СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРОГРЕССИВНОЙ ПРЕДДЕФЕКАЦИИ Российский патент 1994 года по МПК C13D3/00 

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при автоматизации процесса очистки диффузионного сока.

Известен способ автоматического управления процессом прогрессивной преддефекации диффузионного сока [1], предусматривающий экстремальное регулирование рН преддефекованного сока по количеству нескоагулированных белков с воздействием на расход известкового молока и его перераспределение по длине аппарата в зависимости от концентрации рН в средней части преддефекатора. В основу известного способа положена экстремальная характеристика процесса преддефекации как объекта управления, однозначно связывающая величину рН с количеством нескоагулированных белков в преддефекованном соке. Однако экспериментально полученная экстремальная зависимость не может учесть возможного "дрейфа" оптимума, вызываемого изменением качества подаваемой на переработку свеклы, которое в свою очередь зависит от погодно-климатических условий ее выращивания, хранения, транспортировки и т.д.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ автоматического управления процессом преддефекации диффузионного сока [2], предусматривающий регулирование расхода извести на преддефекацию по заданному соотношению расходов извести на основную и предварительную дефекации с коррекцией этого соотношения по величине рН преддефекованного сока и регулирование расхода нефильтрованного сока I сатурации, возвращаемого на преддефекацию, по соотношению расходов диффузионного сока и нефильтрованного сока I сатурации с коррекцией этого соотношения по содержанию несахаров в диффузионном соке.

Однако в этом способе не предусмотрен дополнительный ввод полиакриламида в аппарат и, как следствие, не осуществляется управление процессом преддефекации путем регулирования расхода полиакриламида.

Кроме этого, в известном способе не предусмотрен возврат на преддефекацию суспензии сока II сатурации, оказывающей благоприятное влияние на формирование структуры осадка преддефекованного сока, а отсутствие в системе регулирования многоканального управления, обеспечивающего строго определенную последовательность подачи управляющих воздействий с учетом накладываемых на них ограничений, обусловленных качеством преддефекованного сока и экономической целесообразности процесса, не создает реальных условий для улучшения качества фильтрования сока I сатурации.

Целью изобретения является улучшение структуры осадка и качества фильтрования.

Это достигается тем, что в способе автоматического управления процессом преддефекации, предусматривающем регулирование расхода извести на преддефекацию в зависимости от заданного соотношения расходов извести и диффузионного сока с коррекцией этого соотношения по величине рН преддефекованного сока дополнительно подают в преддефекатор полиакриламид, измеряют текущее значение чистоты преддефекованного сока, сравнивают с заданным значением, определяют соотношение расхода полиакриламида и диффузионного сока и регулируют расход полиакриламида в зависимости от соотношения расхода полиакриламида и диффузионного сока с коррекцией этого соотношения в зависимости от результата сравнения текущего значения величины чистоты преддефекованного сока с заданным значением, а также осуществляют возврат суспензии сока II сатурации, задают соотношение расходов диффузионного сока и суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, и регулируют расход возвращаемой суспензии сока II сатурации в зависимости от заданного соотношения расходов диффузионного сока и суспензии сока II сатурации, причем при отклонении текущей величины рН преддефекованного сока от заданного значения в сторону уменьшения сначала увеличивают расход суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, и расход извести до достижения рН преддефекованного сока 10,5±0,3, затем стабилизируют текущую величину чистоты преддефекованного сока в заданных пределах и далее увеличивают расход извести до достижения рН преддефекованного сока 11,2±0,3, а при отклонении рН преддефекованного сока от заданного значения в сторону увеличения сначала уменьшают расход извести, затем расход суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, до достижения нижнего предельного значения соотношения расходов диффузионного сока и суспензии сока II сатурации и далее стабилизируют величину чистоты преддефекованного сока в заданных пределах.

На чертеже представлена схема, реализующая предлагаемый способ автоматического управления.

Схема содержит преддефекатор 1, линии 2,3,4,5 подачи диффузионного сока, извести, суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, полиакриламида, линии соответственно 6 отвода преддефекованного сока, датчики 7,8,9,10 расходов диффузионного сока, извести, суспензии сока II сатурации, полиакриламида соответственно, датчик 11 рН-метра, датчик 12 поляриметра, вторичные приборы 13, 14, 15, 16, 17, 18, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 19, 20, 21, 22, 23, 24, микропроцессор 25, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 26, 27, 28, локальные регуляторы 29, 30, 31, исполнительные механизмы 32, 33, 34 (клапаны).

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью датчиков 7, 8, 9, 10, 11, 12 и вторичных приборов 13, 14, 15, 16, 17, 18 информация о ходе процесса преддефекации через АЦП 19, 20, 21, 22, 23, 24 передается в микропроцессор 25, в который предварительно вводят двусторонние ограничения на промежуточное и оптимальное значение рН преддефекованного сока соответственно 10,2 - 10,8 и 10,9 - 11,5 на чистоту преддефекованного сока 88,8-91,5%, на соотношение расхода к массе диффузионного сока суспензии сока II сатурации 10-20% и полиакриламида 0,01-0,001%.

Ниже рассмотрен случай, когда в результате различного рода возмущающих воздействий текущее значение рН преддефекованного сока окажется меньше заданного интервала значений. В этом случае микропроцессор последовательно по трем каналам управления выдает корректирующие сигналы сначала на увеличение расхода суспензии сока II сатурации, затем извести, далее на стабилизацию чистоты преддефекованного сока в области оптимальных значений, затем опять на увеличение расхода извести. Каждый последующий канал управления срабатывает после того, как предыдущий выйдет на свое ограничение, т.е. полностью исчерпает свои собственные ресурсы. При этом включение каналов управления прерывается, как только будет выполняться условие, при котором текущие значения рН чистоты преддефекованного сока будут соответствовать интервалу заданных значений. Необходимость применения каждого из каналов управления определяется микропроцессором в соответствии с заложенным в него алгоритмом:
увеличивают расход суспензии сока II сатурации в линии 4 посредством исполнительного механизма 33;
сравнивают фактическое соотношение расходов диффузионного сока и суспензии сока II сатурации, измеряемых датчиками 7 и 9 и вторичными приборами 13 и 15 с заданным интервалом значений, и при достижении верхнего предельного значения соотношения, например 20% суспензии сока II сатурации к диффузионному соку, прекращают увеличение расхода суспензии сока II сатурации (клапан 33 остается в определенном положении);
сравнивают фактическую величину рН преддефекованного сока с заданным промежуточным интервалом значений, например 10,2-10,8. Если фактическое значение рН преддефекованного сока лежит в этом интервале, то корректирующий сигнал с микропроцессора 25 на изменение расхода извести не подают. При условии, когда фактическое значение рН преддефекованного сока меньше заданного нижнего предельного значения промежуточного интервала значений рН, то подают корректирующий сигнал с микропроцессора 25 на регулятор 29 и увеличивают расход извести с помощью исполнительного механизма 32. Увеличение расхода извести осуществляют до выполнения условия, при котором фактическое значение рН преддефекованного сока будет больше заданного нижнего предельного значения рН;
сравнивают фактическую величину чистоты преддефекованного сока, измеряемую датчиком 12 и вторичным прибором 18, с интервалом заданных значений;
если текущее значение чистоты преддефекованного сока соответствует интервалу заданных значений, то корректирующий сигнал с микропроцессора на изменением расхода полиакриламида на регулятор 31 не подают;
если текущее значение чистоты преддефекованного сока меньше заданного нижнего предельного значения, например 88,8%, то подают корректирующий сигнал с микропроцессора на регулятор 31 и увеличивают расход полиакриламида в линии 5 посредством исполнительного механизма 34 до тех пор, пока текущее значение чистоты не будет больше заданного нижнего предельного значения;
если же текущее значение чистоты преддефекованного сока с увеличением расхода полиакриламида достигло верхнего предельного значения, например 91,5%, при котором дальнейшее увеличение расхода полиакриламида не приводит к повышению чистоты преддефекованного сока, то микропроцессор выдает корректирующий сигнал на регулятор 31 на снижение расхода полиакриламида до выполнения условия, при котором текущая величина чистоты преддефекованного сока не окажется меньше верхнего предельного значения;
если текущее значение чистоты преддефекованного сока соответствует интервалу заданных значений, то микропроцессор выдает корректирующий сигнал регулятору 29 на увеличение расхода извести в линии 3 с помощью исполнительного механизма 32 до достижения рН преддефекованного сока оптимального интервала значений, например 10,9-11,5.

Возможен случай, когда текущее значение рН преддефекованного сока окажется больше заданного интервала значений. В этом случае микропроцессор осуществляет включение каналов управления в следующем порядке. Сначала выдает корректирующий сигнал регулятору 29 на уменьшение расхода извести, затем регулятору 30 на уменьшение расхода суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, далее регулятору 31 на изменение расхода полиакриламида. Включение каналов управления осуществляется по следующему алгоритму:
уменьшают расход извести посредством исполнительного механизма 32;
сравнивают фактическую величину рН преддефекованного сока с заданным оптимальным верхним предельным значением, например 11,5, и при достижении заданного верхнего предельного значения прекращают снижение расхода извести (клапан 32 остается в определенном положении):
подают корректирующий сигнал с микропроцессора 25 на регулятор 30 и уменьшают расход суспензии сока II сатурации в линии 4 посредством исполнительного механизма 33;
сравнивают текущее значение соотношения расходов суспензии сока II сатурации и диффузионного сока с заданным нижним предельным значением этого соотношения, например 10%, и при достижении текущего значения соотношения расходов суспензии сока II сатурации и диффузионного сока заданного нижнего предельного значения прекращают уменьшение расхода суспензии сока II сатурации (клапан 33 остается в определенном положении).

После этого стабилизируют чистоту преддефекованного сока в области заданных значений путем воздействия на расход полиакриламида коррекцией задания регулятора 31 посредством исполнительного механизма 34 (порядок осуществления стабилизации чистоты преддефекованного сока аналогичен вышеприведенному).

Таким образом, в отличие от известного способа управления предлагаемый способ благодаря упорядочности подачи управляющих воздействий и стабилизации чистоты преддефекованного сока воздействием на расход полиакриламида обеспечивает формирование такой структуры осадка, при которой достигается повышение скорости фильтрования сока I сатурации в 1,5 раза, улучшается структура осадка, он становится более равномерным, количество мелких частиц снижается на 20% и, как следствие, повышается качество очистки, обеспечивается снижение расхода извести на процесс преддефекации.

В таблице приводятся результаты сравнения показателей процесса преддефекации по известному и предлагаемому способам автоматического управления процессом прогрессивной преддефекации.

Из таблицы следует, что предлагаемый способ обеспечивает
снижение расхода извести на 2,73%;
повышение скорости фильтрования в 1,5 раза,
повышает точность управления за счет накладываемых ограничений на управляемые параметры.

Использование: в сахарной промышленности при автоматизации процесса очистки диффузионного сока. Сущность способа автоматического управления процессом прогрессивной преддефекации заключается в том, что он предусматривает регулирование расхода извести на преддефекацию в зависимости от заданного соотношения расхода извести и диффузионного сока с коррекцией этого соотношения по величине рН преддефекованного сока, подачу в преддефекатор полиакриламида, измерение текущего значения чистоты преддефекованного сока, сравнение с заданным значением, определение соотношения расхода полиакриламида и диффузионного сока и регулирование расхода полиакриламида в зависимости от соотношения расходов полиакриламида и диффузионного сока с коррекцией этого соотношения в зависимости от результата сравнения текущего значения величины чистоты преддефекованного сока с заданным значением, а также в способе осуществляют возврат суспензии сока II сатурации, задают соотношение расходов диффузионного сока и суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, и регулируют расход возвращаемой суспензии сока II сатурации в зависимости от заданного соотношения расходов диффузионного сока и суспензии сока II сатурации, причем при отклонении текущей величины рН преддефекованного сока от заданного значения в сторону уменьшения сначала увеличивают расход суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, и расход извести до достижения рН преддефекованного сока 10,5 ± 03, затем стабилизируют текущую величину чистоты преддефекованного сока в заданных пределах и далее увеличивают расход извести до достижения рН преддефекованного сока 11,2 + 0,3, а при отклонении рН преддефекованного сока от заданного значения в сторону увеличения сначала уменьшают расход извести, затем расход суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, до достижения нижнего предельного значения соотношения расходов диффузионного сока и суспензии сока II сатурации и далее стабилизируют величину чистоты преддефекованного сока в заданных пределах. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРОГРЕССИВНОЙ ПРЕДДЕФЕКАЦИИ, предусматривающий регулирование расхода извести на преддефекцию в зависимости от заданного соотношения расхода извести и диффузионного сока с коррекцией этого соотношения по величине рН преддефекованного сока, отличающийся тем, что, с целью улучшения структуры осадка и качества фильтрования, дополнительно подают в преддефекатор полиакриламид, измеряют текущее значение чистоты преддефекованного сока, сравнивают с заданным значением, определяют соотношение расхода полакриламида и диффузионного сока и регулируют расход полиакриламида в зависимости от соотношения расходов полиакриламида и диффузионного сока с коррекцией этого соотношения в зависимости от результата сравнения текущего значения величины чистоты преддефекованного сока от заданного значения, а также осуществляют возврат суспензии сока II сатурации, задают соотношение расходов диффузионного сока и суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, и регулируют расход возвращаемой суспензии сока II сатурации в зависимости от заданного соотношения расходов диффузионного сока и суспензии сока II сатурации. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отклонении текущей величины рН преддефекованного сока от заданного значения в сторону уменьшения сначала увеличивают расход суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, и расход извести до достижения рН преддефекованного сока 10,5 ± 0,3, затем стабилизируют текущую величину чистоты преддефекованного сока в заданных пределах и далее увеличивают расход извести до достижения рН преддефекованного сока 11,2 ± 0,3, а при отклонении рН преддефекованного сока от заданного значения в сторону увеличения сначала уменьшают расход извести, затем расход суспензии сока II сатурации, возвращаемой на преддефекацию, до достижения нижнего предельного значения соотношения расходов диффузионного сока и суспензии сока II сатурации и далее стабилизируют величину чистоты преддефекованного сока в заданных пределах.