Способ автоматического управления процессом сатурации дефекованного сока в многосекционном сатураторе Советский патент 1989 года по МПК C13D3/06 

зону нечувствительности изменений приращений вязкости и рН сока между i-ым и (1-м)-ым шагом контроля измерений в экспериментальных точках и устанавливают заданное значение рН сока на выходе из второй секции сатуратора равным текущему значению при максимуме вязкости сока на выходе из второй секции сатуратора, а за,цанное значение рН сока на выходе из третьей секции сатуратора устанавливают равным текущему значению при минимуме вязкости на выходе из третьей секции сатуратора, причем максимум и минимум вязкости сока определяют путем сравнения значений вязкости сока на выходе из этих секций в i-oM и (i-1)-ом шагах контроля измеренийс

Кроме того, при достижении максимума вязкости сока на выходе из второй секции сатуратора определяют приращение рН сока на выходе этой же секции сатуратора, сравнивают с заданным значением зоны нечувствительности рН сока для этой секции и, если приращение рН сока равно или меньше нуля, то заданное значе.ние рН сока устанавливают равным текущему значению, а если больше нуля,то заданное значение рН сока не изменяется.

При достижении минимума вязкости сока на выходе из третьей секции определяют приращение рН сока на выходе из этой же секции сатуратора, сравнивают с заданным значением зоны нечувствительности рН сока для этой секции и, если приращение рН сока равно или меньше нуля, то заданное значение рН сока не изменяется, а если больше нуля, то заданное значение рН сока устанавливают равным текущему значению рН сока

При этом, одновременно измеряют содержание углекислого газа в сату- рационном газе, расход сатурационно го газа, расход дефекованного сока, поступающего в аппарат, рН сока на выходе из четвертой секции сатуратора и регулируют расход сатурацион - него газа в первые две секции сатуратора по соотношению расходов дефекованного сока и углекислого газа с коррекцией по отклонению от заданного значения рН сока на выходе из второй секции сатуратора и скорости его изменения.

936774

Расход газа в третью секцию сатуратора регулируют по отклонению фактической величины рН сока от задан- - ной на выходе из третьей секции и скорости его изменения

Расход газа в четвертую секцию сатуратора регулируют по отклонению фактической величины рН сока от за- 0 данной на выходе из четвертой секции и скорости его изменения Заданное рН сока на выходе из четвертой секции сатуратора устанавливают и поддерживают в соответствии с рекомен- 15 дуемым инструкцией по технологическому регламенту значением

На фиг о 1 приведены экспериментальные кривые оптимальных значений параметров, полученные на опытном об- 20 разце четырехсекционного сатуратора; на фиг о 2 - блок-схема устройства для реализации способа„

Характер процесса сатурации в оп- тимальном режиме соответствует кри- 25 вым изменения вязкости, рН и щелочности фильтрованного сока, приведенным на фиг о К При этом, при изменении качества диффузионного сока характер кривых для многосекционного 30 сатуратора не изменяется, а изменяются лишь абсолютные значения параметров о Сатуратор вьтолнен таким образом, что экстремальные значения параметров соответствуют определенным 35 секциям сатуратора, Тое„ второй и третьей секцияМо

Максимум вязкости сока на выходе из второй секции сатуратора отражает гидрофильное коллоидное (гель)

состояние сока, в котором наряду с частицами дисперсной фазы (мелкие кристаллы карбоната кальция) входит связанная сахароза и гидроксид кальция, а также свободный гидроксид

кальция о

Дальнейшая сатурация (третья секция) приводит к связыванию в карбонат кальция свободного гидрокси- да кальция и гидрофильных углекаль- циевых сахаратов, адсорбированные ионы ОН нейтрализуются СО и гель распадается, освобождая сахарозу и карбонат кальцияо О структурных изменениях в растворе дает информацию

вязкость сока, достигая минимума и, одновременно, рН сока, достигая максимума „

В четвертой секции происходит кристаллизация карбоната кальция и

тора (и рН ) также вводят с панели 8 оператора в память устройства

51

укрупнение частиц осадка сока I сатурации; щелочность и рН сока снижается до заданных оптимальных значений ,

На фиГи точки а,Ь,с соответствуют оптимальным значениям рН сока, щелочности фильтрованного сока и вязкости на выходе из второй секции точки d, е, f - соответственно на выходе из третьей секции; точки g,h,i - соответственно на выходе из четвертой секции сатуратора

Способ автоматического управления процессом сатурации сока осуществляют следующим образом„ На выходе второй секции многосекционного сатуратора 1 измеряют вязкость сока вискозиметроМо Одновременно осуществляют измерения рН сока на выходе второй секции сатуратора датчиком 3 с преобразователем, а также содержание COjj в сатурационном газе датчиком 4, расход сатурационного газа датчиком 5 и расход сока, проходящим через щелевой расходомер, датчиком 6о Выходные токовые сигналы,пропорциональные значениям измеряемых параметров, поступают на входы микропроцессорного управляющего устройства 7, где преобразуются в цифровые коды и обрабатываются„ С панели 8 оператора вводят заданные значения вязкости РН сока, рН на выходе из второй секции сатуратора (при первом запуске системы),заданное значение зоны нечувствительности рН на вюсоде из второй зоны сатура

В микропроцессорном управляющем устройстве 7 в первом шаге опроса датчиков на вход поступают с объекта сигналы значений рН;, вязкости 2;, содержания СО - С; , расхода са- турационного газа , расхода диффузионного сока гас , о При этом, значениям рН присваивают индекс (i-I)-го шага, Тое л

(;-i) Данная информация в микропроцессорном устройстве 7 обрабатывается (масштабируется, сглаживается) и формируется управляющее воздействие по формуле

fU2; m.

+ k,(pH; - .,,) + X

ra. k , k j. m,. с С , +

d(pH; - .,,)

dtT

(I)

где - расход сока в i-шаге; mji - расход газп в i-шаге; содержание COj в газе в i-OM mare;

коэффициент соотношения;

-коэффициент пропорциональности;

с; - k, k

15 k,

s

0

PH

PH; - 3

2(;-i)

k,Tg

5 4,

где S - диапазон пропорциональности регулятора; текущее значение рН в i-ом шаге;

заданное значение рН в (i-I)-ом шаге; - время предварения (дифференцирование );

- коэффициенты масштабирования.

Выходной сигнал, пропорциональный управляющему воздействию , преобразуется в аналоговый сигнал то- 0 ка и поступает на вход электропнев- мопреобразователя 9, выходной сигнал которого управляет клапаном 10 подачи газа в первую и вторую секции сатуратора.

На управляющее воздействие накла5

дывают ограничение:

О, если га р, По

В следующем шаге опроса значениям

0

параметров рН 5 / т 1

рН

з;

1, , С;, Шг; , т,-; ,

присваивают значение ша2; 1га (i-I ) и вводят в память микропроцессорного устройства в виде адресуемого массива данных

рН2(:-,) 2(;-.) (-л

П

(;-.) i( -il m

c(;-i)

В i-M шаге опроса в автоматическом режиме выполняют сравнение значений вязкости сока на выходе из второй секции (текущего и заданного или в i-OM и (i-1)-ом шагах опроса) .

Если (-г; - 2У;., нивают текущее и заданное значение рН сока на выходе из второй секции сатуратора 1 ( г - зона нечувстви7149

тельности отклонения вязкости, например, & tl% от диапазона измерения).

Если ( - ., )-|Д,/,

то заданное значение. рН.,| остается неизменным ( и - зона нечувствительности изменения рН, например, Л 0,04 рН%).,

Если ( - Р,. -) то заданное значение рН не изменяется.ИЗ 1

Если ( - pHff;.,) Х-

г« то заданное значение рН i,--s) изме-

нится и станет равным pHg, а в массиве данных ему будет присвоен индекс (i-1)- го шага.

Если ( 2j; - 2( , то задан- нов значение о i л станет равным 2| ч н массиве данных ему присваивают индекс (i-l)-ro тага

Если ( f ; - 2 у. , то за-

данное значение -jG-O изменяется

Таким образом, чтобы изменилось заданное значение рН(,л , необхо(

димо соблюдение условий

2г; .) )(pH2; -pH,J,,,P ,l. (3)

Например, для данных: 2i (;.,, 0,305; 2 0,01; pHjj

10,5; pH,Vo JO.51; Ла 0,04.

.Определим (i (0,3-0,305)0,01; - 0,005 0,01, тогда сравниваем (рН ; - рн|., )

-1-/Д/ или 10,5-10, 0,04;

л а

-0,,02, тогда рН2(;., 10,51,

т.е. не изменяется, так как ниже зоны нечувствительности

Если при рН il 10,6, а pH(;-i)

10,55, то (10,6 - 10,55) -i- 1

X 0,04; 0,05 0,02, тогда рН |3.

10,55, Тов. не изменится. , Если при рН ; 10,5, а рН2(;.,)

- 10,55, то (10,5 - 10,55):-|-х

X О 004, т„е„ -0,05 - 0,02, тогда (i-i) становится равным

10,5 рН, т.е. (1-0

Если при рН

г

10,5,

соиз

10,48, то (10,5 - 10,48)l- х

чч X 0,04, т.е. 0,02 0,02 и рН Г ,

10,48. -

Таким образом, заданное значение рН сока изменится, если соблюдается условие максимума вязкости и рН сока ниже заданного, Тсе„

(z; ,))(рн,: ,;.,) ,/}. га

Если ( - fii;-,)) 2 , то присваивают индекс (i-l)-го тага теку- гцему значению вязкости и в новом шаге выполняют новое сравнение,пока не произойдет изменение знака, что говорит о том, что максимум вязкости достигнут и можно корректировать заданное значение рН сока„

Одновременно на выходе третьей секции сатуратора 1 датчиком 11 измеряют вязкость сока, а датчиком 12 - рН сока. С панели 8 оператора

л

вводят заданные значения рИЛ;.л

ка и вязкости /,.. на выходе v ь 7(1 -I;

третьей секции сатуратора Этим значениям присваивается индекс (i-l)-го шага„

При переводе на автоматический режим работы микропроцессорного устройства по этому каналу в первом шаге опроса датчиков на вход поступают сигналы датчиков 11, 12, пропоциональные значениям рН, и вязкости ; „ Данная информация обрабатывается (масштабируется, сглаживаете и в микропроцессорном устройстве 7 формируется управляющее воздействие по ПИД-закону регулирования,, На управляющее воздействие накладьгоает- ся ограничение в случае, если расхо сока равен нулю, то клапан 13 подачи газа закрывается

Таким образом, управляющее воздействие на подачу газа в третью секцию сатуратора пропорционально отклонению рН,в i-ом таге от

в (i-l)-ом шаге и скорости его изменения.

Управляющее воздействие формируеся в микропроцессорном устройстве в виде соответствующего токового синала, поступающего на вход электропневмопреобрязователя 14, пневматический выход которого управляет клапаном 13 подачи газа в третью секцию сатуратора.

При этом заданное значение рН j;,,

на выходе третьей секции сатуратора 1 определяют по вязкости сока на выходе из третьей секции.

Если (2,; -iy.),l , то

сравнивают текущее значение и заданное значение рН сока на выходе из третьей секции сатуратора ( { зона нечувствительности отклонения вязкости сока на выходе из третьей секции, равная, например, 0,1% от диапазона измерения, определяется экспериментально)о

Если (рНу, - pHjf;., )б- -/Л5/,

то заданное значение рН.; ,) остается неизменным ( Л - зона нечувствительности изменения рН на выходе из третьей секции сатуратора, равная, например, Дз 0,05 рН),

Если (рН,; - .) ) то заданное значение рН,;-,) изменится и станет равным рНз, а в массиве данных ему будет присвоен индекс (l-l)-ro шага

(рН,; - рН

- 11,75) ---- 0,05

10

15

20

25

30

(0,02 0,01) А (0,05 0,025). В этом случае текущему значению рИ ,; присваивается индекс (i-l )-го тага, . для следующего шага срав нения будем иметь РН,а(;., 11,8,

Если 1 1,8, а рН,;., 12,0, то (11,8 - 12,0)-|- X

X 0,05; -0,,025 и заданное значение .i) б изменится;,

Если 11,8, а .,) 11,83, то при (11,8 - 11,83) : :- -р-Д э имеем -0,03 -0,025 заданное значение рН(,) не изменится.

На выходе из третьей секции сатуратора рН сока будет иметь максимальное значение, соответствующее точке d кривой I, фиг

На выходе из четвертой секции сатуратора измеряют рН 4, сока датчиком 15 с преобразователем, выходной сигнал которого поступает на вход микропроцессорного устройства, где обрабатывается (преобразуется.

Если

масштабируется, сглаживается).

Заданное значение ,, сока

на выходе из четвертой секции сатуратора вводит оператор с панели 8 ., ) iМ}/, 35 управления. Это значение устанавли%9 X . 1

П

то заданное значение рН /;.,) не изменится.

Если ( ,; - ,)) 3 , то

и 59

заданное значение зЬ -О анет равным f}, , а в массиве базы данных ему присваивается индекс (i-l)-ro шага, I

Таким образом, чтобы изменилось

л

значение рН .,л необходимо выполнение условия:

(; )з Л (рНз; - -рНЙ.м)

40

(4)

вается в зависимости от технологического регламента при переработке свеклы различного качества и техноло гической схемы завода.

По полученной информации микропроцессорное управляющее устройство 7 .формирует управляющее воздействие в виде стандартного токового сигнала, изменяющегося по ПДЦ-зако45 У регулирования о Это воздействие поступает на вход электропневмопре- образователя 16, выходной пневматический сигнал которого управляет исполнительным механизмом регулирующего клапана 17 подачи газа в четвер тую секцию сатуратора„,

В данном способе предусматривают также стабилизацию давления сатура- ционного газа в ресивере 18. Лавле50

Например для данных: ; 0,20;

MiM) v o. рн,;

11,8; .,, 11,75; Л, 0,05, По условию (4) имеем:

(0,2 - 0,18) 0,oQ Л (11,8 - 11,75) ---- 0,05

(0,02 0,01) А (0,05 0,025). В этом случае текущему значению рИ ,; присваивается индекс (i-l )-го тага, . для следующего шага сравнения будем иметь РН,а(;., 11,8,

Если 1 1,8, а рН,;., 12,0, то (11,8 - 12,0)-|- X

X 0,05; -0,,025 и заданное значение .i) б изменится;,

Если 11,8, а .,) 11,83, то при (11,8 - 11,83) : :- -р-Д э имеем -0,03 -0,025 заданное значение рН(,) не изменится.

На выходе из третьей секции сатуратора рН сока будет иметь максимальное значение, соответствующее точке d кривой I, фиг

На выходе из четвертой секции сатуратора измеряют рН 4, сока датчиком 15 с преобразователем, выходной сигнал которого поступает на вход микропроцессорного устройства, где обрабатывается (преобразуется.

масштабируется, сглаживается).

в

40

)

;

,

вается в зависимости от технологического регламента при переработке свеклы различного качества и технологической схемы завода.

По полученной информации микропроцессорное управляющее устройство 7 .формирует управляющее воздействие в виде стандартного токового сигнала, изменяющегося по ПДЦ-зако45 У регулирования о Это воздействие поступает на вход электропневмопре- образователя 16, выходной пневматический сигнал которого управляет исполнительным механизмом регулирующего клапана 17 подачи газа в четвертую секцию сатуратора„,

В данном способе предусматривают также стабилизацию давления сатура- ционного газа в ресивере 18. Лавлесс ние газа измеряют датчиком 19, выходной токовый сигнал которого, пропорциональный давлению газа поступает на вход микропроцессорного устройства 7, где обрабатьгеается (преобразу50

11

1493677

ется в цифровой код, сглаживается, масгатабируется предел измерения) и формируется сигнал управляющего воздействия в виде тока, изменяющегося по пи-закону регулирования. Заданное значение давления в ресивере вводит оператор с панели 8 управления микропроцессорного устройства.

Выходной сигнал тока поступает на вход электропневмопреобраэователя 20, пневматический сигнал которого управляет регулирующим клапаном 21 сброса сатурационного газа в атмосфе

В состав микропроцессорного управляющего устройства 7, кроме панели 8 управления, входят дисплей 22 для ввода-вывода данных параметров про- цесса, коэффициентов и параметров настройки, а также панель 23 выбора режима работы контуров регулирования (автоматический или дистанционный).

Использование данного способа автоматического управления процессом сатурации диффузионного сока в многосекционном сатураторе имеет возмож- ность формирования заданных значений рН сока на выходе второй и третьей секций сатуратора в автоматическом режиме по вязкости сока,характеризующей структурные изменения в соке при его обработке сатурацион- Hbw газом. Заданные значения рН сока по секциям соответствуют оптимальным значениям, при которых обеспечивается максимальный эффект очистки сока, что позволяет повысить качество сока и снизить потери сахара: по- вьппение доброкачественности очищенного сока составило 0,4 единицы, эффекта очистки - 2,2 - 3,0%, цветност и содержание солей кальция снижены на 5-10%. По этому способу повьппает- ся уровень автоматизации процесса очистки сока, так как сокращается число ручных операций.

I 2

ормула изобретения Способ автоматического управления процессом сатурации дефекованного сока в многосекционном сатураторе, предусматривающий измерение содержания углекислого газа в сатурационном газе, расходов сатурационного газа и дефекованного сока, рН сока на вы- ходах второй, третьей и четвертой секций сатуратора, регулирование расхода газа в первые две секции сатуратора по отношению расходов дефекованного сока и углекислого газа с коррекцией по отклонению от заданного значения рН сока на выходе из второй секции сатуратора и скорости его изменения, коррекцию расхода газа в третью секцию по отклонению фактической величины рН сока от заданной и Скорости его изменения на выходе из второй секции сатуратора, коррекцию подачи газа в четвертую секцию по сумме величин отклонений фактической рН сока от заданной и скоростей изменения рН сока на выходе из второй и третьей секций сатуратора, отличающийся тем, что, с целью уменьгаения потерь сахара путем повышения точности регулирования рН сока, измеряют вязкость сока на выходах второй и третьей секций сатуратора, при этом измерение вязкости и рН осуществляют дискретно, определяют максимум величины вязкости сока на выходе из второй секции сатуратора и минимум величины вязкости сока на выходе из третьей секции сатуратора путем сравнения величин вязкости сока в i-OM и (i - 1)-ом шагах измерения, задают зону нечувствительности изменений приращений вязкости и рН сока между 1-ь1м и (i - 1 )-ым шагами контроля измерений, а заданные вепи- чины рН сока на выходе второй и третьей секций сатурлтора устанавливают равными текущим величинам рН сока в этих секциях с учетом экстремальных величин вязкости сока.

п .

11 0.2

Ю

Изобретение относится к автоматизации сахарного производства, а именно к автоматическому управлению процессом обработки дефекованного сока сатурационным газом в многосекционном сатураторе непрерывного действия. Цель изобретения - снижение потерь сахара путем повышения точности регулирования PH сока. Это достигается автоматическим поиском оптимальных заданных значений PH сока. При изменении качества диффузионного сока характер кривых для многосекционного сатуратора не изменяется, а изменяются лишь абсолютные значения параметров. Конструктивно сатуратор выполнен таким образом, что экстремальные значения параметров соответствуют определенным секциям сатуратора, т.е. второй и третьей секциям. Предлагаемый способ предусматривает измерение вязкости и PH дискретно, на выходах второй и третьей секций сатуратора определяют максимум величины вязкости на выходе из второй секции сатуратора и минимум величины вязкости сока на выходе из третьей секции сатуратора и задают зону нечувствительности изменений приращений вязкости и PH сока, а заданные величины PH сока на выходах второй и третьей секций сатуратора устанавливают соответственно равными текущим величинам PH сока в этих секциях и зон нечувствительности изменений приращений вязкости и PH сока. 2 ил.

I Ж Ж Ж Секция

cmi9ypamopa

Фа9.1

у

f t 1 г

I

Газ

Л

ю27

23

Фиг.1