Устройство для автоматического управления процессом кристаллизации сахара в вакуум-аппарате периодического действия Советский патент 1983 года по МПК C13G1/06 

венности исходного раствора, регуляторы, реле переключений и сумматор, при этом входы последнего соединени через функциональные преобразователи с выходами измерительного преобразователя абсолютного давления и задат- чика доброкачественности исходного раствора и выходами последовательно соединенных реле переключений, входы которых подключены к задатчикам депрессии раствора и через регуляторы с выходом измерительного преобразователя уровня утфеля, а выход сумматра доединен с входом блока программного управления.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок програм- . мирования вязкости утфеля содержит функциональные преобразователи и сумматор, при этом входы последнего соединены через функциональные преобразователй с выходами прибора контроля и преобразования температуры кипеi ння- утфеля,задатчика доброкачествен ности исходного раствора и измерительного преобразователя уровня утфеля, а выход соединен с входами блока контроля и регулирования вязкости и блока сигнализации готовности утфеля.

1. УСТРОЯЕСТВа ДЛЯ АВТйМАТИ-; 4BCKOIXJ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КРЙСФАЛЛИЗ нЦИИ САХАРА В ВАЮ Мг-АЛПАРА-ГЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ, влючагацее измерительные преобраэрва ели расхо- . да конденсатора греющего пара, и вязкости утфёля, а бсолютного давления в аппарате, электротермопреобразователь температур | кипения утфёля, функциональный преобравовательт кпературы кипения воды/ прибор контрЬля и преобразования температу1%1 кипения утфёля .блок опре деления фактической физико-химической депрессии раствора, Олок контроля вязкобти утфёля, 6iioK контрсшя и регулирования абсолЬтнЬго давления, : блок сигнализации 1ютовности утфелй, йрнвор контроля фактической депрессии раствора, регулирующий клапан подкачки раствора, клапан ввода гре .юшего пара, регулирующую заслояКУ вакуума, причем вход &лока конт{юля и регулирования абсолютного давления соедшнен с выходом измерительного преобразователя абсолютного давления, а а1а1ход соединен с регулирующей заслонкой вакуума, входы блока сшределения фактической - физи ко-химической депрессии раствора сое единены через прибор контроля и преобразования температуры кипения утфёля с выходом электропреобразова- . теля и через функциональный: преобразователь температуры кипения воды с выходом измерительного преобразователя абсолютного давления, а выход соединён с входом прибора контроля фактической депрессии раствора,вход блока сигнализаций готовности утфёля соединен с выходом измермтельного преобразователя вязкости утфеля, о т л и ч а ю ц ё е с. я тем, что, с цель повышения производи1-ельнасги вакуум-аппаратов, оно снабжено блоком формирования управляющего эоздейсзтвия на подкачку раствр1 а в аппарат на стадии роста кристал,1О8 блюкгачи программирования зяжо-хш ческой депрессии раствора и вязкости ,Причем блок формирования управляющегх Еюздейств ия на подкачку раствора в аппарат включает эадатчик, регулятор и сумматор, входы которого соединенв через блок умножения на коэф- фициент с выходом измерительного пре образователя расхода конденсата, с выходами аадатЧика и регулятор41, входа которого соединены с выходами блоков программирования и определения фактической фиэико-хи1«гчёской депрессии раствора. 2 Устройство по п. If о т л иЧ а ю и е ее я тем что блок программирования физико-химической депрессии раствсфа содержит задатчики {депрессий раствора и доброкачест

Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к устройствам автоматического програлвмно го управления процессом кристаллизации растворов, например сахарных, в вакуум-аппаратах периодического действия.

Известно устройство программного управления варкой утфеля в вакуум-аппарате периодического действия содержащем измерительные преобразовтели уровня и вязкости утфеля, реле вакуума, пульт местного управления, вторичный прибор, программный регулятор, блок питания и преобразования, электропневмопреобразователь, регулирующий клапан, причем входы программного регулятора соединены через блок питания и преобразования, электропневмопреобразователь - с выходом измерительного преобразователя вязкости, выходом измеритвльного преобразователя уровня и выхо-дом пульта местного управления, а выходы программного регулятора соединены через пульт местного управления с регулирующим клапаном. Программный регулятор обеспечивает регулирование соотношения уровень - вязкость утфеля после ручного ввода затравки и окончания стадии кристаллообразования. Для программирования соотнсяшения уровень - вязкость вручную вьшолняют контрольный цикл варки утфеля 1.

Известно устройство для автоматического управления процессом кристаллизации сахара в вакуумаппарате периодического действия, включающее измерительные преобразователи расхода конденсата греющего пара, уровня и вязкости утфеля,. абсолютного давления в аппарате, электротермопреобразователь температуры кипения утфеля, функцио- нальйый преобразователь температуры кипения воды, прибор контроля .и преобраеования температуры кипения утфеля, блок определения фактической физико-химической депрессии раствора, блок контроля вязкости утфеля блок контроля и регулирования абсолютного давления, блок сигнализации готовности утфеляу-прибор контроля фактической депрессии раствора, регулирующий клапан подкачки раствора, клапан ввода греющего пара , регулирующую заслонку вакуума, причем вход блока контроля и регулирования абсолютного давления соединен с выходом измерительного преобразователя абсолютного давления а выход соединен с регуяирунлдей заслонкой вакуума, входы-блока определения фактической физико-химическо депрессии раствора соединены через прибор контрбля и преобразования «температуры кипения утфеля с выходом электротермопреобразователя и через функциональный преобразователь .температуры кипения воды с выходом измерительного преобразователя абсолютного давления, а выход соединен с вх дом прибора контроля фактической де.прессии раствора;вход блока сигнализации готовности утфеля соединен с выходом измерительного преобразова теля вязкости утфеля 2.

Однако известное устройство не обеспечивает максимальную производительность вакуум-аппарата, так как не содержит блок программирова|ния физико-химической депрессии раствора и блок программирования вязкости утфеля, обеспечивающие рациональный режим уваривания утфеля.

Целью изобретения является повышение производительности вакуум-аппарата путем осуществления автоматического программного следящего управле Поставленная цель достигается тем что устройство для автоматического у равления процессом кристаллизации сахара в вакуум-аппарате периодическ го действия, включающее измерительные преобразователи расхода конденса та греющего пара, уровня и вязкости утфеля, авсолктиого давления в аппар Tie, электротермопреобразователь температуры йипен я утфеля, функциональ ный преой разователь температуры кипе ния воды, прибор контроля и преобраэ ; ваийя теютератугзы кипения утфеля, блок определения фактической физикохимической депрессии раствора, блок контроля ;вяз1сости утфеля, блок контроля и регулирования абсолютного дав ления, блок сигнализации готовности утфеля, прибор контроля фактической депрессии; раствора, регулирующий кла пан подкачки раствора. Клапан ввода греющего пара, регулирукяаую засло ку звайуума, причем вход блока контроля и регулирования абсолютного дав ления соединен -с выход«э |1 измерительного преоб разователя абсолютного давления, а выход соединен с регулирующей заслонкой вакуума, входы блока определения, фактической физикохимической депрессии раствора соедйнены ёрез прибор контроля и преобраэования температ5фы кипения утфёяя с выходом электротермопреобр-зователя и Ч(врез функцибнальный преобразователь талпературы кипения воды с выходсш измерительного преобразователя абсояютного давления, а выход соединен с входон, прибора контроля фактической депрессии раствора, вход блока сигнализаций готовности утфеля соединен с выходом измерительного преобразователя вязкости утфеля, сна жено блокбм формирования управляющег воздействия на подкачку раствора в аппарат на стадии роста кристаллов, блоками программирования физико-хймичёской депрессии и вязкос ти утфеля, причем блок формирования управляющего воздействия на подкачку раствора в аппарат включает задат ч;йк, регулятор и сумматор, входы которого соединены через блок умножения на коэффициент с выходом измерительного преобразователя расхода кон денсата, с ьыходами задатчика и регулятора, входы которого соединены с выходс1ми блоков программирования и определения фактической физико-химичеекой депрессии раствора. Блок программирования физикохимической депрессии раствора содер жит задатчики депрессии раствора и доброкачественности исходного раствора, регуляторы, реле переключений и сумматор, при этом входы последнего соединены через функциональные , преобразователи с выходами измерительного преобразователя абсолютного давления и задатчика доброкачественности исходного раствора и выходами последовательно соединенных реле переключений, входы которых подклрогчены к задатчикам депрессии раствора и через регуляторы с выходом иэмерит ель ного прео бра з рва тел я уров н я утфеля, а выход сумматора соединен с входом блока программного управления, . . . : .. . , . Кроме того, блок пррграммйроваиия вязкости утфеля содержит функдаонАльные преобразователи и сумматор, при этом входы последнего соединены через функциональные преобразователи с выходами прибора контроля и преоб разования температуры киПеиия утфеля, задатчика доброкачественности исходного раствора и измерительного преобразователя уровня утфеля, а выход соединен с входё1МИ блока контроля и регулирования вязкости и блока сигнализации готовности утфеля. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит измерительный преобразователь 1 расхода конденсата греющего пара, электрвтермопреобразователь 2 температуры кипе- , нйя утфеля, измерительный преобразователь 3 абсолютного давления в аппарате, измерительный преобразователь 4 уровня утфеля, эадатчик 5 доброкачественности исходного раствора , измерительньяй преобразователь 6 вязкости утфеля, прибор 7 контроля и преобразования температуры кипения утфеля, функциональный преобразователь 8 температуры кипения воды, блок 9 определения фактической депрессии раствора, прибор 10 контроля програкниной и фактической депрессии раствора блок програкми- . рования физико-хикшческой депрес- сии раствора, включающий позиционные регуляторы 11-14, функциональные преобразователи 15 и 16, заДатчики 17-21, реле 22-25 переключений, сумматор 26; блок программирования вязкости утфеля, включающий функциональные преобразователи 27-29 и сумматор ЗОг блок 31 контроля и регулирования вязкости утфеля; блок формирования управлякаяего воздействия на подкачку раствора в аппарат на стадии роста кристаллов, включающий блок 32 ук.ножения на коэффициент, задатчик 33, Пропорциональный регулятор 34 и сумматор 35; блок программного управления, включающий реЯе 36-39 переключений, усилитель 40 мощности, блок 41 управления, позиционный регулятор 42, реле 43 сигналязаци1|, сигнализатор 44 заводки кристаллов, репе 45 переключения, дискретный пневмоэлектропрербраэователь 46, переключатель 47 режима работы, реле 48, реле 49 времени, дискретные электропневмопреобразователи 50 г 52 и сигнальные лампы 53-55; блок контроля и регулирования начального уровня раствора, включающий эалатчики 56-57, реле 58 переключения и прибор 59 контроля и регулирования; блок сигнализации готовности утфеля, включающий реле 60 переключения, позиционный регулятор 61 и сигнализатор 62; блок сигнализации блокировки прдкачки раствора, включающий позиционный регулятор 63 и сигнализатор 64; блок сигнализации и блокировки ввода греющего пара/ содержащий позиционный регулятор 65, реле переключения 66, сигнализатор 67 и блок 68 управления; блок контроля и регулирования абсолютного давления,. состоящий из задатчиков 69 и 70, рале 71 переключения и прибора 72 контроля и регулирования; регулирующий клапан 73 подкачки раствора, клапан 74 ввода затравки, регулирующую заслонку 75, клапан 76 ввода гре ющего пара.,

Входы блока 9 соединены через прибор 7 с выходом электротермопреобразователя 2 и через функциональный пр образователь 8с выходом измерительного преобразователя 3, а выход блока 9 соединен с входом прибора 10. Входы регуляторов Ilr:.l4 сйединены , с выходом измерительного преобразо-, вателя 4, а выходы соединены соответственно с входами реле переключен 22-25; входы реле 25 соединены с выходами задатчиков 20 и 21, а входа рейе 23-25 соединены также соответственно с выходами задатчиков 19,18 и 17; выходы реле соединены последовательно, причем выход реле 25 соединен с входом сумматора 26, входы которого соединены через функциональнь1й преобразователь 16 с выходом задатчика 5 и через функциональный преобразователь 15с выходом измерительного преобразователя 3, а вход Сумматора 35 соединен с входом регулятора 34 и входом прибора 10,другой вход регулятора 34 соединен с выходом блока 9, а выход соединен с входом сумматора 35, входы которого соединены с выходами задатчика 33 и через блок 32 умножения с выходом измерительного преобразовате ля 1; выход сумматора 35 соединен с входой реле 36 переключений, при этом входы последнего также соединены с выходом регулятора 11 и выходом прибора 59 контроля и регулирования. Входы реле 37 переключений соединены с выходами блока 31, реле 36 и регулятора 13, а выход соединен с входом реле 38, другой вход которого соединен также с выходом регулятора 14, а

его выход соединен с входом реле 39 переключений. Вход последнего подключен к входу усилителя 40 мощности, выход которого соединен через блок 41 управления с входом регулирующего клапана 73. Входы регулятора 42 соединены с выходами сумматора 26 и выходом блока 9, а выход связан со входами реле 43 и 45, входы которых соединены также с выходом регулятора 11. Сигнализатор подключен к выходу реле 43. Выход реле 45 контроля и регулирования вязкости соединен с входом пневмоэлектропреобразователя 46, выход которого соединен через переключатель 47, рел 48 с входом реле 49 времени, выходы которого соединены с сигнальньми ламnaiutd 53-55,а также через электропневмопреобразователь 52 с входом клапана 74;через злектропневмоклапан 50 с входом реле 58 и ереэ электро.пневмопреобразователь 51 с входом реле 71 переключения Входы сумматора 30 соединены через функциональные преобразователи 27-29 соответственно с выходами задатчика 5, измерительного преобразователя 4 и прибора 7, а выход соединен с входами блока 31 и реле 60, вход последнего подключен к выходу регулятора 14, а выход соединен с входом регулятора 61, Другой вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя 6, а выход соединен с входом сигнализатора 62 и входе реле 66 переключения, вход регулятора 65 которого соединен с выходом измерительного преобразователя 3, а выход регулятора 65 соединен через реле 66 и блок 68 управления с входом клапана 76, Выход реле 66 соединен с входом сигнализатора 67. Вход регутэ лятора 63 подключен к входам сигнализатора 64 и реле 39 переключения. Входи прибора 72 соединены с выходами иэмерительного преобразователи 3 и через реле 71 переключений с выходами за датчиков .69 и 70/ а выход соединен е регулирующей заслонкой 75. Входы прибора 59 соединены с выход гили измерительного преобразователя 4 и через реле 58 переключения с выходами задатчиков 56 и 57.

Устройство работает следующим образом.

Подготовленный к работе вакуумаппарат заполняют раствором до начального уровня, для этого эадатчиком 56 задают йеличй иу начального уровня. При этом выход задатчиха 56 .подключается через реле 58 переклюЧения к аходу прибора 59 контроля и регулирования начального уровня раствора. Сигнал фактической величины уровня раствора поступает на вход прибора 59 с выхода измерительного преобразователя 4 уровня раствора. Управление регулирующим клапаном 7-3 осудествляют с помощью регулятора прибора 5,9, выходной сигнал которого проходит через реле 36-39 переключений, усилитель 40 мощности и блок 41 управления, переключатель режима работы которого находится в положении Автоматический . При достижении начального уровня переключатель блока управления 68 переводят из положения Дистанционныйв положение Автоматический, и при абсолютном давлении в аппарате, меньшем предельного значения, заданного задатчиком в регуляторе 65, клапан 76 открывается, и пар поступает в греюшую кгилеру аппарата. Этот момент соответствует началу стадии сгущения раствора до заводки кристаллов. На этой стадии задатчикрм 20 устанавливают, значение депрессий раствора при заводке кристаллов задатчиком 21 - после первой, подкачки, а задатчиками 19-17 на стадии роста кристаллов с учетом уровня утфеля в аппарате, в зависимости от которого регуляторы 11-Г4 осуществляют подключение выходов задатчиков через реле. 22-25 переключений к входу сумматора 26. С помощью последнего осуществляют коррекцию за данного значения депрессии раствора по абсолютному давлению в аппарате и.доброкачественнойти кристаллизуемого раствора, реализуя известные функциональные зависимости между этими параметрами с помощью блоков 15 и 16 функциональных преобра зрвателей. , Автоматическая коррекция программного значения физико-химической депрессии раствора позволяет осуществить следящее программное управление. Фак тическую величину физико-химической депрессии раствора определяют по ура нению (1) в блоке 9. . где 0ф - фактическая величина депрес сии раствора, К; вр - температура кипения раствор К; 0g - температура кипения воды,К. Температуру кипения воды определяют по функциональной Э1ависимости о абсолютного давления в аппарате с по мощью блока 8. Контроль програкмной и фактической депрессии раствора осу ществляют с помощью прибора 10. Вели фактическая величина депрессии раствора достигает программного значения при заводке кристаллов, регулятор 42 формирует командный сигнал, проходящий через реле 43 и включающий сигна лизатор 44 ввода затравки и через ре ле 45 дискретный ,пневмоэлектропреобразователь 46, переключатель 47 ре жима работы включает реле 48, ьиторое, самоблокируясь, включает реле 49 времени. При этом включается на заданное время сигнальная лампа 53 и эл ктропневмопреобразователь 52, осуществляющий открытие клапана 74 на заданное время, и затравка вводится в аппарат. В другой исполнительной цепи реле 49 рремени через заданное время замыкается контакт, включающий лампу 54 сигнализации начала пердой . подкачки раствора и через дискретный электропневмопреобразователь 50, осуществляющий пере ключение реле 58,и на вход прибора 59 подключается выход задатчика 57, соответствующий заданной величине уровня раствора в аппарате после первой подкачки. Кроме того, при уваривании утфеля из густого раствора (,0%) в третьей исполнительной цепи реле 49 , на заданное время замыкается контакт включающий лампу 55 сигнализации повышения абсолютного давления ичерез дискретный элёктрапневмопреобразователь 51, осуществляющий перёключегние реле 71, и на вход прибора 72 подключается выход задатчика 70, соответствующий повышенному значени р абсолютного давления в annapiaTe в течение заданного времени .При уваривании утфеля из обычного раствора (GB.65,0%) регулирующую заслонку открывают полностью, и приборы 77 отклю чаются. При подкачке раствора после заводки кристаллов уровень раствора в аппарате повьвпается на заданную величину, и регулятор 11 формирует командный сигнал, переключающий реле 36, в результате чего выход прибора 52 отключается, а выход сумматора 35 подключается. Таким образом осуществляется подключение блока для управления подкачкой раствора в аппарат на стадии роста кристаллов. .. Одновременно осуществляется от(ключение задатчика 21 и подключение за,-;атчика 20, а также переключение реле 43 и 45, осуществляю1аих соот-. ветственно отключение сигнализатора 44 и выход регулятора 42. На стадии роста кристаллов на вход пропорционального регулятора 34 поступают выходные сигна;ш блока 9 и сумматора 26, соответствующие фактическому и программному значением депрессии р&стврра. На выходе регулятора 34 формируется отклонение фактической депрессии раствора от программной в соответствии с уравнением сг кДл9ф-дв„|, (гг где сЛ - сигнал отклонения депрессии раствора, МПа; Кр- коэффициент усиления регулятора; - выходной сигнал, соответству щий фактической депрессии ра йтвора; лвп выходной сигнал, соответствуюший nporpeiMMHOMy значению депр.&ссии раствора. При этом регулятор 34 настраиваю такга4 образом, чтобы выполнялись ус ловия :. ..если : . то ,06, ,то ,об+Кр(. (э) , то у- с;обКр(лвф-А0п). Сумматор 35 реализует функциоигшьную зависимость . о ,К. + 0,Об; (4) где /U- ;- сигнал управляющего воздействия, МПа; К - коэффициент, учитывающий / среднее значение количества подкачиваемой воды с раствором, формйруеавлй в приборе 35; Пц- выходной сигнал, сортветствуюший расходу конден . :. , сата. - , . .- . При достижении заданного уровня феля в аппарате регулятор 13 формир ет командный сигнал,осуществляющий реключение реле 37, которое выполняет отключение выходного управляюш го сигнала сумматора 35 и подключен выходного управляющего сигнала блока 31 .контроля и регулирования вяз кости утфеля к регулирующему клапан 73 через реле 38 и 39, усилитель 10 мощности и блок 41 управления. этом на основании экспериментальных с помощью функционального пр О1б;р г13О 99теля 28 форм,:руют заданное i эн41Чение вязкости в зависимости от уровня утфеля. При изменении добро кач $ст1 енности кристаллизуемогорастворе заданну1о величину вязкости корректируют с помощью функциональ, преобразователя 27, а при изме йбмии температуры утфеля - с помощь функционального преобразователя 29. Сигналы коррекции суммируются в сУяшаторе 30, формирующем програ о«н .Значение вязкости утфеля. Выходные сигналы су№ атора 30 и измерительного преобразователя 6 вязкости ут- феля поступают на входы блока 31 конт роля и регулирования вязкости утфеля, на выходе которого формируется управляющее воздействие в соответствии с уравнением |M.0,f, /АS0,02, если где ЧА выходной сигнал, соответствующий фактическому значению вязкости утфеля; -выхояяо1Л скгяал, соогветствующий программному значению вязкости утфеля; Ц - коэффициент настройки зоиы нечувствительности. На стадии роста кристаллов ocyiaecTвляют блокировку подкачки раствора при повьшении абсолютного давления (в аппарате дб заданного граничного значения. При регулятор 63 формирует командный сигнал, переключаю - . щий реле l9y и клапан 73 подкачки раствора закрывается, о чем сигнализирует сигн изатор 64. При повышении абсолютного давления до другого заданного граничного значения регулятор 65 фОЕ 4Ируеткс андный сигнал, проходящий реле 6 переключения, и клапан 76 ввода греющего пара закрывается, о чем сигнализирует сигнализатор 67. При заполнении аппарата до заданного уровня регулятор 14 формирует командный сигнал реле 38, осушествлякпцему блокировку выходного сигнала блока 31, и клапан 73 закрывается. Одновременно реле 60 переключается, и выходной сигнал С5Л матора 30 подкдйрчаётся на вход регулятора 61. При достижении, вяз- , кости утфеля, равной заданнойг на выходе регулятора 6I формируется командный сигнал, Ъсуществлякяоий включение сигнализатора 62 готовности утфеля. Использование предлагаемого устройства в сахарной промышленности позволит повысить йхюнзводительность вакуум-гП1парато9 на 20-26% при высок(ж качестве «случаемого сахара. Использование устрЬйства на сахарном заводе мощностью 3000 т свеклы в сутки позволит получить экономический эффект 57,0 тыс. РУб. в год. ..,,.