Способ автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей Советский патент 1984 года по МПК C13G1/06 

11 Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к способам , автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей, в частности, в аппаратах периодического действия с циркулятором. Известен способ автоматическогр управления процессом уваривания сахарных утфелей, заключающийся в уста новлении момента ввода затравки, рег лировании подачи сиропа (патоки) и греющего пара, стабилизировании абсолютного давления вторичного пара измерении расхода сиропа (патоки), . количества выпаренной водь1, уровня, физико-химической температурной депрессии и расхода конденсата и опреде лении отношения расходов сиропа (па,токи) и конденсата, причем это отнош ние корректируют по величине отклонения физико-химической температурно депрессии от заданного значения, опре деляемого по фактическому уровню утфеля 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 давления по температуре минимальной вязкости раствора, а стабилизация давления греющего пара и абсолютного давления в аппарате обеспечивает компенсацию возкущений по этим кана лам, что не позволяет максимально использовать производительность аппарата. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ авто матического управления процессом уваривания сахарных утфелей, предусматривающий измерение расхода конденсата греющего пара, уровня и температуры утфеля, плотности и расхода подкачиваемого сиропа (оттека), мощности, потребляемой злектроприводом циркулятора, регулирование подач сиропа (оттека) в зависимости от расхода конденсата и плотности сироп (оттека), регулирование величины абсолютного давления в аппарате с учетом расхода конденсата 2, Однако известный способ регулирования подачи раствора в аппарат не учитывает условий массообменЬ в аппа рате, ибо является способом регули6рования по возмущению, характеризующему лишь теплоообмен в аппарате, что не позволяет достичь оптимизации : процесса. Кроме того, не исключается влияние вторичных кристаллов, поступаю щих в аппарат из циркуляционного контура, на качество получаемого утфеля и сахара. Цель изобретения - повышение выхода сахара. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей, предусматривающему измерение расхода конденсата греющего пара, уровня и температуры утфеля, плотности и расхода подкачиваемого сиропа (оттека), мощности, потребляемой электроприводом циркулятора, регулирование подачи сиропа (оттека) в зависимости от расхода конденсата и плотности сиропа (оттека), регулирование величины абсолютного давления в аппарате с учетом расхода конденсата, измеряют температуру утфеля в аппарате, определяют программное 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 вели1ине и скорости отклонения значения мощности, потребляемой электроприводом циркулятора, от ее програмного значения. На фиг. 1 приведена блок-схема осуществления данного способа; на фиг, 2 - зависимость температуры минимальной вязкости насыщенного раствора от доброкачественности. Схема включает вакуум-аппарат 1, расходомер 2 конденсата греющего пара с датчиком 3 расхода, датчик 4 температуры и уровня утфеля, регулирующую заслонку 5 с пневмоприводом, электродвигатель 6, датчик 7 мощности, потребляемой электродвигателем привода циркулятора, электропневмопреобразователь 8, регулятор 9 абсолютного .давления (разрежения) в аппарате, сумматор 10, блок 11 умножения на коэффициент, функциональные блоки 12-16, прибор 17 контроля температуры утфеля, преобразователь 18 уровня, регулятор 19 начального уров ня, блок 20 программного регулирования, клапан 21 ввода затравки, функциональный блок 22, датчик 23 плотности сиропа (оттека), сумматор 24, блок 25 умножения, датчик 26 расхода сиропа (оттека), приб,ор 27, электро пневмопреобразоатель 28, регулирующий клапан 29, реле 30 переключения блоки 31 и 32 предварения, регулятор 33 подкачки раствора. Данный способ -осуществляют слздующим образом. Формирование оптимального значения температуры кипения раствора, соответствующей температуре минимальной вязкости раствора с учётом заданного пересыщения, осуществляют следующим образом. Измеряют датч.ико 4 с преобразователем 18 уровень утфе ля, в блоке 13 формируют зависимость изменения доброкачественности межкристального раствора от уровня утфеля, а в блоке 12 реализуют зави симость 9 Г К Удб - 1500, температура минимальной вязкости межкристального раствора; k - коэффициент, зависящий 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 вязкости для насыщенного раствора данной доброкачественности. В сумматоре 10 формируют, значение температуры минимальной вязкости раствора с учетом пересьщения раство ра, контролируемого по мощности, потребляемой электродвигателем привода циркулятора. Мощность, потребляемую электродвигателем 6, измеряют датчиком 7 мощности. Выходной сигнал датчика 7 ,с помощью преобразователя преобразуют в пневматический сигнал S блоке 11 умножают на коэффициент, зависящий от пересыщения раствора. Програь-мное значение температуры минимальной вязкости корректируют по 6 и скорости изменения расховеличинеда конденсата. Расход конденсата измеряют расходомером 2 с датчиком 3. Для определения скорости изменения расхода конденсата используют блок предварения 32. При этрм с повьппением расхода конденсата, вызванного повьппением температуры в греющей камере или подкачкой раствора в аппарат в сумматоре 10, осуществляется коррекция программного значения температуры минимальной вязкости. Фактическую температуру утфеля в аппарате измеряют датчиком 4,и контролируют с помощью прибор.а 17 j; задатчиком и регулируют регулятором 9, воздействующим на регулирукицую заслонку 5 абсолютного давления в аппарате. При этом используют известную зависимость температуры кипения утфеля в аппарате от абсолютного давления в аппарате: епР. 13,764-5121(06+273,15)- , где Р - абсолютное давление в аппарате, кг/см; Qg- температура кипения воды, С. Программируя температуру минимальной вязкости раствора, достигают максимальной скорости кристаллизации сахара. При этом тепловой поток будет также наибольшим, ибо при минимальной вязкости будет обеспечена максимальная скорость циркуляции и соответствующая ей теплопередача. В производственных условиях 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 давления пара на регулирующем органе, а значит и к снижению его потенциала, что не обеспечивает условий оптимизации процесса. Программные значения мощности, , потребляемой электродвигателем привода циркулятора, определяют в зависимости от уровня утфеля в аппарате, дпя чего используют функциональный блок 14, программирующий зависимость изменения мощности от уровня утфеля. В функциональном блоке 16 осуществляют формирование значения потребляемой . мощности при заводке кристаллов, в блоке 15 осуществляют коррекцию программного значения мощности в зависимости от доброкачественности исходного раствора. Расход подкачиваемого раствора регулируют на стадии сгущения до заводки кристаллов в зависимости от уровня, а на стадии роста кристаллов в зависимости от расхода конденсата и количества воды в подкачиваемом сиропе (оттеке), определяемом по расходу сиропа (оттека) и.его плотности (содержание сухих веществ). При этом расход раствора корректируют Q по величине и скорости отклонения мощности, потребляемой электродвигателем, рт программного значения. Таким образом, подготовленный к работе вакуум-аппарат с помощью регу лятора 19 начального уровня, воздейс вующего через реле 30 переключения н регулирующий клапан 29, заполняют . сиропом (оттеком) до заданного уровня. При этом выход регулятора 33 отключен.По мере сгущения сир.опа оттека; регулятор 19 осуществляет подкач ку сиропа (оттека), поддерживая заданный начальный уровень. Мощность потребляемая электродвигателем циркулятора, возрастает по мере сгущени сиропа (оттека) до заводки кристалло Заданное значение мощности, соответствующее моменту ввода затравки, формируют в блоке 16. Фактическое значение измеряют 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 время и навеска затравки вводится в аппарат. Через заданное в блоке 20 время формируется командный сигнал, осуществляющий перекзвоче ние реле 30, ч выход регулятора 33 соединяется 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 предварения, осуществляют коррекцию расхода под качиваемого раствора по величине и скорости.измененияотклонения мощности электродвигателя от заданной. На стадии ростэ кристаллов расход подкачиваемого раствора регулируют в зависимости от расхода конденсата, измеряемого с помощью расходо-. мера 2 с датчиком 3, и количества воды, вводимой в аппарат с сиропом (оттеком) и определяемой по расходу

пересыщение раствора. Для этого используют блок 11 умножения на коэффициент. Регулятор 9, сравнивая программное и фактическое значение температуры минимальной вязкости, осуществляет перемещение регулирующей заслонки 5, изменяя абсолютное давление (разрежение) в апдарате, и поддерживает заданную температуру минимальной вязкости.

С целью учета динамических свойств объекта программное значение температуры минимальной вязкости межкристаль66сиропа (оттека), измеряемого датчиком 26 с прибором 27 и преобразователем 28, и по плотности (содержанию сухих веществ) сиропа (оттека), измеряемой датчиком 23 плотности. Расход подкачиваемой воды определяют в сумматоре 24 и в блоке 25 умножения. Выход последнего соединен с входом регулятора 33. Осуществляя коррекцию расхода подкачиваемогораствора по отклонению мощности электродвигателя от заданного значения, формируемого в функциональном блоке 22, и скорости его изменения, формируемой в блоке 31 предварения, обеспечивают взаимосвязь между массои теплообменом в аппарате с учетом динамических характеристик каналов регулирования. На всех стадиях процесса поддерживают температуру кипения утфеля, соответствующую минимальной вязкости межкристального раствора, путем воздействия на регулирующую заслонку абсолютного давления (разрежения) в аппарате. Для этого измеряют с помощью датчика 4 и прибора 17 температуру утфеля в аппарате. Программное значение температуры минимальной вязкости устанавливают для насыщенного раствора с помощью функциональных блоков 12 и 13. В блоке 13 формируют изменение доброкачественности раствора в зависимости от фактического уровня, а в блоке 12 реализуют графически представленную на фиг. 2 зависимость при коэффициенте пересыщзния cL 1. Так как уваривание утфеля ведут при коэффициенте пересьпцения, большем единицы, то программные значения температуры минимальной вязкости корректируют в зависимости от мощности, потребляемой электродвигателем 6 циркулятора, косвенно характеризующей ного раствора корректируют по велич не и скорости изменения расхода кон денсата греющего пара. При этом выход датчика расхода конденсата 3 соединен с входом сумматора 10 чере блок 32 предварения. Это позволяет также компенсировать возмущение по каналу изменения.температуры греюще пара, исходя из зависимости ) . где V - коэффициент потерь тепла; расход конденсата, скрытая теплота парообразования, конденсации, кДжК коэффициент теплопередачи. кДж-м - К; поверхность нагрева аппарата, м ; flp, температура греющего пара, утфеля, 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 реализуется 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 разложения. При этом осуществляется оптимизация процесса уваривания утфеля за счет достижения минимума времени цикла, ведущего к минимизации технологических затрат на получение сахара. Использование предаюженного способа позволит снизить потери сахара от термического разложения на 0,02% к массе свеклы, повысить производительность аппаратов на 5%, улучшить качество сахара (снизить цветность, улучшить фракционный состав, снизить зольность).. Экономический эффект для завода мощностью 3000 т свеклы в сутки составит 38229 р.

ef,-c

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 зависимости 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 программое значение температуры утфеля, соответствующее минимальной вязкости с учетом доброкачественности раствора, и корректируют по мощности, потребляемой электроприводом циркулятора, и скорости изменения расхода конденсата греющего napa a расход вторичного пара регуg лируют 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. iNd 4 О 00 Од

40/

Ц-0

so 6070so90 tOOJL6 /o

ф-иг.2