Система автоматического управления процессом первой сатурации Советский патент 1992 года по МПК C13D3/06 

С/)

С

Использование: в пищевой промышленности, в частности, для управления процессом очистки сока при производстве сахара. Сущность изобретения: система содержит сатуратор 1, датчик 2 расхода газа на сатурацию, датчик 3 концентрации С02 в газе, связанные с умножителем 4, соединенным с входом регулятора 5 соотношения, датчик 6 расхода сока на сатурацию, соединенный с вторым входом регулятора 5 соотношения, датчик 7 рН сатурационного сока, соединенный с корректирующим ПИД-регулятором 8, выходом своим соединенным с камерой Здание регулятора 5 соотношения, выход которого соединен с исполнительным механизмом 9 на линии подачи газа на сатурацию. 1 ил.

-.iV

-,-Ј

Газ 3,-

Г-Ч - -С;/- J

4Ј 1:

-. - С---ч it СОК 7

-и

VJ

iCJ

00

;

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к автоматизации управления процессами сокоочистки сахарного производства.

Для процессов первой сатурации харак- терно наличие прямой зависимости между рН сатурационного сока и содержанием в нем кальциевых солей, а также наличие четко обозначенного минимума цветности в интервале рН 10-11 ед. рН.

Исследования процессов первой сатурации показали, что указанные процессы протекают в условиях изменяющихся расхода сока на сатурацию, концентрации углекислого газа в сатурационном газе. При этом канал воздействия Расход газа на сатурацию - рН сатурационного сока обладает временем чистого запаздывания 3-4 мин, а коэффициенты передачи объекта по каналам воздействия Расход сока - рН сатура- ционного сока, Концентрация С02 в газе- рН сатурационного сока сопоставимы с коэффициентом передачи объекта по каналу воздействия Расход газа на сатурацию - рН сатурационного сока.

Известно устройство для регулирования подачи газа на первую сатурацию, включающее датчики расхода сока, рН сатурационного сока, связанные с регулятором соотношения, датчики расхода газа на сату- рацию и концентрации углекислого газа в сатурационном газе, связанные с умножением, выход которого также связан с регулятором соотношения, соединенным с исполнительным устройством, установлен- ным на линии подачи газа на сатурацию.

Недостатками указанного устройства является низкое качество регулирования рН и выход его значения за регламентные границы из-за того, что сигнал от датчика рН, характеризующего содержание кальциевых солей в сатурационном соке, подается в регулятор без предварительного изменения во вспомогательном контуре, что не позволит учесть динамику канала воздействия Расход газа на сатурацию - рН сатурационного сока и приводит к снижению устойчивости системы управления и соответственно к снижению точности регулирования рН сатурационного сока. Низкая точность регулирования рН сатурационного сока приводит к резкому ухудшению фильт- рационно-седиментационных свойств сока, что в конечном итоге, приводит к увеличению потерь сахара на последующих стадиях переработки диффузионного сока.

Целью изобретения является снижение потерь сахара на последующих стадиях переработки сатурационного сока за счет повышения точности регулирования рН сатурационного сока.

Поставленная цель достигается тем, что система автоматического управления процессом первой сатурации, содержащая датчик рН сатурационного сока, датчик расхода сока на сатурацию, соединенный с регулятором соотношения, связанным с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи газа на сатурацию, и через умножитель с датчиками расхода газа на сатурацию и концентрации углекислого газа в нем, снабжена корректирующим регулятором, соединенным с датчиком рН сзтураци- онного сока и с регулятором соотношения.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы автоматического управления.

Система содержит сатуратор 1, датчик 2 расхода газа на сатурацию, датчик 3 концентрации углекислого газа в газе на сатурацию, связанные с умножителем 4, соединенным с входом регулятора 5 соотношения Расход сока - количество СОа, датчик 6 расхода сока на сатурацию, соединенный с вторым входом регулятора 5 соотношения, датчик 7 рН сатурационного сока, соединенный с корректирующим ПИД-регу- лятором 8 по рН сатурационного сока, выходом своим соединенным с камерой Задание регулятора 5 соотношения, выходом своим соединенный с исполнительным механизмом 9, установленным на линии подачи газа на сатурацию.

Система работает следующим образом.

Когда между сигналами, поступающими от умножителя 4 и датчика 6 расхода сока на сатурацию, выдерживается установленная пропорциональность, то давления, действующие на мембраны элементов сравнения регулятора 5 соотношения, уравновешивают друг друга, выходной сигнал регулятора 5 не изменяется.

Изменение одного из указанных сигналов вызывает нарушение равновесия элементов сравнения регулятора 5 и изменение его выходного давления соответственно в ту или иную сторону.

Допустим, что произойдет отклонение сигнала, поступающего от датчика 7 рН сатурационного сока от заданного значения, например увеличение.

Выходной сигнал корректирующего ПИД-регулятора 8 также начнет увеличиваться, но с некоторым опережением по сравнению с увеличением входного сигнала от датчика 7 рН. Время опережения будет зависеть от скорости изменения сигнала от датчика 7 рН и от значения настроечного

коэффициента Время предварения корректирующего регулятора 8,

С уменьшением скорости изменения сигнала от датчика 7 рН, величина опережения уменьшится и полностью исчезнет, когда сигнал от датчика 7 рН перестанет увеличиваться.

Выходной сигнал корректирующего ПИД-регулятора 8 поступает в камеру Задание регулятора 5, вызывая увеличение его выходного сигнала, степень открытия исполнительного механизма 9 начнет увеличиваться, расход газа на сатурацию также начнет увеличиваться.

При этом увеличение расхода газа на сатурацию будет опережать увеличение сигнала отдатчика 7 рН.

С уменьшением скорости изменения сигнала от датчика 7 рН сатурационного сока величина опережения уменьшится и полностью исчезнет, когда сигнал от датчика 7 рН перестанет изменяться.

Уменьшение выходного сигнала корректирующего ПИД-регулятора 8 вызовет уменьшение выходного сигнала регулятора 5 и, соответственно, уменьшение расхода газа на сатурацию, но с опережением по отношению к сигналу от датчика 7 рН, зависящим от скорости уменьшения сигнала от датчика 7 рН и значения коэффициента Время предварения корректирующего регулятора 8. С уменьшением скорости изменения сигнала от датчика 7 рН величина опережения уменьшится и полностью исчезнет, когда сигнал от датчика 7 перестанет уменьшаться.

0

5

Коэффициент передачи объекта по каналу воздействия Расход газа на сатурацию учитывается при подборе коэффициента пропорциональности корректирующего ПИД-регулятора 8.

Использование предлагаемой системы по сравнению с прототипом позволит учесть запаздывание по каналу регулирования Расход газа на сатурацию - рН сатурационного сока, тем самым повысить устойчивость системы, снизить перерегулирование рН и повысить его точность на 0,2 ед. рН. Повышение точности регулирования рН сатурационного сока позволяет снизить потери сахара на последующих стадиях переработки сока.

Формула изобретения

Система автоматического управления процессом первой сатурации, содержащая датчик рН сатурационного сока, датчик расхода сока на сатурацию, соединенный с регулятором соотношения, связанным с

исполнительным механизмом, установленным на линии подачи газа на сатурацию, и через умножитель с датчиками расхода газа на сатурацию и концентрации углекислого газа в нем, отличающаяся тем, что, с

целью снижения потерь сахара на последующих стадиях переработки сатурационного сока за счет повышения точности регулирования рН сатурационного сока, она снабжена корректирующим регулятором,

соединенным с датчиком рН сатурационного сока и с регулятором соотношения.