RU2342438C1 - Automated method of controlling and managing process for preparing sugar syrup mixture for crystallisation by cooling - Google Patents
Automated method of controlling and managing process for preparing sugar syrup mixture for crystallisation by cooling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2342438C1 RU2342438C1 RU2007119838/13A RU2007119838A RU2342438C1 RU 2342438 C1 RU2342438 C1 RU 2342438C1 RU 2007119838/13 A RU2007119838/13 A RU 2007119838/13A RU 2007119838 A RU2007119838 A RU 2007119838A RU 2342438 C1 RU2342438 C1 RU 2342438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- massecuite
- density
- sugar syrup
- mixer
- water
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам автоматического контроля и управления процессом подготовки утфеля к кристаллизации охлаждением и может быть использовано в сахарной промышленности при кристаллизации сахара.The invention relates to methods for automatically monitoring and controlling the process of preparing massecuite for crystallization by cooling and can be used in the sugar industry for crystallization of sugar.
Известен способ автоматического управления процессом кристаллизации сахара в мешалках-кристаллизаторах по регулированию подачи охлаждающей воды в рубашку утфелемешалки в зависимости от измеряемой температуры охлаждаемого утфеля (Азрилевич М.Я. и др. Основы автоматизации процессов свеклосахарного производства. М.: Пищевая промышленность. - 1968, с.374).There is a method of automatically controlling the process of sugar crystallization in crystallizer mixers by regulating the supply of cooling water to the shirt of the muffle mixer, depending on the measured temperature of the cooled massecuite (Azrilevich M.Ya. et al. Fundamentals of automation of sugar beet production processes. M .: Food industry. - 1968, p. 374).
Недостатком данного способа управления является то, что он не предусматривает регулирование плотности утфеля, подаваемого в кристаллизатор, и не может быть использован для управления процессом подготовки утфеля к охлаждению в вертикальных кристаллизаторах.The disadvantage of this control method is that it does not provide for the regulation of the density of the massecuite supplied to the mold, and cannot be used to control the process of preparing the massecuite for cooling in vertical molds.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ автоматического управления процессом подготовки утфеля к кристаллизации охлаждением в вертикальном кристаллизаторе, предусматривающий регулирование объемного расхода воды в смеситель и уровня утфеля в нем, регулирование уровня утфеля в вертикальном кристаллизаторе путем воздействия на частотно-регулируемый электропривод утфельного насоса, включающий периодический лабораторный контроль плотности готового утфеля на выходе из смесителя. Для поддержания заданного значения содержания сухих веществ после смесителя используется периодический аналитический контроль этого показателя с коррекцией задания расхода аммиачной воды и при необходимости - коэффициента соотношения утфель:вода (В.Н.Кухар, А.К.Сущенко, Ю.П.Юшков, Е.М.Федорова, В.М.Посохов, Т.И. Леонов, Л.А. Шаталова. Опыт внедрения вертикальных кристаллизаторов на сахарных заводах компании «РусАгро».//Сахар. - 2002 г. - №3. - С.53...55).The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed method is a method for automatically controlling the process of preparing the massecuite for crystallization by cooling in a vertical mold, providing for the regulation of the volumetric flow rate of water into the mixer and the level of the massecuite in it, the regulation of the massecuite level in a vertical mold by influencing the frequency-controlled electric drive of the massecuite pump, including periodic laboratory control of the density of the finished massecuite at the exit of mesitelya. To maintain a given value of the dry matter content after the mixer, periodic analytical control of this indicator is used with correction of the task of the consumption of ammonia water and, if necessary, the coefficient of the massecuite: water ratio (V.N.Kukhar, A.K. Suschenko, Yu.P. Yushkov, E .M. Fedorova, V.M. Posokhov, T.I. Leonov, L.A. Shatalova. Experience in the implementation of vertical crystallizers in sugar plants of RusAgro company. // Sugar. - 2002. - No. 3. - S. 53 ... 55).
Недостатком известного способа управления является то, что он не позволяет добиться надежного функционирования контуров регулирования, предназначенных для стабилизации плотности утфеля на выходе из смесителя (В.Н.Кухар, А.К.Сущенко и др. Опыт внедрения вертикальных кристаллизаторов на сахарных заводах компании «РусАгро».//Сахар. - 2002 г. - №3. - С.55, строки 11...33 сверху). Также этот способ не позволяет автоматически контролировать содержание сухих веществ в утфеле на входе и на выходе из смесителя.A disadvantage of the known control method is that it does not allow the reliable functioning of control loops designed to stabilize the massecuite density at the outlet of the mixer (V.N. Kukhar, A.K. Suschenko and others. Experience of introducing vertical crystallizers in sugar factories of the company “ RusAgro ".// Sugar. - 2002 - No. 3. - P.55,
Техническая задача изобретения заключается в снижении потерь сахарозы с мелассой за счет более качественной стабилизации плотности утфеля на входе в вертикальный кристаллизатор и автоматизации контроля содержания сухих веществ в исходном и готовом утфеле.The technical task of the invention is to reduce the loss of sucrose with molasses due to better stabilization of the massecuite density at the entrance to the vertical crystallizer and automation of control of the solids content in the initial and finished massecuite.
Этот результат достигается тем, что в способе автоматического контроля и управления процессом подготовки утфеля к кристаллизации охлаждением, предусматривающем регулирование объемного расхода воды в смеситель и уровня утфеля в нем, регулирование уровня утфеля в вертикальном кристаллизаторе путем воздействия на частотно-регулируемый электропривод утфельного насоса, включающем периодический лабораторный контроль плотности готового утфеля на выходе из смесителя, новым является то, что дополнительно измеряют активную электрическую мощность, потребляемую электроприводом утфельного насоса, температуру и перепад давления утфеля, поступающего в смеситель, температуру воды на входе в смеситель, рассчитывают плотность воды по ее температуре и плотность утфеля по его перепаду давления, вычисляют объемный расход утфеля в смесителе по измеренному объемному расходу воды, по рассчитанным значениям плотности воды и утфеля и по измеренной лабораторно плотности готового утфеля, определяют коэффициенты зависимости активной электрической мощности от объемного расхода утфеля и перепада его давленияThis result is achieved in that in a method for automatically controlling and preparing the massecuite for crystallization by cooling, which provides for controlling the volumetric flow rate of water into the mixer and the level of the massecuite in it, adjusting the massecuite level in a vertical mold by acting on a frequency-controlled electric drive of the massecuite pump, including periodic laboratory control of the density of the finished massecuite at the outlet of the mixer, new is that additionally measure the active electric m the sensitivity consumed by the electric drive of the massecuite pump, the temperature and pressure drop of the massecuite entering the mixer, the temperature of the water at the inlet of the mixer, calculate the density of water by its temperature and the density of the massecuite by its pressure difference, calculate the volumetric flow rate of the massecuite in the mixer according to the measured volumetric flow rate of water, the calculated values of the density of water and massecuite and the laboratory-measured density of the finished massecuite, determine the coefficients of the dependence of the active electric power on the volume flow of the massecuite differential pressure thereof
где N - активная электрическая мощность;where N is the active electric power;
Qy - объемный расход утфеля в смесителе;Q y is the volume flow of massecuite in the mixer;
ΔРу - перепад давления утфеля;ΔР у - massecuite pressure drop;
а1, а2 - коэффициенты,and 1 , and 2 are the coefficients,
и используют эту зависимость для последующих расчетов объемного расхода утфеля только по измеренным значениям активной электрической мощности и перепада давления утфеля, определяют текущее задание регулятору объемного расхода воды на основе измеренного значения этого расхода, рассчитанных значений плотности утфеля, воды и объемного расхода утфеля, заданного значения плотности готового утфеля и задания этому регулятору, вычисленному на прошлом шаге управления, контролируют содержание сухих веществ в исходном утфеле по его плотности и температуре, в готовом утфеле по объемным расходам и плотности исходного утфеля и воды и по содержанию сухих веществ в исходном утфеле.and use this dependence for subsequent calculations of the massecuite volumetric flow rate only from the measured values of active electric power and the massecuite pressure drop, determine the current task of the volumetric flow rate regulator based on the measured value of this flow rate, calculated values of the massecuite density, water and the massecuite volumetric flow rate, the specified density value ready massecuite and assignments to this regulator, calculated at the last control step, control the solids content in the original massecuite by its density and temperature, in the finished massecuite by volumetric flow rates and density of the original massecuite and water and by the solids content in the original massecuite.
Технический результат предлагаемого изобретения поясняется примером его выполнения и фиг.1 и 2. На фиг.1 изображена схема управления, реализующая данный способ. На фиг.2 приведены полученные экспериментально сравнительные графики изменения во времени плотности готового утфеля на выходе из смесителя (фиг.2а) и чистоты межкристального раствора утфеля перед центрифугированием (фиг.2б) при управлении процессом подготовки утфеля к кристаллизации охлаждением с помощью известного способа (графики 1,3) и с помощью предлагаемого изобретения (графики 2,4).The technical result of the invention is illustrated by an example of its implementation and figure 1 and 2. Figure 1 shows a control circuit that implements this method. Figure 2 shows the experimentally obtained comparative graphs of the time variation of the density of the finished massecuite at the outlet of the mixer (figa) and the purity of the intercrystal massecuite solution before centrifugation (fig.2b) when controlling the process of preparing the massecuite for crystallization by cooling using a known method (graphs) 1.3) and using the present invention (
Способ автоматического контроля и управления процессом подготовки утфеля к кристаллизации охлаждением реализуется следующим образом.A method for automatically monitoring and controlling the process of preparing massecuite for crystallization by cooling is implemented as follows.
Утфельный насосный агрегат 1 подает исходный утфель по вертикальному трубопроводу 2 в смеситель 3. По трубопроводу 4 в смеситель 3 подается аммиачная вода. Из смесителя 3 готовый утфель поступает в вертикальный кристаллизатор 5, уровень утфеля в котором регулируется посредством контура, включающего датчик уровня 6, регулятор 7 и частотный преобразователь 8 электропривода утфельного насоса 1. Перепад давления исходного утфеля в трубопроводе 2 и температуру утфеля измеряют соответственно датчиками 9 и 10. Объемный расход аммиачной воды в смесителе 3 измеряют датчиком 11 и регулируют с помощью регулятора 12 и регулирующего клапана 13. Уровень в смесителе регулируется с помощью контура, включающего датчик 14, регулятор 15 и регулирующий шибер 16. Температура аммиачной воды измеряется датчиком 17. Активная электрическая мощность, потребляемая электроприводом утфельного насоса 1, измеряется датчиком 18. Информация от датчиков 9, 10, 11, 17, 18 поступает на входы функционального блока 19, в котором рассчитывается задание регулятору 12 расхода аммиачной воды в смесителе и вычисляется содержание сухих веществ в исходном и готовом утфеле. В блок 19 от технолога-оператора поступает также информация о лабораторно измеренной плотности готового утфеля и задание на плотность готового утфеля .The
Зависимость плотности утфеля от содержания СВ рассчитывается по формуле, позволяющей с оцененной точностью вычислить плотность сахарного раствора (Д.Е.Синат-Радченко, С.М.Василенко, К.О.Штангеев. Расчетные зависимости теплофизических свойств сахарных растворов.//Сахар.- 2004 г. - №1. - С.43):The dependence of massecuite density on the CB content is calculated by a formula that allows one to calculate the density of a sugar solution with estimated accuracy (D.E.Sinat-Radchenko, S.M. Vasilenko, K.O. Shtangeev. Calculated dependences of the thermophysical properties of sugar solutions. // Sugar. - 2004 - No. 1. - P.43):
где ρB(t) - плотность воды.where ρ B (t) is the density of water.
Плотность утфеля определяется блоком 19 по перепаду гидростатического давления столба жидкости, измеренному датчиком 9:The massecuite density is determined by
где ΔРу - перепад давления, измеряемый датчиком 9, Н/м2;where ΔР у - differential pressure measured by the
g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;g is the acceleration of gravity equal to 9.81 m / s 2 ;
Ну - высота столба утфеля в трубопроводе 2, м. Температура утфеля измеряется датчиком 10, °С.N y - the height of the column of massecuite in the
Таким образом, по формулам 2, 3, 4 может быть рассчитано содержание сухих веществ в утфеле СВу. Расчет СВу осуществляется блоком 19 по формуле:Thus, according to
где - текущая плотность утфеля, определенная по формуле 4;Where - the current density of massecuite, determined by the
(CB,t) - рассчитанная по формулам (2) и (3) плотность утфеля при текущей температуре t, измеренной датчиком 10. (CB, t) is the massecuite density calculated by formulas (2) and (3) at the current temperature t measured by the
Задача оптимизации (5) формулируется следующим образом: определить такое значение содержания, чтобы текущая плотность утфеля, определенная по формуле (4), была равна его плотности, рассчитанной по формулам (2) и (3).The optimization problem (5) is formulated as follows: determine this content value so that the current massecuite density determined by formula (4) is equal to its density calculated by formulas (2) and (3).
Так как в формуле (2) зависимость содержания СВу от плотности утфеля существенно нелинейная и не решается аналитически, то для расчета СВу по плотности и температуре необходимо использовать один из методов нелинейного программирования, например метод конфигураций Хука-Дживса (Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ: Практическое руководство. Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. - 238 с. стр.178...182). Из-за того, что при нахождении СВу могут получаться отрицательные значения или большие 100%, то на величину СВу необходимо наложить ограничения, обусловленные технологическим регламентом:Since in the formula (2) dependence of the content of CB in the density massecuite substantially nonlinear and can not be solved analytically to calculate the CB at density and temperature is necessary to use one of the methods of nonlinear programming, such configurations Hooke-Jeeves method (T. solution engineering Shupe tasks on a computer: A practical guide. Translated from English - Moscow: Mir, 1982.- 238 pp. p. 178 ... 182). Due to the fact that when finding SV , negative values or large 100% can be obtained, it is necessary to impose restrictions on the value of SV y due to the technological regulations:
С учетом ограничений (6) целевая функция (5) запишется следующим образом:Taking into account the constraints (6), the objective function (5) can be written as follows:
Найденное блоком 19 по формуле (7) значение будет являться истинным содержанием сухих веществ в утфеле, подаваемом в смеситель. Точность расчета определяется точностью датчиков 9, 10 и точностью зависимости (2). Погрешность алгоритма, реализующего метод Хука-Дживса, обычно составляет не более 10-5...10-6.The value found by
Исходя из материального баланса, плотность готового разбавленного утфеля на выходе из смесителя ρсм может быть определена следующим образом:Based on the material balance, the density of the finished diluted massecuite at the outlet of the mixer ρ cm can be determined as follows:
где Qу, QB - объемный расход в смесителе соответственно утфеля и воды.where Q y , Q B - volumetric flow rate in the mixer, respectively, the massecuite and water.
В формуле (8) неизвестными параметрами являются объемный расход утфеля Qy и плотность разбавленного утфеля ρсм. Если измерить лабораторным путем плотность утфеля на выходе смесителя, то при установившемся режиме из формулы (8) можно рассчитать объемный расход утфеля Qy:In the formula (8), the unknown parameters are the massecuite volumetric flow rate Q y and the diluted massecuite density ρ cm . If measured by laboratory means the density of massecuite at the outlet of the mixer , then in the steady state, from the formula (8) it is possible to calculate the volume flow of massecuite Q y :
С другой стороны объемный расход утфеля определяется исходя из измеренной датчиком 18 активной электрической мощности N, потребляемой электроприводом насоса 1. Для этого воспользуемся формулой (Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - М.: Химия, 1969, 624 с., стр.28, формула 1-32):On the other hand, the volume flow rate of massecuite is determined based on the active electric power N measured by the
где ΔРС - гидравлическое сопротивление сети, Н/м2;where ΔР C is the hydraulic resistance of the network, N / m 2 ;
η - к.п.д. утфельного насосного агрегата.η - efficiency massecuite pump unit.
Величину ΔРС подсчитывают как сумму следующих слагаемых ΔРС=ΔРск+ΔРтр+ΔРмс+ΔРпод+ΔРдоп,The value of ΔP C is calculated as the sum of the following terms ΔP C = ΔP ck + ΔP tr + ΔP ms + ΔP under + ΔP add ,
ΔРск - затраты давления на создание скорости потока, Н/м2;ΔР SK - the cost of pressure to create a flow rate, N / m 2 ;
ΔРтр - потеря давления на преодоление сопротивления трения, Н/м2;ΔР Tr - pressure loss to overcome the friction resistance, N / m 2 ;
ΔРмс - потеря давления на преодоление местных сопротивлений, Н/м2;ΔР ms - pressure loss to overcome local resistances, N / m 2 ;
ΔРпод - затраты давления на подъем жидкости, Н/м2;ΔР under - the cost of pressure on the rise of the liquid, N / m 2 ;
ΔРдоп - потери, обусловленные разностью давлений в пространствах всасывания и нагнетания насоса, Н/м2.ΔP add - losses due to the pressure difference in the suction and discharge spaces of the pump, N / m 2 .
Потери давления на трение утфеля можно определить по формуле Гагена-Пуазейля (Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - М.: Химия, 1969, 624 с., стр.30, формула (1-40)):Pressure losses on massecuite friction can be determined by the Hagen-Poiseuille formula (Pavlov KF, Romanov PG, Noskov AA Examples and tasks on the course of processes and apparatuses of chemical technology. - M .: Chemistry, 1969, 624 S., p. 30, formula (1-40)):
где L - длина утфельного трубопровода, м;where L is the length of the massecuite pipeline, m;
d - внутренний диаметр, м;d is the inner diameter, m;
ω - скорость ламинарного течения, м/с;ω is the velocity of the laminar flow, m / s;
μУ - вязкость утфеля, Па·с.μ U - massecuite viscosity, Pa · s.
Но , а , тогда получаем:But , but then we get:
где Re - критерий Рейнольдса.where Re is the Reynolds criterion.
Потери давления на подъем утфеля равныThe pressure loss on the massecuite rise is equal to
Затраты давления на создание скорости потока выражаются формулой:The cost of pressure to create a flow rate is expressed by the formula:
Потери ΔРмс и ΔРдоп составляют не более 5...10% всех потерь давления.Losses ΔР ms and ΔР additional make up no more than 5 ... 10% of all pressure losses.
Среднее значение критерия Re при перекачке утфеля составляет примерно 1. Погрешность при расчете потерь давления на трение при допущении, что Re≈1, также составляет не более 5...10%. Примем, что неучтенные потери давления, а также погрешность расчета потерь давления на трение составляют часть суммарных потерь давления ΔРск+ΔРтр+ΔРпод, рассчитанных по формулам (12), (13), (14).The average value of the Re criterion for pumping massecuite is approximately 1. The error in calculating the friction pressure loss under the assumption that Re≈1 is also no more than 5 ... 10%. Assume that unaccounted loss of pressure, and the calculation error of the frictional pressure losses are part of the total pressure loss? P ck ck +? P +? P under calculated by formulas (12), (13), (14).
Тогда гидравлическое сопротивление сети будет равно:Then the hydraulic resistance of the network will be equal to:
где а - коэффициент, меньший 1.where a is a coefficient less than 1.
С учетом (15) активная электрическая мощность будет равна:Taking into account (15), the active electric power will be equal to:
где константа where is the constant
Подставим (9) в (16) и получимWe substitute (9) into (16) and obtain
где Where
Откуда легко определяется величина А:From where the value A is easily determined:
где [К] - шаг корректировки модели (17), зависящий от периодичности лабораторного контроля плотности.where [K] is the adjustment step of model (17), depending on the frequency of laboratory density control.
Таким образом, на основании лабораторного анализа на [K] шаге корректировки плотности разбавленного утфеля и автоматически измеренных соответствующих значений расхода воды , перепада давления столба утфеля , электрической мощности N[K], температуры воды (необходимой для расчета плотности воды по формуле (3)), блок 19 рассчитывает параметр А[K] по формуле (18).Thus, based on laboratory analysis at the [K] step for adjusting the density of diluted massecuite and automatically measured corresponding water flow rates massecuite column pressure drop , electric power N [K] , water temperature (necessary to calculate the density of water according to the formula (3)), block 19 calculates the parameter A [K] according to the formula (18).
С учетом А[K] зависимость активной мощности от объемного расхода утфеля примет вид:Taking into account A [K], the dependence of the active power on the volume flow of massecuite takes the form:
где [n] - текущий шаг измерения и управления.where [n] is the current measurement and control step.
Решение уравнения (19), в котором неизвестным является объемный расход утфеля , блок 19 выполняет методом Хука-Дживса. Для этого вначале составляется функция:The solution of equation (19), in which the volume flow rate of massecuite is
С учетом технологических ограничений на целевая функция Ф примет вид: Subject to technological limitations on objective function f takes the form:
В результате решения (21) определяется текущее значение расхода утфеля .As a result of solution (21), the current value of massecuite consumption is determined .
Вычислив текущее значение расхода утфеля , блок 19 определяет для заданного значения плотности готового утфеля необходимый расход воды в смесителе :Calculating the current value of massecuite consumption , block 19 determines for a given density value of the finished massecuite required water flow in the mixer :
Задание регулятору 12 расхода воды рассчитывается блоком 19 по формуле:The task of the
где - задание регулятору 12, рассчитанное на прошлом (n-1) шаге управления. На первом шаге оно равно измеренному значению расхода воды.Where - task to the
- измеренное датчиком 11 на текущем [n] шаге значение расхода воды в смесителе. - measured by the
Текущее задание регулятору расхода воды, рассчитанное по формуле (23), запоминается, преобразуется в управляющий сигнал и поступает с выхода блока 19 в камеру задания регулятора 12. Запомненное значение задания используется в формуле (23) на следующем шаге управления в качестве значения задания прошлого шага управления.The current task for the water flow controller, calculated by the formula (23), is stored, converted into a control signal and fed from the output of
Определение параметра А осуществляется при наладке предлагаемого изобретения. В процессе эксплуатации при выполнении только плановых лабораторных анализов плотности разбавленного утфеля может осуществляться корректировка значения этого коэффициента. Формула для корректировки следующая:The determination of parameter A is carried out during the adjustment of the invention. During operation, when only scheduled laboratory analyzes of the density of the diluted massecuite are performed, the value of this coefficient can be adjusted. The formula for the adjustment is as follows:
где - рассчитанное по формуле (18) на [К] шаге корректировки значение коэфициента А;Where - calculated by the formula (18) at the [K] adjustment step, the value of coefficient A;
- сглаженное на [К] шаге значение коэффициента А; - the value of coefficient A smoothed out at the [K] step;
α - коэффициент сглаживания, определяемый экспериментально в пределах 0,5≤α≤1.α is the smoothing coefficient, determined experimentally in the range of 0.5≤α≤1.
Предлагаемый способ позволяет надежно застабилизировать на заданном значении плотность готового разбавленного утфеля на выходе из смесителя, так как формула (19) однозначно связывает объемный расход утфеля и активную электрическую мощность, потребляемую электроприводом утфельного насоса, а плотности утфеля и воды рассчитываются автоматически.The proposed method allows you to reliably stabilize at a given value the density of the finished diluted massecuite at the outlet of the mixer, since formula (19) uniquely relates the volume flow of the massecuite and the active electric power consumed by the electric drive of the massecuite pump, and the density of the massecuite and water are calculated automatically.
Содержание СВсм на выходе смесителя рассчитывается блоком 19 по формуле:The content of CB cm at the output of the mixer is calculated by
где GCB, Су, GB - массовые расходы соответственно сухих веществ, утфеля и воды в смеситель, кг/с, равные:where G CB , C y , G B are the mass flow rates of dry matter, massecuite and water, respectively, in the mixer, kg / s, equal to:
где CBу - значение концентрации сухих веществ, рассчитанное по формуле (7).where CB y is the concentration of solids calculated by the formula (7).
Способ автоматического контроля и управления процессом подготовки утфеля к кристаллизации охлаждением поясняется следующими примерами.The method of automatic monitoring and control of the process of preparing massecuite for crystallization by cooling is illustrated by the following examples.
Пример 1. Расчет задания регулятору расхода водыExample 1. Calculation of the task to the water flow controller
Конструктивные параметры системы управления, реализующей способ, равны: Ну=14,2 м; L=22,5 м; d=0,158 м. Тогда конструкционный коэффициент В, определяемый по формуле (16), равен:The design parameters of the control system that implements the method are equal to: N y = 14.2 m; L = 22.5 m; d = 0.158 m. Then the construction coefficient B, determined by the formula (16), is equal to:
Измеренная лабораторным путем плотность готового разбавленного утфеля . Соответствующие этой плотности измеренные значения параметров равны:Laboratory-measured density of finished diluted massecuite . The measured values of the parameters corresponding to this density are:
ΔРУ=205000 Н/м2 (датчик 9);ΔР У = 205000 N / m 2 (sensor 9);
QВ=0,25 м3/ч=6,9444·10-5 м3/с (датчик 11);Q B = 0.25 m 3 / h = 6.9444 · 10 -5 m 3 / s (sensor 11);
tВ=72°С (датчик 17);t B = 72 ° C (sensor 17);
N=988 Вт (датчик 18).N = 988 W (sensor 18).
Рассчитанная по формуле (3) плотность воды равна: ρВ=976,93 кг/м3 (на основе информации от датчика 7). Плотность утфеля, определенная по формуле (4), равна: ρу=1471,62 кг/м3 (на основе информации от датчика 9).The density of water calculated by formula (3) is equal to: ρ B = 976.93 kg / m 3 (based on information from sensor 7). The massecuite density, determined by the formula (4), is: ρ у = 1471.62 kg / m 3 (based on information from the sensor 9).
По формуле (18) определяем настроечный параметр А:Using the formula (18), we determine the tuning parameter A:
Измеренные на [n] шаге управления значения параметров были равны:The parameter values measured at the [n] control step were equal to:
=206200 H/м2; = 206200 N / m 2 ;
=0,37 м3/час=1,028·10-4 м3/сек; = 0.37 m 3 / h = 1.028 · 10 -4 m 3 / s;
=73°С; = 73 ° C;
N[n]=1090 Вт.N [n] = 1090 W.
Тогда (формула 4).Then (formula 4).
=976,33 кг/м3 (формула 3). = 976.33 kg / m 3 (formula 3).
Составляем кубическое уравнение (19)We compose the cubic equation (19)
1090=(85191,547·+)·206200·2,463 или1090 = (85191.547 + ) 206200 2.463 or
85191,547-+-0,0021462=0.85191,547- + -0.0021462 = 0.
Решая составленное кубическое уравнение в условиях ограничений =7,5 м3/час=2,083·10-3 м3/сек; =4,5 м3/час=1,25·10-3 м3/сек, получаем =1,715833 м3/сек=6,177 м3/час.Solving the Composed Cubic Equation under Constraints = 7.5 m 3 / h = 2.083 · 10 -3 m 3 / s; = 4.5 m 3 / h = 1.25 · 10 -3 m 3 / s, we get = 1.715833 m 3 / s = 6.177 m 3 / hour.
Таким образом, текущий объемный расход утфеля, рассчитанный на [n] шаге, равен =6,177 м3/час.Thus, the current volume flow rate of massecuite, calculated at the [n] step, is equal to = 6.177 m 3 / hour.
Допустим, что задание по плотности готового разбавленного утфеля равно . По формуле (22) определим задание по расходу воды:Assume that the density task of the finished diluted massecuite is equal to . By the formula (22) we define the task for water flow:
. .
Если, например , то тогда =0,394 м2 /час.If, for example , so then = 0.394 m 2 / hour.
Таким образом, изменение задания по плотности разбавленного утфеля всего на 10 кг/м3 ведет к изменению задания по расходу воды на 0,142 м3/час или на 25% от первоначального задания, т.е. чувствительность регулирования по каналу плотность разбавленного утфеля - расход воды очень высокая. Этим и объясняется плохое качество регулирования плотности разбавленного утфеля в прототипе, которое осуществляется по заданному соотношению утфель:вода.Thus, a change in the task for the density of the diluted massecuite by only 10 kg / m 3 leads to a change in the task for water consumption by 0.142 m 3 / h or 25% from the initial task, i.e. channel control sensitivity diluted massecuite density - water consumption is very high. This explains the poor quality of regulation of the density of diluted massecuite in the prototype, which is carried out at a given ratio of massecuite: water.
Допустим значение задания регулятору 12, рассчитанное блоком 19 на прошлом [n-1] шаге уравнения, было равно =0,38 м3/час. Тогда текущее значение задания регулятору 12 (формула 23) равно для , =0,38+(0,536-0,37)=0,546 м3/час, а при , =0,38+(0,594-0,37)=0,604 м3/час.Suppose the value of the task to the
Пример 2. Расчет концентрации сухих веществExample 2. The calculation of the concentration of solids
Для расчета содержания сухих веществ на входе в смеситель используют формулу (2). Текущее значение плотности утфеля равно =1480,24 кг/м3, температура утфеля =69°C. Согласно регламенту =96,5%, =90%. Составляем целевую функцию по формуле (7)To calculate the solids content at the inlet to the mixer, use the formula (2). The current value of massecuite density is = 1480.24 kg / m 3 , massecuite temperature = 69 ° C. According to regulations = 96.5% = 90%. We compose the objective function according to the formula (7)
решение которой равно =94,174%.whose solution is equal = 94.174%.
Расход сухих веществ равенSolids consumption is equal to
Находим массовые расходы воды и утфеля:We find the mass consumption of water and massecuite:
. .
Тогда по формуле (25):Then by the formula (25):
. .
Таким образом, концентрация СВ на входе и выходе смесителя соответственно равна 94,17% и 90,59%.Thus, the concentration of CB at the inlet and outlet of the mixer, respectively, is 94.17% and 90.59%.
Экспериментальная проверка предлагаемого способа автоматического управления процессом подготовки утфеля к кристаллизации охлаждением показала его высокую эффективность и работоспособность (фиг.2). Средняя чистота межкристалльного раствора утфеля на выходе вертикального кристаллизатора снижается с 54,24% (при управлении по известному способу) до 54,0% (при управлении по предлагаемому способу) (фиг.2б.).Experimental verification of the proposed method for automatically controlling the process of preparing massecuite for crystallization by cooling showed its high efficiency and performance (figure 2). The average purity of the intercrystalline massecuite solution at the outlet of the vertical crystallizer is reduced from 54.24% (when controlled by the known method) to 54.0% (when controlled by the proposed method) (fig.2b.).
Реализация функционального блока 19 осуществляется с помощью средств вычислительной техники. В качестве первичных измерительных преобразователей могут быть использованы:The implementation of the
- интеллектуальные датчики разности давлений Метран-100-ДД, погрешность измерения ±0,1%;- Intelligent pressure difference sensors Metran-100-DD, measurement error ± 0.1%;
- термопреобразователи сопротивления медные ТСМ Метран-204 (100М) с погрешностью измерения ±0,25+0,0035(t) %;- copper resistance thermoconverters TSM Metran-204 (100M) with a measurement error of ± 0.25 + 0.0035 (t)%;
- расходометр Метран-360 с погрешностью ±0,5%;- Metran-360 flowmeter with an accuracy of ± 0.5%;
- ваттметр Ц-201.- wattmeter Ts-201.
Использование предлагаемого способа дает возможность по сравнению с прототипом:Using the proposed method makes it possible in comparison with the prototype:
- уменьшить потери сахара с мелассой за счет более качественной стабилизации плотности утфеля на выходе из смесителя;- reduce sugar loss with molasses due to better stabilization of massecuite density at the outlet of the mixer;
- автоматизировать контроль концентрации сухих веществ в утфеле на входе и выходе из смесителя.- automate control of the concentration of dry substances in the massecuite at the inlet and outlet of the mixer.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007119838/13A RU2342438C1 (en) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Automated method of controlling and managing process for preparing sugar syrup mixture for crystallisation by cooling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007119838/13A RU2342438C1 (en) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Automated method of controlling and managing process for preparing sugar syrup mixture for crystallisation by cooling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2342438C1 true RU2342438C1 (en) | 2008-12-27 |
Family
ID=40376848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007119838/13A RU2342438C1 (en) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Automated method of controlling and managing process for preparing sugar syrup mixture for crystallisation by cooling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2342438C1 (en) |
-
2007
- 2007-05-28 RU RU2007119838/13A patent/RU2342438C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
АНДРЕЕВ В.Г. и др. Оптимизация работы автоматизированных центрифуг на утфеле 1 кристаллизации. - Сахарная промышленность, 1986, №8, с.30-33. САПРОНОВ А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Колос, 1988, с.303-313. * |
КУХАР В.Н. и др. Опыт внедрения вертикальных кристаллизаторов на сахарных заводах компании «РусАгро». - Сахар, 2002, №3, с.53-55. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20150240802A1 (en) | Pump | |
CN107601632B (en) | Automatic dosing control method and system for coagulation | |
JP6352143B2 (en) | Substrate liquid processing apparatus and substrate liquid processing method | |
CN104781743B (en) | Flow control in microfluidic devices | |
US10639662B2 (en) | Apparatus and method for dispensing or aspirating fluid | |
WO2011037530A1 (en) | Method and system for preparation of liquid mixtures | |
EA012292B1 (en) | Dosage system to a static mixer and method for controlling thereof | |
JP2005329359A (en) | System for controlling injection of flocculant and system for controlling injection of alkali agent in water purification plant | |
US4873057A (en) | Apparatus for carrying out a titration procedure for the chemical analysis of a sample | |
WO2018062270A1 (en) | Concentration detection method and pressure-type flow rate control device | |
US20230201819A1 (en) | Automatic Liquid Transfer Optimization Pipetting Apparatus and Method | |
CN211098930U (en) | Quantitative dripping device for liquid material | |
RU2342438C1 (en) | Automated method of controlling and managing process for preparing sugar syrup mixture for crystallisation by cooling | |
JP3133061B2 (en) | Method and apparatus for studying volume and flow fluctuations in the control of a continuous flow process | |
JP3325888B2 (en) | Method and apparatus for controlling reactant concentration for precipitation reaction | |
JP2008209396A (en) | Continuous concentrating apparatus for analyszer | |
JPS6293498A (en) | Operation of speed controlled pump | |
CN102070290A (en) | Methods for making a glass material and apparatus | |
US5760297A (en) | System for measuring acid concentration in an alkylation process | |
CN114423504A (en) | System and method for optimizing fermentation process | |
RU2352385C2 (en) | Method of controlling process of sylvinite ore dissolution | |
CN103977740A (en) | Material mixing system | |
JPH11255809A (en) | Concentration control method of polymerization initiator and concentration control device | |
RU2312335C2 (en) | Device for producing constant concentrations of agent in gas | |
RU2163826C2 (en) | Method of control of complex fractionating plant in oil refining |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090529 |