入煮糖罐各室的物料及水的总管上安装调节阀29～40，分别控制进入各室物料及水的流量；
在进入煮糖罐各室的物料管道上安装开关阀41～52；
在进入煮糖罐各室的水管道上安装开关阀53～64；
在进入煮糖罐两头的蒸汽管道上分别安装调节阀65、66；
在种子箱1和种子箱2上分别安装液位变送器67、68；
在进入煮糖罐两头的蒸汽管道上分别安装蒸汽压力变送器70、71；
所有的传感器和控制阀（1～66），全部通过电缆与控制系统的机柜连接，把各传感器的信号和控制阀的位置信号传入控制系统，控制系统经过计算、比较之后，发出各控制阀的动作信号，通过电缆传到各控制阀，满足煮糖过程的各项工艺要求。
所述控制系统采用DCS或PLC控制系统。如果DCS还控制糖厂的其它部分，控制点多，可选用DCS，可以选用进口的西门子、ABB、艾默生、霍尼韦尔、横河等品牌，也可以选用国产的浙江中控、和利时、科远、新华等品牌，性能上差别不大，如果仅控制卧式连续煮糖部分，可选用西门子S7-1200的PLC。
控制过程包括以下步骤：
（1）控制系统根据接收到液位变送器67、68的信号自动判断种子箱1和2是否空箱或满溢，若空箱则打开开关阀5或6，若满箱则关闭开关阀5或6，保证2个种子箱既不空箱也不满溢；
（2）在控制系统接收到种子箱液位变送器67、68液位信号有一定的高度，蒸汽压力变送器70、71有足够的压力时，在接收到开始煮糖的指令后，开始启动煮糖程序；
（3）控制系统发出信号关闭所有控制阀；
（4）控制系统发出信号给调节阀3、4，打开调节阀3、4，待压力变送器1、2传来的信号达到工艺要求的目标值后，真空度控制PID回路投运，保持煮糖过程真空度稳定在目标值；
（5）控制系统以种子箱先有料先抽、泵F、G定期轮用为原则，根据种子箱液位变送器的液位信号，分别发出信号控制开关阀5、6、7、8、69、9、10、11、15、16的开和关以及泵F、G的启停，让白糖结晶种子不断地进入煮糖罐煮糖；
（6）控制系统根据流量计12的信号，判断当白糖结晶种子进入煮糖罐达到一定的高度后，DCS发出信号打开蒸汽调节阀65、66，达到一定值后蒸汽压力PID控制回路自动投运使煮糖的蒸汽压力稳定在目标值；
（7）按顺序依次打开开关阀41～52、调节阀29～40，让糖浆或糖蜜进入煮糖罐煮糖，DCS根据各室的锤度计17～28的信号发出信号控制调节阀29～40的开度，稳定各室的糖膏锤度在目标值；
（8）控制系统自动计量流量计12、13、14的流量。
Claims (4)
1.一种卧式连续煮糖过程智能控制系统，其特征在于，该卧式连续煮糖过程智能控制系统包括：安装在控制室或现场的控制系统、卧式连续煮糖罐、冷凝器、种子箱和泵；
卧式连续煮糖罐A内部装有横向或纵横向隔板将罐内分成若干个室，卧式连续煮糖罐A的2个汁汽室分别通过管道与冷凝器B、C连接，制炼循环水通过管道进入冷凝器冷却来自卧式连续煮糖罐A的汁汽，冷凝水从冷凝器的下方流出；
白糖结晶种子经过管道分别流入种子箱D、E，再经管道分别与泵F、G连接，由泵经管道抽送到卧式连续煮糖罐A，在煮糖过程中利用煮糖罐内的真空，把糖浆吸入煮糖罐内进行养晶；
蒸汽经过管道分别进入卧式连续煮糖罐A的两头。
2.根据权利要求1所述卧式连续煮糖过程智能控制系统，其特征在于：在煮糖罐的2个汁汽室上方分别安装压力变送器（1、2）；
在进入冷凝器的循环水管道上分别安装调节阀（3、4）；
在进入种子箱1和种子箱2的管道上分别安装开关阀（5、6），切换进入种子箱1或种子箱2的种子流向；
在种子箱1和种子箱2的出口管道上分别安装开关阀（7、8），用泵F或G控制从种子箱1或种子箱2抽种到煮糖罐；
在泵F、G的进出口管道上分别安装开关阀（69、9、10、11），控制种子选择性流经泵F或G，实现泵F和G一用一备的功能；
在进入煮糖罐的种子管道上安装电磁流量计（12）；
在进入煮糖罐的糖浆总管上安装电磁流量计（13）；
在进入煮糖罐的热水总管上安装电磁流量计（14）；
在煮糖罐两头的入口管道上安装开关阀（15、16）；
在煮糖罐各室的下部安装锤度计（17～28）；
在进入煮糖罐各室的物料及水的总管上安装调节阀（29～40），分别控制进入各室物料及水的流量；
在进入煮糖罐各室的物料管道上安装开关阀（41～52）；
在进入煮糖罐各室的水管道上安装开关阀（53～64）；
在进入煮糖罐两头的蒸汽管道上分别安装调节阀（65、66）；
在种子箱1和种子箱2上分别安装液位变送器（67、68）；
在进入煮糖罐两头的蒸汽管道上分别安装蒸汽压力变送器（70、71）；
所有的传感器和控制阀（1～66），全部通过电缆与控制系统的机柜连接，把各传感器的信号和控制阀的位置信号传入控制系统，控制系统经过计算、比较之后，发出各控制阀的动作信号，通过电缆传到各控制阀，满足煮糖过程的各项工艺要求。
3.根据权利要求1所述卧式连续煮糖过程智能控制系统，其特征在于：所述控制系统采用DCS或PLC控制系统。
4.根据权利要求1所述卧式连续煮糖过程智能控制系统，其特征在于：控制过程包括以下步骤：
（1）控制系统根据接收到液位变送器（67、68）的信号自动判断种子箱1和2是否空箱或满溢，若空箱则打开开关阀（5）或开关阀（6），若满箱则关闭开关阀（5）或开关阀（6），保证2个种子箱既不空箱也不满溢；
（2）在控制系统接收到种子箱液位变送器（67、68）液位信号有一定的高度，蒸汽压力变送器（70、71）有足够的压力时，在接收到开始煮糖的指令后，开始启动煮糖程序；
（3）控制系统发出信号关闭所有控制阀；
（4）控制系统发出信号给调节阀（3、4），打开调节阀（3、4），待压力变送器（1、2）传来的信号达到工艺要求的目标值后，真空度控制PID回路投运，保持煮糖过程真空度稳定在目标值；
（5）控制系统以种子箱先有料先抽、泵F、G定期轮用为原则，根据种子箱液位变送器的液位信号，分别发出信号控制开关阀（5、6、7、8、69、9、10、11、15、16）的开和关以及泵F、G的启停，让白糖结晶种子不断地进入煮糖罐煮糖；
（6）控制系统根据流量计（12）的信号，判断当白糖结晶种子进入煮糖罐达到一定的高度后，控制系统发出信号打开蒸汽调节阀（65、66），达到一定值后蒸汽压力PID控制回路自动投运使煮糖的蒸汽压力稳定在目标值；
（7）按顺序依次打开开关阀（41～52）、调节阀（29～40），让糖浆或糖蜜进入煮糖罐煮糖，DCS根据各室的锤度计（17～28）的信号发出信号控制调节阀（29～40）的开度，稳定各室的糖膏锤度在目标值；
（8）控制系统自动计量流量计（12、13、14）的流量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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