CN212223017U - 糖厂煮糖自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种糖厂煮糖自动控制系统，包括煮糖罐和助晶箱，煮糖罐配置有搅拌装置、抽真空装置以及各种功能阀管，煮糖罐还配置有各种功能检测仪，各种功能阀管包括入料总管、放糖管、放空管、洗罐汽管、洗罐水管、氨气管、投粉管、蒸汽管、抽种管和排底管，糖浆管、水管、物料管并联接通入料总管，放糖管连通助晶箱，入料总管上设有入料流量计和纯度检测仪；搅拌装置包括通过传动机构带动罐内搅拌桨的电机；抽真空装置包括启动喷淋器的水泵，喷淋器与水箱连通的喷淋管上设有真空调节阀；各种功能检测仪包括于罐体上设置的上、下压差液位计、真空度压力计和物料温度计、汽鼓温度计和汽鼓压力计、糖膏阻力粘度计和光学锤度计。

Description

糖厂煮糖自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及制糖行业技术，具体为一种糖厂煮糖自动控制系统。

背景技术

煮糖和助晶是一个蔗糖的结晶过程。糖汁经过蒸发过程浓缩为65°～75 °BX的糖浆，为了从糖浆中提取蔗糖结晶，必须将糖浆继续浓缩到一定的过饱和度而析出蔗糖份，并使晶体逐渐养大至所要求的粒度，煮成糖膏，然后卸入助晶装备中进行助晶，以尽量提取蔗糖分。

煮糖罐(也称结晶罐)是完成煮糖单元的操作设备，在其中同时进行着传热和传质两个过程，在这个煮糖过程中，煮糖原料的情况如糖浆的纯度、浓度、粘度在不断地变化，煮糖的条件如真空度、加热蒸汽的压力也是经常波动。结晶过程又是糖厂物料处理的后阶段，煮糖过程控制的好坏，会影响糖膏晶体大小和均匀度，会影响结晶速度和糖分损失，所以将直接影响产品的收回和质量，同时还会影响蒸汽的用量及废物的排放。

在制糖过程中，煮糖工序是是煮糖过程最重要的工艺之一，也是制糖过程的能耗大户。能否合理的控制煮糖过程，减轻操作人员的劳动强度、减少对操作人员的依赖、减少煮糖时间、提高筛糖率、减少能耗是每个企业迫切的要求。

目前煮糖过程还在高度依赖煮糖操作人员，对操作人员的技术熟练程度要求很高；也有部分制糖企业使用煮糖自控控制系统，但是由于一次测量仪表达不到应用要求(比如：没能反应出煮糖过程的糖浆过饱和度，导致过饱和度不在养晶范围)、控制软件不完善等原因，自动煮糖系统不能实现自动控制，只能实现电脑开、关阀门,最终没有能解决煮糖问题。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型提出了一种糖厂煮糖自动控制系统。

本实用新型糖厂煮糖自动控制系统，其技术方案包括煮糖罐和助晶箱，所述煮糖罐配置有搅拌装置、抽真空装置以及各种功能阀管，所不同的是所述煮糖罐还配置有各种功能检测仪，其中：

1、各种功能阀管包括设于煮糖罐底部带阀的入料总管和放糖管，带阀的糖浆管、水管和物料管并联接通入料总管，所述放糖管连通助晶箱，所述助晶箱上设有助晶箱液位计，入料总管上设有入料流量计和纯度检测仪。

2、各种功能阀管还包括于煮糖罐罐体上设置的带阀的放空管、洗罐汽管、洗罐水管、氨气管、投粉管、蒸汽管、抽种管和排底管。

3、所述搅拌装置包括通过传动机构带动罐内搅拌桨的电机。

4、所述抽真空装置包括启动喷淋器的水泵，所述喷淋器与水泵连通的管路上设有真空调节阀。

5、各种功能检测仪包括于煮糖罐罐体上设置的上压差液位计和下压差液位计、真空度压力计和物料温度计、汽鼓温度计和汽鼓压力计、糖膏阻力粘度计和光学锤度计。

6、各阀、各检测仪和各动力部件均通过信号线与PLC连接，PLC通过网络协议或MODBUS协议与PC机上的DCS系统连接。

为满足工艺要求，所述物料管包括并联的物料管Ⅰ、物料管Ⅱ和物料管Ⅲ。

本实用新型的有益效果：

本实用新型糖厂煮糖自动控制系统通过模块化控制实现煮糖工艺的抽真空工序、入底料工序、浓缩底料工序、投粉工序、起晶工序、固晶工序、养晶工序、糖膏整理工序、糖膏浓缩工序、煮水等待工序、放糖工序、洗灌工序的自动控制；煮糖工艺的自动控制开始后，只需启动入底料工序并确认操作，控制程序根据设定的煮糖参数和煮糖流程执行每一工序步骤,直至最后一道工序。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图。

图号标识：1、下压差液位计；2、排底管；3、抽种管；4、蒸汽管；5、投粉管；6、氨气管；7、上压差液位计；8、洗罐水管；9、洗罐汽管；10、放空管；11、煮糖罐；12、电机；13；喷淋器；14、真空度压力计；15、物料温度计；16、真空调节阀；17、汽鼓温度计；18、汽鼓压力计；19、入料总管；20、水泵；21、入料流量计；22、纯度检测仪；23、物料管Ⅲ；24、物料管Ⅱ；25、物料管Ⅰ；26、水管；27、糖浆管；28、糖膏阻力粘度计； 29、助晶箱液位计；30、助晶箱；31、光学锤度计；32、放糖管；33、真空管33；34、喷淋管；35、水箱。

具体实施方式

下面结合附图所示实施方式对本实用新型的技术方案作进一步说明。

本实用新型糖厂煮糖自动控制系统，包括煮糖罐11和设于煮糖罐11下方的助晶箱30，所述煮糖罐11配置有搅拌装置、抽真空装置、各种功能阀管以及各种功能检测仪。

各种功能阀管包括入料总管19、放糖管32、排底管2、抽种管3、蒸汽管4、投粉管5、氨气管6、洗罐水管8、洗罐汽管9和放空管10，各管的管体上均安装有可通过信号控制的阀；所述放糖管32设于煮糖罐11的底部并向下连通助晶箱30，所述助晶箱30上设有助晶箱液位计29，所述入料总管 19的出料口连通于煮糖罐11底部侧旁，入料总管19上设有入料流量计21 和纯度检测仪22，入料总管19的进料口并联接通有糖浆管27、水管26、物料管Ⅰ25、物料管Ⅱ24和物料管Ⅲ23，各管的管体上均安装有可通过信号控制的阀；所述排底管2接通于煮糖罐11的底部，所述投粉管5、蒸汽管4和抽种管3按上、中、下位置接通于煮糖罐11的下部，所述氨气管6接通于煮糖罐11的中部，所述放空管10、洗罐汽管9和洗罐水管8按上、中、下位置接通于煮糖罐11的上部，各管的管体上均安装有可通过信号控制的阀，如图1所示。

所述搅拌装置包括同轴设于煮糖罐11内的搅拌轴，所述搅拌轴的下端安装有搅拌桨，搅拌轴的上端伸出在罐口并通过皮带轮传动机构连接电机12(动力部件)，如图1所示。

所述抽真空装置包括连接喷淋器13与水箱35的水泵20(动力部件)，所述喷淋器13通过真空管33连通煮糖罐11的上部、通过喷淋管34连通水箱35，所述喷淋管34上设有真空调节阀16，所述喷淋器13通过喷淋管34 强力喷水并通过真空管33吸附煮糖罐11内的空气，如图1所示。

各种功能检测仪包括高于氨气管6设于煮糖罐11中部的上压差液位计7、于煮糖罐11下部低于抽种管3设置的下压差液位计1、与上压差液位计7相对设于煮糖罐11中部的真空度压力计14、于真空度压力计14下方设于煮糖罐11中部的物料温度计15(低于氨气管6)、于煮糖罐11下部按上、下位置设置的汽鼓温度计17和汽鼓压力计18、设于煮糖罐11底部的糖膏阻力粘度计28和光学锤度计31，如图1所示。

以上各阀、检测仪和相应动力部件通过信号线与控制机柜PLC连接，控制机柜PLC通过网络协议或MODBUS协议与中控PC机上的DCS系统联接。

本实用新型糖厂煮糖自动控制系统通电后，控制机柜PLC实时连续接收检测信号并在DCS系统上显示，煮糖罐11不在煮糖状态时，上述所有阀处在关闭状态；煮糖工序可实现模块化控制，分别为抽真空工序、入底料工序、浓缩底料工序、投粉工序、起晶工序、固晶工序、养晶工序、糖膏整理工序、糖膏浓缩工序、煮水等待工序、放糖工序和洗灌工序；一键操作自动煮糖后，控制模块自动联动各工序：

1、抽真空工序

在DCS系统按下自动运行键后，启动水泵20(向喷淋器13提供高压水)，和开启真空调节阀16，同时真空度压力计14实时连续检测煮糖罐11内真空压力情况，并与真空压力设定值进行比较和相应运算，调整真空调节阀16的开度或变频调节水泵20的转速，直至煮糖罐11内真空压力值处于设定范围内。

2、入底料工序

煮糖罐11内真空压力值调整至设定范围内后，入料总管19、糖浆管27 和物料管Ⅰ25、或物料管Ⅱ24、或物料管Ⅲ23开启，在煮糖罐11内负压作用下，糖浆和物料通过管路进入煮糖罐11内，糖浆和物料流经入料总管19 时，纯度检测仪22实时检测糖浆纯度，入料流量计21实时检测糖浆流量值， PLC和DCS系统实时统计进入煮糖罐11内糖浆总量并显示，上、下压差液位计7、1联合检测煮糖罐11内物料的液位情况，光学锤度计31实时检测煮糖罐11内糖浆浓度值，糖膏阻力粘度计28实时检测煮糖罐11内糖浆粘度值，当煮糖罐11内糖浆总量和液位值达到搅拌装置启动要求时，启动电机12带动搅拌桨对煮糖罐11内的物料进行搅拌，当煮糖罐11内糖浆总量和液位值达到需通入蒸汽时开启蒸汽管4，汽鼓温度计17和汽鼓压力计18实时检测汽鼓温度值和压力值，并根据汽鼓温度值和压力值调整蒸汽管4和氨气管6 的开度，汽鼓有蒸汽进入后开始对糖浆进行加热，当煮糖罐11内糖浆总量和罐内物料液位值达到设定值后，煮糖进入浓缩底料工序。

3、浓缩底料工序

当煮糖罐11内糖浆总量和液位值达到设定值后，系统控制蒸汽管4开启、搅拌桨保持运行而进行底料浓缩，同时关闭水泵20或开启真空调节阀16，降真空到400mbar或待底料温度升高至80℃左右，重新启动水泵20或开启真空调节阀16，当底料锤度值达到投粉锤度后完成底料浓缩，进入投粉工序。

4、投粉或抽种

煮糖过程有部分糖厂采用投粉方式向煮糖罐11内物料加入晶粒，也有部分糖厂采用抽种方式入底料，当煮糖罐11内糖浆浓缩到各参数处于设定值范围内时，投粉管5打开(投粉方式煮糖时)或抽种管3打开(抽种方式煮糖时)，粉料或种料进入煮糖罐11内，搅拌桨一直对煮糖罐11内物料进行搅拌，粉料或种料均匀与物料混合，在达到设定时间时，投粉管5或抽种管3关闭，完成投粉或抽种过程，如果是投粉方式煮糖，系统进入起晶工序，如果是抽种方式煮糖，系统进入养晶工序。

5、起晶工序

投粉结束后，上、下压差液位计7、1检测煮糖罐11内物料液位，光学锤度计31实时在线检测煮糖罐11内物料母液浓度值，糖膏阻力粘度计28实时在线检测煮糖罐11内物料粘度值，系统根据测量到的糖浆浓度、糖浆粘度、糖浆纯度、糖浆温度、糖浆液位、结晶罐容积和蒸汽压力等参数换算当前糖浆过饱和度、热转换效率和蒸发效率，系统调整蒸汽管4和真空调节阀16开度或水泵20的转速，使汽鼓温度、物料温度和煮糖罐11内真空压力处于设定的糖膏浓缩工序设定值范围内，使煮糖罐11内糖浆过饱和度合理控制在设定曲线范围内，使煮糖罐11内糖浆合理起晶，更好的使煮糖罐11内物料各参数处在起晶状态，在设定时间内完成养晶过程后，系统进入固晶工序。

六、固晶工序

投粉结束后，光学锤度计31实时在线检测煮糖罐11内物料母液浓度值，糖膏阻力粘度计28实时在线检测煮糖罐11内物料粘度值，系统根据测量到的糖浆浓度、糖浆粘度、糖浆纯度、糖浆温度、等参数换算当前糖浆过饱和度、热转换效率和蒸发效率，利用一阶超前滞后计算预入水速度并开启水管 26，通过入料流量计21检测入水流量值，使入水流量值处于预入水速度范围内，并实时根据检测到的各检测值及时调节水管26开度，使糖浆锤度符合当前固晶工序要求，在设定时间内完成固晶过程，系统关闭水管26，系统进入养晶工序。

七、养晶工序

固晶步骤完成，各检测仪和各阀实时联动，光学锤度计31实时检测煮糖罐11内物料母液锤度值，糖膏阻力粘度计28实时检测煮糖罐11糖浆粘度值，系统利用一阶超前滞后计算预入料速度，调节入料总管19和糖浆管27的开度，使糖浆和物料流量值和过饱和度值在预入料流量范围内，整个过程中当需要回煮其他物料(如筛糖后的糖蜜和洗罐后的糖蜜等)时，关闭当前糖浆管27和当前物料管，相应回煮物料管开启，纯度检测仪22实时检测物料的纯度，入料流量计21实时检测加入物料的流量值，PLC和DCS系统实时统计进入煮糖罐11内糖浆总量并显示，在养晶过程中，系统根据煮糖罐11内物料锤度值、糖浆粘度值、原来检测的糖浆和物料纯度值，物料温度和汽鼓温度温度等参数，调节各阀开度，再根据糖浆浓度与入料流量进行拟合混合运算控制实际入料速度,最终实现保持养晶时糖浆过饱和度适合养晶，使煮糖罐 11内物料各参数处在养晶状态，系统通过入料流量计21统计进入煮糖罐11 内糖浆和物料总量，通过下压差液位计1和上压差液位计7实时检测煮糖罐 11内物料液位，进行混合运算得到实际物料立方数，通过光学锤度计31实时检测糖浆母液锤度值，通过糖膏阻力粘度计28实时检测糖浆粘度值，根据煮糖罐11内液位、糖浆母液浓度值、糖浆粘度值和罐内物料总量进行数据分析，判断是否需要进入糖膏整理工序，最终实现养晶过程无人工干预自动养晶。

八、糖膏整理工序

各检测仪和各阀实时联动，系统根据设定参数和测量到的糖浆浓度、糖浆粘度、糖浆纯度、糖浆温度、物料液位、结晶罐容积和蒸汽压力等参数换算整理预计用水量，然后系统关闭糖浆管27和物料管Ⅰ25、或物料阀Ⅱ24、或物料阀Ⅲ23，开启水管26、100％开启入料总管19，通过入料流量计21检测进入煮糖罐11内水的总量，根据光学锤度计31的糖浆锤度反馈判断是否关闭水管26和入料总管19，同时关闭水泵20或开启真空调节阀16，降真空到400mbar或待底料温度升高到80℃左右，重新启动水泵20或开启真空调节阀16，在提真空过程根据糖浆母液锤度进行入水保持过饱和度；在搅拌桨搅拌下水和煮糖罐11内物料均匀混合，在整理的设定时间内和降真空提真空周期内对过小体积的白糖晶和废沙进行溶解整理；当整理计时溢出或真空罐温恢复正常时，糖膏整理完成。

九、糖膏浓缩工艺

相关阀和动力部件进行联动，保持蒸汽压力处于设定范围而进行水分蒸发和吸收；光学锤度计31实时在线检测煮糖罐11内物料母液浓度值，糖膏阻力粘度计28实时在线检测煮糖罐11内物料粘度值，根据母液浓度值和物料粘度值，系统调整蒸汽管4和真空调节阀16开度或水泵20的转速，使汽鼓温度、物料温度和罐内真空压力处在设定的糖膏浓缩工艺设定值范围内，使糖膏合理浓缩，在糖膏浓缩过程中，系统根据煮糖罐11内物料母液浓度值和煮糖罐11内物料粘度值，运算计算出煮糖罐11内物料母液与晶体的各占多少比例，当母液与晶体占比达到设定值后进入放糖工艺或煮水等待工艺。

十、放糖工序

助晶箱30内糖膏液位值低于设定的放糖液位时，系统停止搅拌装置，关闭蒸汽管4，关闭真空调节阀16或关停水泵20，关闭入料总管19，打开放空管10，当真空恢复标准大气压后打开放糖管32，煮糖罐11内糖膏经放糖管32流入到助晶箱30中，系统通过上、下压差液位计7、1实时检测煮糖罐 11内糖膏液位，当煮糖罐11内糖膏液位值低于设定值时完成放糖工序。

十一、煮水等待工艺

当助晶箱液位计29检测助晶箱30内液位值，或放糖前阶段无物可煮时，系统进入煮水等待工序(入底料和养晶无物料时，系统也会启动煮水等待工序)，系统根据测量到的糖浆浓度，控制开启或关闭水管26，通过入料流量计21检测入水流量值，并通过调节入料总管19开度，系统调整蒸汽管4和真空调节阀16开度或水泵20的转速，并实时根据检测到的各检测值及时调节水管26开度，使入母液锤度适合当前煮水等待工序要求，当助晶箱30内液位值，或放糖前阶段有物可煮时，系统退出煮水等待工序。

十二、洗灌工序

煮糖罐11内糖膏完全排入助晶箱30内后，系统打开排底管2和洗罐水管8，在设定的清洗时间内使用热水对煮糖罐11内空间进行清洗，热水洗罐结束，关闭洗罐水管8，再打开洗罐汽管9，在设定的清洗时间内使用蒸汽对罐内空间进行清洗，直至到达设定时间，关闭洗罐汽管9，煮糖罐11静置一定时间后关闭所有阀，结束整个自动煮糖过程，系统等待下次煮糖再重新运行上述工序。

Claims (2)

1.糖厂煮糖自动控制系统，包括煮糖罐(11)和助晶箱(30)，所述煮糖罐(11)配置有搅拌装置、抽真空装置以及功能阀管，其特征在于所述煮糖罐(11)还配置有功能检测仪，其中：

功能阀管包括设于煮糖罐(11)底部带阀的入料总管(19)和放糖管(32)，带阀的糖浆管(27)、水管(26)和物料管并联接通入料总管(19)，所述放糖管(32)连通助晶箱(30)，所述助晶箱上设有助晶箱液位计(29)，入料总管(19)上设有入料流量计(21)和纯度检测仪(22)；

功能阀管还包括于煮糖罐(11)上设置的带阀的放空管(10)、洗罐汽管(9)、洗罐水管(8)、氨气管(6)、投粉管(5)、蒸汽管(4)、抽种管(3)和排底管(2)；

所述搅拌装置包括通过传动机构带动罐内搅拌桨的电机(12)；

所述抽真空装置包括启动喷淋器(13)的水泵(20)，所述喷淋器(13)与水泵(20)连通的管路上设有真空调节阀(16)；

功能检测仪包括于煮糖罐(11)罐体上设置的上压差液位计(7)和下压差液位计(1)、真空度压力计(14)和物料温度计(15)、汽鼓温度计(17)和汽鼓压力计(18)、糖膏阻力粘度计(28)和光学锤度计(31)；

各阀、各检测仪和各动力部件均通过信号线与PLC连接，PLC通过网络协议或MODBUS协议与PC机上的DCS系统连接。

2.根据权利要求1所述的糖厂煮糖自动控制系统，其特征在于：所述物料管包括并联的物料管Ⅰ(25)、物料管Ⅱ(24)和物料管Ⅲ(23)。

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