Способ автоматического управления процессом первой сатурации в одноступенчатом сатураторе в сахарном производстве Советский патент 1992 года по МПК C13D3/06 

Изобретение относится к управлению технологическими процессами сахарного производства, а именно к автоматическому цифровому управлению процессом первой сатурации.

Цель изобретения - улучшение качества сока и повышение выхода сахара.

Способ автоматического управления процессом первой сатурации в одноступенчатом сатураторе предусматривает изменение рН сока на выходе сатуратора, расхода поступающего сока и расхода сатурационного газа и регулирование поступления са- турационного газа по соотношению

расходов сатурационного газа и поступающего сока с коррекцией по отклонению рН сока от заданного значения. Дополнительно пошагово измеряют содержание диоксида углерода в сатурационном газе, щелочность сока, уровень в сборнике нефильтрованного сока, определяют текущее значение рН сока при 20°С, отклонение щелочности выходящего сока от заданного значения. Рассчитывают расход диоксида углерода, коЛичество поступающего сатурационного газа и коэффициент соотношения расходов диоксида углерода и сока в каждом шаге управления с учетом заданного значения рН20, коэффициента соотношения расходов диоксида углерода и сока в предыдущем шаге управления, отклонение щелочности выходящего сока от заданного значения,

При этом поддерживают максимально- допустимое заданное значение щелочности сока, при минимальном уровне в сборнике и минимально-допустимое заданное значение щелочности сока при максимальном уровне в сборнике.

Расчет заданного значения щелочности сока первой сатурации в шаге осуществляет вычислительное устройство по формуле:

щ,зд +

г.врг - hi

hepr ьнрг

ДЩврг, (1)

где Щнрг - нижняя регламентная граница щелочности сока;35

Щврг - верхняя регламентная граница щелочности сока;

дщврг щВрг щнрг;

hepr - верхняя регламентная граница уровня в сборнике нефильтрованного сока первой сатурации;

hHpr - нижняя регламентная граница уровня в сборнике нефильтрованного сока первой сатурации.

Расчет заданного значения рН при 20°С в 1-м шаге производит вычислительное устройство по формуле:

рН201зя рН2о(м)ЗА-

,-1

-НобГчЩ - Щ| д);

где рН20(ы)зд - заданное значение рН сока при 20°С, полученное в предыдущем (1-1)-м шаге контроля и управления;

Коб1 - коэффициент передачи объекта по каналу Щ - рН.

5 0 5

0 5

0

5

0

5

Для определения коэффициента соотношения между расходами диоксида углерода и дефекованного сока, при запуске системы с помощью вычислительного устройства вычисляют значение коэффициента соотношения ofcozo в нулевом шаге контроля и управления, присваивают ему значение « со2(м) в предыдущем (1-1)-м шаге и рассчитывают текущее значение cfco2i в текущем l-м шаге по формулам:

дЕп-.Уго-СО о.(}

0-С020- 100.VcQ ,(J)

«fco2(i-T)a o2o:(4)

/С021 0PC02(l-1)+KflrKo6r(KlApHfft +

+ K2(ЈpH3ft + )) +

+ Кз(Дрн2й - ЛрнЖ-т);(5)

где врсо2(м) - расчетное значение коэффициента соотношения между расходами диоксида углерода и сока первой сатурации в предыдущем шаге;

Uro - расход сатурационного газа в нулевом шаге;

Uco - расход дефекованного сока в нулевом шаге;

Соао - содержание диоксида углерода в сатурационном газе в нулевом шаге;

ДрН201зд pH20i - рН20гзд - отклонение рН сока при 20°С от заданного значения в 1-м шаге;

ДрН20(м)зд рН2о(1-1) - )зд - отклонение рН сока при 20°С от заданного значения в (Ы)-м шаге;

Коб2 - коэффициент передачи объекта по каналу #со2 - рН;

Кд2 - динамический коэффициент регулируемого параметра по каналу рН - асо2 :

(6)

5°

gg

где Aim - период изменения управляющего воздействия;

Т2 - время запаздывания объекта по каналу управления;

Т2 - постоянное время объекта по каналу управления;

К1, К2, КЗ - настроечные коэффициенты составляющих управляющего воздействия.

Расход сатурационного газа в аппарат первой сатурации в 1-м шаге Urip выполняет вычислительное устройство по формуле:

Urip «6021

100Л/С1 C02I

где Uci - расход дефековзнного сока в аппарат первой сатурации в 1-м шаге;

C02I - содержание диоксида углерода в сатурационном газе в 1-м шаге.

На чертеже изображена блок-схема, иллюстрирующая способ автоматического управления процесом первой сатурации в однокотловом сатураторе.

На схеме представлены сатуратор 1, сборник-нефильтрованного сока 2. датчики и преобразователи сигналов 3, 4. 4, 6, 7, 8, обеспечивающие измерение и ввод в вычис- лительное устройство расхода сатурацион- ного газа Ur. содержания диоксида углерода (С02) и расхода сока Uc, pH20 сока, щелочности сока Щ, уровня в сборнике h, вычислительное устройство 9, регулятор расхода сатурационного газа 10, регулирующий орган 11.

Способ осуществляют следующим образом.

Сигналы, обеспечивающие отделение параметров Ur, . Uc, рН20. Щ. Ь.поступа- ют в вычислительное устройство 9, в котором производится пошаговая обработка сигналов в соответствии с предложенным способом. В оговоренных выше случаях вы- числительное устройство 9 запоминает значения сигналов в текущем 1-м и предыдущем (-1}-м шагах контроля и управления.

Вычислительное устройство 9 обрабатывает сигналы по программе, реализую- щей предложенный способ и определяет расчетный расход сатурационного газа Urp, значение которого в качестве заданной величины вводит в регулятор расхода газа 10, регулирующий заданный расход газа с по- мощью регулирующего органа 11.

Пример. Исходные данные: pH20i ™ 11,1 ед. рН; рН20(ы)зд 11,1 ед. рН; ApH20(i-i)3A -0,2 ед. рН; Щнрг 0,07% СаО; .11%СаО;Щ| 0,092%СаО:г1| 36% от максимального значения; hHpr 0,3 отн. ед. (30%); he pr - 0,8 отн. ед. (80%); К061 .0699% СаО/ед. рН; (i--1) 0,3 отн. ед.; К0б2 1,5 ед. рН/отн.ед.; Кд2 0,1 отн. ед.; Ki - 0,5; Kz - 0,25; Кз 0,01; Uci 85% от максимального значения; C02I 29%.

5

10

15 202530

3540

45 -п DU

В результате расчета микропроцессорное устройство выдает следующие результаты: Щ|ЗД 0,10% СаО по формуле (1);

рН201ЗА - 11.2 ед. рН по формуле (2); aЈo2i - 0,29 отн. ед. по формуле (5); Urip 85.5% по формуле (7).

При использовании предложенного способа заданное значение рН2о сока определяется пошагово с учетом щелочности сока и содержания диоксида углерода в сатурационном газе. Учет щелочности сока и уровня в сборнике нефильтрованного сока позволяет улучшить качество сока первой сатурации за счет снижения его цветности и повысить выход сахара за счет повышения доброкачественности сока.

Формула изобретения Способ автоматического управления процессом первой сатурации в одноступенчатом сатураторе в сахарном производстве, предусматривающий измерение рН сока на выходе сатуратора, расхода поступающего сока и расхода сатурационного газа и регулирование поступления сатурационного газа по соотношению расходов сатурационного газа и поступающего сока с коррекцией по отклонению рН сока от заданного значения, отличающийся 1ем, что, с целью улучшения качества сока и повышения выхода сахара, дополнительно пошагово измеряют содержание диоксида углерода в сатурационном газе, щелочность сока, уровень в сборнике нефильтрованного сока, определяют текущее зчачение рН сока при 20°С, отклонение щелочности выходящего сока от заданного значения, рассчитывают расход диоксида углерода, количество поступающего сатурационного газа и коэффициент соотношения расходов диоксида углерода и сока в каждом шаге управления с учетом заданного значения рН20, коэффициента соотношения расходов диоксида углерода и сока в предыдущем шаге управления, отклонение щелочности выходящего сока от заданного значения, при этом поддерживают максимально допустимое заданное значение щелочности сока при минимальном уровне в сборнике и минимально допустимое заданное значение щелочности сока при максимальном уровне в сборнике.

дефекованный сок

Использование; в области управления технологическими процессами сахарного производства, а именно в автоматической цифровом управлении процессом первой сатурации. Сущность: измеряют рН сока на выходе из аппарата, расход поступающего в аппарат сока, расход сатурационного газа и регулируют поступление сатурационного газа по соотношению расходов сатурационного газа и поступающего сока с коррекцией по отклонению рН сока от заданного значения и согласно изобретению дополнительно пошагово измеряют содержание диоксида углерода в сатурационном газе, щелочность сока, уровень в сборнике нефильтрованного сока, количество работающих фильтров сока первой сатурации, текущее измеряемое значение рН приводят к 20°С, а расход диоксида углерода, количество поступающего сатурационного газа и необходимое количество работающих фильтров рассчитывают в текущем шаге управления с помощью пошаговой импульсной системы контроля и управления, учитывая заданные значения рНао и коэффициента соотношения расходов диоксида углерода и сока, а также количество работающих фильтров в предыдущем шаге управления, отклонение щелочности выходящего сока от заданного значения, сложенное значение уровня в сборнике нефильтрованного сока и скорость его фильтрования, при этом при минимальном уровне в сборнике, повышенных значениях производительности фильтров или скорости фильтрования сока заданное значение щелочности сока поддерживают на максимально допустимом уровне. 1 ил. XJ 00 4 О

сатурационныи газ

-X

/

10

сатурадионный

.1

сок