SU1124036A1 - Способ автоматического управлени процессом уваривани сахарных утфелей - Google Patents

Abstract

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ УВАРИВАНИЯ САХАРНЫХ УТФЕЛЕЙ, предусматривающий измерение расхода конденсата греющего пара, уровн  и температуры утфел , плотности и расхода подкачиваемого сиропа (оттека, мощности, потребл емой электроприводом циркул тора, регулирование подачи сиропа (оттека) в зависимости от расхода конденсата и плотности сиропа (оттека), регулирование величины абсолютного давлени  в аппарате с учетом расхода конденсата, отлич ающийс  тем, что, с целью повышени  выхода сахара, измер ют температуру утфел  в аппарате, определе ют программое значение температуры утфел , соответствующее минимальной в зкости с учетом доброкачественности раствора, и корректируют по мощности, потребл емой электроприводом циркул тора, и скорости изменени  расхода конденсата греющего napa a расход вторичного пара регуg лируют по отклонению фактической температуры утфел  от программного значени , при этом подачу сиропа в аппарат корректируют по величине и скорости отклонени  значени  мощности, потребл емой электроприводом циркул тора , от программного значени . iNd 4 О 00 Од

Description

11 Изобретение относитс  к сахарной промышленности, а именно к способам , автоматического управлени  процессом уваривани  сахарных утфелей, в частности , в аппаратах периодического действи  с циркул тором. Известен способ автоматическогр управлени  процессом уваривани  сахарных утфелей, заключающийс  в уста новлении момента ввода затравки, рег лировании подачи сиропа (патоки) и греющего пара, стабилизировании абсолютного давлени  вторичного пара измерении расхода сиропа (патоки), . количества выпаренной водь1, уровн , физико-химической температурной депрессии и расхода конденсата и опреде лении отношени  расходов сиропа (па ,токи) и конденсата, причем это отнош ние корректируют по величине отклонени  физико-химической температурно депрессии от заданного значени , опре дел емого по фактическому уровню утфел  в аппарате с учетом доброкачественности подкачиваемого сиропа (патоки), а подачу сиропа (патоки) регулируют в зависимости от отношени расходов сиропа (патоки) и конденсата Ci 2 . Однако в данном способе не предусмотрено регулирование абсолютного давлени  по температуре минимальной в зкости раствора, а стабилизаци  давлени  греющего пара и абсолютного давлени  в аппарате обеспечивает компенсацию возкущений по этим кана лам, что не позвол ет максимально использовать производительность аппарата. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ авто матического управлени  процессом уваривани  сахарных утфелей, предусматривающий измерение расхода конденсата греющего пара, уровн  и температуры утфел , плотности и расхода подкачиваемого сиропа (оттека), мощности, потребл емой злектроприводом циркул тора, регулирование подач сиропа (оттека) в зависимости от расхода конденсата и плотности сироп ( оттека), регулирование величины абсолютного давлени  в аппарате с учетом расхода конденсата 2, Однако известный способ регулировани  подачи раствора в аппарат не учитывает условий массообменЬ в аппа рате, ибо  вл етс  способом регули6 ровани  по возмущению, характеризующему лишь теплоообмен в аппарате, что не позвол ет достичь оптимизации : процесса. Кроме того, не исключаетс  вли ние вторичных кристаллов, поступаю щих в аппарат из циркул ционного контура, на качество получаемого утфел  и сахара. Цель изобретени  - повышение выхода сахара. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу автоматического управлени  процессом уваривани  сахарных утфелей, предусматривающему измерение расхода конденсата греющего пара, уровн  и температуры утфел , плотности и расхода подкачиваемого сиропа (оттека), мощности, потребл емой электроприводом циркул тора, регулирование подачи сиропа (оттека) в зависимости от расхода конденсата и плотности сиропа (оттека), регулирование величины абсолютного давлени  в аппарате с учетом расхода конденсата , измер ют температуру утфел  в аппарате, определ ют программное значение температуры утфел , соответствующее минимальной в зкости с учетом доброкачественности раствора, и корректируют по мощности, потребл емой электроприводом циркул тора, и скорости изменени  расхода конденсата греющего пара, а расход вторичного пара регулируют по отклонению фактической температуры утфел  от программного значени , при этом подачу сиропа в аппарат корректируют по вели1ине и скорости отклонени  значени  мощности, потребл емой электроприводом циркул тора, от ее програмного значени . На фиг. 1 приведена блок-схема осуществлени  данного способа; на фиг, 2 - зависимость температуры минимальной в зкости насыщенного раствора от доброкачественности. Схема включает вакуум-аппарат 1, расходомер 2 конденсата греющего пара с датчиком 3 расхода, датчик 4 температуры и уровн  утфел , регулирующую заслонку 5 с пневмоприводом, электродвигатель 6, датчик 7 мощности, потребл емой электродвигателем привода циркул тора, электропневмопреобразователь 8, регул тор 9 абсолютного .давлени  (разрежени ) в аппарате , сумматор 10, блок 11 умножени  на коэффициент, функциональные блоки 12-16, прибор 17 контрол  температуры утфел , преобразователь 18 уровн , регул тор 19 начального уров н , блок 20 программного регулировани , клапан 21 ввода затравки, функциональный блок 22, датчик 23 плотности сиропа (оттека), сумматор 24, блок 25 умножени , датчик 26 расхода сиропа (оттека), приб,ор 27, электро пневмопреобразоатель 28, регулирующий клапан 29, реле 30 переключени  блоки 31 и 32 предварени , регул тор 33 подкачки раствора. Данный способ -осуществл ют слздующим образом. Формирование оптимального значени  температуры кипени  раствора, соответствующей температуре минимальной в зкости раствора с учётом заданного пересыщени , осуществл ют следующим образом. Измер ют датч.ико 4 с преобразователем 18 уровень утфе л , в блоке 13 формируют зависимость изменени  доброкачественности межкристального раствора от уровн  утфел , а в блоке 12 реализуют зави симость 9 Г К Удб - 1500, температура минимальной в зкости межкристального раствора; k - коэффициент, завис щий от доброкачественности раствора. ,9 если 80,,0 ,0 если 85,,0 Дб - доброкачественность раствора . Зависимость графически представлена на фиг. 2, по которой формируют значение температуры минимальной в зкости дл  насыщенного раствора данной доброкачественности. В сумматоре 10 формируют, значение температуры минимальной в зкости раствора с учетом пересьщени  раство ра, контролируемого по мощности, потребл емой электродвигателем привода циркул тора. Мощность, потребл емую электродвигателем 6, измер ют датчиком 7 мощности. Выходной сигнал датчика 7 ,с помощью преобразовател  преобразуют в пневматический сигнал S блоке 11 умножают на коэффициент, завис щий от пересыщени  раствора. Програь-мное значение температуры минимальной в зкости корректируют по 6 и скорости изменени  расховеличине да конденсата. Расход конденсата измер ют расходомером 2 с датчиком 3. Дл  определени  скорости изменени  расхода конденсата используют блок предварени  32. При этрм с повьппением расхода конденсата, вызванного повьппением температуры в греющей камере или подкачкой раствора в аппарат в сумматоре 10, осуществл етс  коррекци  программного значени  температуры минимальной в зкости. Фактическую температуру утфел  в аппарате измер ют датчиком 4,и контролируют с помощью прибор.а 17 j; задатчиком и регулируют регул тором 9, воздействующим на регулирукицую заслонку 5 абсолютного давлени  в аппарате. При этом используют известную зависимость температуры кипени  утфел  в аппарате от абсолютного давлени  в аппарате: епР. 13,764-5121(06+273,15)- , где Р - абсолютное давление в аппарате, кг/см; Qg- температура кипени  воды, С. Программиру  температуру минимальной в зкости раствора, достигают максимальной скорости кристаллизации сахара. При этом тепловой поток будет также наибольшим, ибо при минимальной в зкости будет обеспечена максимальна  скорость циркул ции и соответствующа  ей теплопередача. В производственных услови х в качестве греющего пара используют соковой пар I или 11 корпусов выпарной установки. Поэтому регулирование расхода греющего пара не может быть целесообразным , так как приводит к падению давлени  пара на регулирующем органе, а значит и к снижению его потенциала, что не обеспечивает условий оптимизации процесса. Программные значени  мощности, , потребл емой электродвигателем привода циркул тора, определ ют в зависимости от уровн  утфел  в аппарате, дп  чего используют функциональный блок 14, программирующий зависимость изменени  мощности от уровн  утфел . В функциональном блоке 16 осуществл ют формирование значени  потребл емой . мощности при заводке кристаллов, в блоке 15 осуществл ют коррекцию программного значени  мощности в зависимости от доброкачественности исходного раствора. Расход подкачиваемого раствора регулируют на стадии сгущени  до заводки кристаллов в зависимости от уровн , а на стадии роста кристаллов в зависимости от расхода конденсата и количества воды в подкачиваемом сиропе (оттеке), определ емом по расходу сиропа (оттека) и.его плотности (содержание сухих веществ). При этом расход раствора корректируют Q по величине и скорости отклонени  мощности, потребл емой электродвигателем , рт программного значени . Таким образом, подготовленный к работе вакуум-аппарат с помощью регу л тора 19 начального уровн , воздейс вующего через реле 30 переключени  н регулирующий клапан 29, заполн ют . сиропом (оттеком) до заданного уровн . При этом выход регул тора 33 отключен .По мере сгущени  сир.опа оттека; регул тор 19 осуществл ет подкач ку сиропа (оттека), поддержива  заданный начальный уровень. Мощность потребл ема  электродвигателем циркул тора , возрастает по мере сгущени сиропа (оттека) до заводки кристалло Заданное значение мощности, соответствующее моменту ввода затравки, формируют в блоке 16. Фактическое значение измер ют датчиком 7, преобразуют сигнал в пневматический в блоке 8 и программном блоке 20 сравнивают с заданным. При их равенстве командньй сигнал блока 20 открывает клапан 21 на заданное врем  и навеска затравки вводитс  в аппарат. Через заданное в блоке 20 врем  формируетс  командный сигнал, осуществл ющий перекзвоче ние реле 30, ч выход регул тора 33 соедин етс  с исполнительным механиз мом регулирующего клапана 29. В этот комент в функциональном блоке 15 формируют значение заданной мощности . соответствзпощей моменту после первой

подкачки раствора в функциональньй блок 22 и к блоку 31 предварени , осуществл ют коррекцию расхода под качиваемого раствора по величине и скорости.изменени отклонени  мощности электродвигател  от заданной . На стадии ростэ кристаллов расход подкачиваемого раствора регулируют в зависимости от расхода конденсата , измер емого с помощью расходо-. мера 2 с датчиком 3, и количества воды, вводимой в аппарат с сиропом (оттеком) и определ емой по расходу

пересыщение раствора. Дл  этого используют блок 11 умножени  на коэффициент . Регул тор 9, сравнива  программное и фактическое значение температуры минимальной в зкости, осуществл ет перемещение регулирующей заслонки 5, измен   абсолютное давление (разрежение) в апдарате, и поддерживает заданную температуру минимальной в зкости.

С целью учета динамических свойств объекта программное значение температуры минимальной в зкости межкристаль66 сиропа (оттека), измер емого датчиком 26 с прибором 27 и преобразователем 28, и по плотности (содержанию сухих веществ) сиропа (оттека), измер емой датчиком 23 плотности. Расход подкачиваемой воды определ ют в сумматоре 24 и в блоке 25 умножени . Выход последнего соединен с входом регул тора 33. Осуществл   коррекцию расхода подкачиваемогораствора по отклонению мощности электродвигател  от заданного значени , формируемого в функциональном блоке 22, и скорости его изменени , формируемой в блоке 31 предварени , обеспечивают взаимосв зь между массои теплообменом в аппарате с учетом динамических характеристик каналов регулировани . На всех стади х процесса поддерживают температуру кипени  утфел , соответствующую минимальной в зкости межкристального раствора, путем воздействи  на регулирующую заслонку абсолютного давлени  (разрежени ) в аппарате. Дл  этого измер ют с помощью датчика 4 и прибора 17 температуру утфел  в аппарате. Программное значение температуры минимальной в зкости устанавливают дл  насыщенного раствора с помощью функциональных блоков 12 и 13. В блоке 13 формируют изменение доброкачественности раствора в зависимости от фактического уровн , а в блоке 12 реализуют графически представленную на фиг. 2 зависимость при коэффициенте пересыщзни  cL 1. Так как уваривание утфел  ведут при коэффициенте пересьпцени , большем единицы, то программные значени  температуры минимальной в зкости корректируют в зависимости от мощности, потребл емой электродвигателем 6 циркул тора, косвенно характеризующей ного раствора корректируют по велич не и скорости изменени  расхода кон денсата греющего пара. При этом выход датчика расхода конденсата 3 соединен с входом сумматора 10 чере блок 32 предварени . Это позвол ет также компенсировать возмущение по каналу изменени .температуры греюще пара, исход  из зависимости ) . где V - коэффициент потерь тепла; расход конденсата, скрыта  теплота парообразовани , конденсации, кДжК коэффициент теплопередачи. кДж-м - К; поверхность нагрева аппарата , м ; flp, температура греющего пара, утфел , К. Таким образом, расход кондекса1та отражает количество переданного утфелю тепла с учетом основных возмущ ний по теплопередаче и нет необходи мости в контроле температуры греющего пара. Способ реализуетс  на базе серийных средств автоматизации. Осуществление процесса по данному способу обеспечит максимум скорости кристаллизации с полным использованием теплового потока, что позволит повысить производительность «iinapaTa и сократить потери сахара от термического разложени . При этом осуществл етс  оптимизаци  процесса уваривани  утфел  за счет достижени  минимума времени цикла, ведущего к минимизации технологических затрат на получение сахара. Использование предаюженного способа позволит снизить потери сахара от термического разложени  на 0,02% к массе свеклы, повысить производительность аппаратов на 5%, улучшить качество сахара (снизить цветность, улучшить фракционный состав, снизить зольность).. Экономический эффект дл  завода мощностью 3000 т свеклы в сутки составит 38229 р.

ef,-c

40/

Ц-0

so 6070so90 tOOJL6 /o

ф-иг.2

Claims (1)

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ УВАРИВАНИЯ САХАРНЫХ УТФЕЛЕЙ, предусматривающий измерение расхода конденсата греющего пара, уровня и температуры утфеля, плотности и расхода подкачиваемого сиропа (оттека), мощности, потребляемой электроприводом циркулятора, регулирование подачи сиропа (оттека) в зави- симости от расхода конденсата и плотности сиропа (оттека), регулирование величины абсолютного давления в аппарате с учетом расхода конденсата, отлич ающийся тем, что, с целью повышения выхода сахара, измеряют температуру утфеля в аппарате, определеяют программов значение температуры утфеля, соответствующее минимальной вязкости с учетом доброкачественности раствора, и корректируют по мощности, потребляемой электроприводом циркулятора, и скорости изменения расхода конденсата греющего пара, а расход вторичного пара регулируют по отклонению фактической температуры утфеля от программного значения, при этом подачу сиропа в аппарат корректируют по величине и скорости отклонения значения мощности, потребляемой электроприводом циркулятора, от программного значения.