Способ автоматического управления процессом кристаллизации сахара Советский патент 1980 года по МПК C13F1/02 

Изобретение относится к сахарной промышленности. Известен способ автоматического управления процессом уваривания сах рных утфелей, заключающийся в том,ч определяют отношение расходов сироп и конденсата греющего пара, корректируют это отношение по величине от клонения физико-химической температурной депрессии от заданного значе ния, определяемого по фактическому уровню утфеля в аппарате с учётс 1 доброкачественности подкачиваемого сиропа, а подачу сиропа регулируют зависимости от отношения расходов и конденсата. При этом момен ввода затравки устанавливают по равенству заданной и фактической физи ко-химической температурной депрессии, а давление грекицего пара и абсолютное давление в аппарате стабил .зируют 1. При достаточно высокой точности регулирования пересыщения и значительном улучшении качества готового сахара этот способ не позволяет более эффективно осуществить процесс кристаллизации сахара из растворов низкой доброкачественности, так как постепенное увеличение содержания сухих веществ в утфеле приводит к увеличению вязкости межкристального раствора, что снижает скорость крис- ; таллизации и ухудшает качество готового сахара. Стабилизация давления греющего пара и абсолютного давления в аппарате не позволяет максимально использовать производительность аппарата. , ,. , Целью изобретения является улучшение качества готового сахара и интенсификация процесса кристаллизации сахара. Поставленная цель достигается тем, что скважность импульсов подкачек раствора S вакуум-аппарат определяют в зависимости от заданных граничных значений абсолютного давления в вакуум-аппара е, расхода конденсата и физико-химической температурной депрессии, при этом последнюю корректируют в зависимости от фактического значения абсолютного давления в вакуумаппарате . . Заданные граничные значения абсолютного давления в вакуум-аппарате определяют в зависимости от доброкачественности исходного раствора и уровня утфеля в вакуум-аппарате/ а заданные граничные значения расхода

конденсата определяют в зависимости от Уровня утфеля, доброкачественности исходного раствора и давления греющего пара.

, Отличительными признаками способа являются определение заданных гра ничных значений физико-химической тем- пературной депрессии,абсолютного давления в вакуум-аппарате и расходе конденсата по фактическим значениям параметров процесса,в зависимости от кото. рых определяют скважность импульсов подкачек раствора. Таким образом осуществляют следящее программное управление процессом кристаллизации сахара , обеспечивая колебательный режим изменения пересыщения межкристально- 15 го раствора.

, На чертеже показана схема устройства для осуществления описываемого способа.

Оно содержит вакуум-аппарат 1, 20 датчик 2 температуры кипения раствора, преобразователь 3 сопротивлениеток, датчик 4 абсолютного давления, поплавковый датчик 5 уровня, механоэлектрический преобразователь б,;. . 25 щелевой расходомер 7 конденсата,датчик 8 расхода конденсата,, датчик 9 давления греющего пара, сборник 10 исходного сахарного раствора,датчик 11 уровня раствора, управляющая вычисли- тельная машина 12, блок 13 нелинейности, блок 14 . суммирования, блок 15 формирования программы управления, .. блок 16 формирования заданной физикохимической температурной депрессии в зависимости от доброкачественности 3S исходного раствора, блок 17 коррекции, заданного значения физико-химической температуркой депрессии по абсолютному давлению в аппарате, блок 18 коррекции максимального заданного 40 значения физико-химической темпера- . турной депрессии по уровню утфеля, блок 19 управления подкачкой раствора, блок реле 20 времени,электропневмопреобразователь 21, регулирующий д,. орган 22, блок 23 управления отбором вторичного пара, электропневмопреобразоваЪель 24;регулирующий орган 25 абсолютного давления, блок 26 ограничений, реверсивный пуска тель 27, зАдвижка 28 с электроприво- дом, электропневмопреобразователи 29 и 30, регулирующие органы 31 и -32, блок 33 управления до заводки кристаллов, электропневмопреобразователь 34, регулирующий орган 35 55 подкачки раствора, блок 36 управления запорной арматурой, электропневмопреобразователи 37-41 и запорные органу 42-46.

Предлагаемый способ осуществля- 0 ют следующим образом.

Подготовленный к включению аппарат заполняют раствором до уровня начального набора. Для этого тумблер рода работы устанавливают в положение Автоматическое управление БЛОК 33 управления до заводки кристаллов формирует импульсы, обеспечивающие открытие органов 31 и 35 в зависимости от уровня сиропа в аппарате. Для форг.;ирования управляющих воздействий предназначен блок 19 управления подкачкой раствора. На стадии сгущения раствора до заводки „ кристаллов накладывают ограничения на подкачку раствора в аппарат

Сесли Pq 39,24 nip о|если Л (1)

где тр - расход подкачиваемого раствора, кг/с;

Рд - абсолютное давление в аппарате, кПа;

сБ уровень раствора в сборнике, Mf Ьщ - уровень начального набора

аппарата,м; К и К, коэффициенты пропорциональЧОСТИ.

т

:2)

При К„ Н„ К,

-о

где HQ - уровень раствора(утфеля) в аппарате(м), блок 26 ограничений формирует сигнал реверсивному пускателю 27, осуществляющему открытие паровой задвижки 28 с электроприводом, и сахарный раствор сгуадают до заводки кристаллов. По достижении физико-химической температурной депрессии раствора-, равной заданному значению при заводке кристаллов, блоком19 управления подкачкой раствора осуществляют отключение блока 33 управления до заводки кристаллов и включают бло реле 20 времени.Блоком реле 20 време формируют импульс с выдержкой времени, управляющий вводом навески затравки в аппарат посредством электропневмопреобразователя 21, управляющего регулирующим органом 22. Навеску затравки вводят в аппарат. Через заданное время при помощи реле 20 времени осуществляют переключение задания абсолютного давления в аппарат блоку 23 управления, который посредством электропневмопреобразователя 24 сигналов управляет регулирующим органом 25 абсолютного давления. Повышение абсолютного давления происходит на установленную величину и время. Затем задание блоку 23 управления устанавливают минимальным,при KotopoM регулирующий орган абсолютного давления открыт полностью.

Кроме того, блоком реле 20 времени переключают заданное значение физико-химической температурной депрессии раствора, соответствующее моменту ввода затравки на новое значение, соответствующее росту кристаллов.Заданное значение физико-химической температурной депрессии раствора, соответствующее моменту ввода зат равки, определяют в зависимости от

доброкачественности исходного раствора и абсолютного давления в аппарате .

Для этого .предусмотрены блок 16 формирования заданной физико-химической температурной депрессии раствора при заводке и росте кристаллов, блок 17 коррекции заданных значений физико-химической температурной депрессии по абсолютному давлению в аппарате и блок 18 коррекции. При этом заданные значения физико-химической температурной депрессии раствора соответствуют средним значениям переСБЕдения в зоне метастабильности для раствора данной доброкачестйенности например;.. 1,1 при ,0% .

Доброкачественность раствора в конце цикла варки определяют в зависимости от доброкачественности ис- , ходного раствора и заданного эффекта кристаллизации На основании существующих линейных зависимостей программируют линейный.характер изменения физико-химической температурной депрессии за цикл варки. Для осуществления импульсов подкачки ра;створа в аппарат в блоке 15 формирования программы управления определяют граничные значения физико-химиче- ской температур1Ной депрессии,соответствующие минимально и максимально допускаемым значениям пересыщения раствора в зоне метастабильности с учетом доброкачественности исходного pacTBCJpa, абсолютного давления в аппарате, уровня утфеля в аппарате и заданного эффекта кристаллизации.

В блоке 15 вычислительного устройства граничные значения физико-химической температурной депрессии определяют по уравнениям

t.Q-;( Дб,p) + ф«))QWMH

.fr

((Г)( Дб„р)4-.;1ьа)±

©;i(Pa) + (f}+.e.(hc,,cr), (3)

где i.

заданное минимальное значение физико-химической температурной депрессии, соответствующее минимальному пересыщению В зоне метастабильности. К;

- е-мокс заданное максимальное значение физико-химической температурной депрессии, соответствующее максимальному пересышению в зоне метастабильности, К s .

UMLluQ iuS максиSA -vp i.fc ИР j ajjbHoe заданные значения физико-химической температурной депрессии для раствора данной доброкачественности при данном абсолютном давлении, KjiQ J%g,&Q(.минимальное и максй.-мсшьное заданные знаIчения физико-химической температурной депрессии в зависимо сти of уровня утфеля в аппарате,К;

/

..МИН/-

{ -минимальное и максиЗА мальное заданные значения физико-химиче0ской температурной депрессии в зависимости от абсолютного давления в аппарате,К;

1(сУ) -отклонение заданного значения физико-хими5ческой температурной .депрессии от среднего значения,К;

(6,Via) -дополнительное изменедв

ЪА ние максимального зна0чения физико-химической температурной депрессии в зависимости от уровня и отклонения от среднего значения

5 .(блок 18), К.

При этом приняты следующие- начальные УСЛОВИЯ:

30

гдеоС , dut А° -заданные минимальноз и максимальное значения пересыщения в зоне метас.та. бильности.

45

ке 19 управления подкачкой раствора

50 формируют управляющее воздействие в соответствии с уравнениями:

.-(Лесли о , л -А Ч

(5)

{если

, э-Л ф ,

где А&( - фактическое значение физико-химической температурной депрессии,К,

В зависимости от значения (f в ,блоке 15 формируют значения a©VA

или л© в импульсном режимеНа стадии -роста кристаллов при 65 помощи блока 26 ограничений формируют ограничения на подкачку раствора в аппарат если , ttpa 1пс,-1.б11а если Р„ р, п/. Ц ecNM . ескм M... f . . V4V4M г O ecfcM g-h 5 первое заданное значейие где РО, абсолютного давления Ьри котором закрывается клапан подкачки раствора в аппарат; для ,0%, 30,0 кПаГ второе заданное значение L -Л. ЪУ VA,.A(. Ч...-1-К4. «-™«т„ „,„„„„„„ „- абсолютного давления,при котором закрываются клапаны подкачки раствора в аппарат и клапан греющего пара для Дб,,,0%, Рс,, 40,0 кПа заданное приращение к базовым значениям Рд и Р,,,, зависящее от доброкачественности исходного раствора и уровня утфеля, при ,0% .0, т.е (Дбирг с,) -уровень утфеля в аппарате при его заполнении,м; -заданный максимальный рас ход конденсата греющего па ра/определяемый по значениям доброкачественности исходного раствора, уровн утфеля и давления греющег пара, кг/cf -заданный Минимаотный уро.вёнь растовра в сборнике, при котором возможен под-сос воздуха в аппарат, м. S завериаквдийпериод цикла варки hS и лвф / при достижении hq ( помощью блока 36 управления запорной арматурой обеспечивают последовательное выполнение операций по выгрузке аппарата и подготовке к новому циклу. Управляющее вычислительное устройство, с помощью которо го может быть реализован предлагаекалй способ автоматического управления, может быть реализован,например на базе элементов АСВТ-Д, с помощью которых реализуются блоки нелинейно сти, сумматоры, интегрирующие блоки корректируняцие блоки, пороговые уст ройства со многими входами, блоки ограничений, функционирующие в соот ветствии с уравнениями 1-6. Использование предлагаемого способа дает возможность повысить производительность аппаратов на 4,5%, повысить процентное содержание криС таллов на 1,2%, повысить содержание сахара с фракцией d VI мм на 6,7%-, снизить цветность сахара на 22%, снизить цикл фуговки утфеля на 13%, СНИЗИТЬ содержание золы в сахаре на 11,2%.. По данным испытаний предлагаемого способа автоматического управления процессом кристаллизации сахара годовой экономический эффект для сахарного завода мощностью 3000 т св. сутки составит на 27,8 тыс.руб., больше, чем при использовании известного способа. Формула изобретения 1.Способ автоматического управления процессом кристаллизации , заключающийся в установлении момента ввода затравки в вакуум-аппарат, измерении уровня и доброкачественности подкачиваемого импульсами раствора, расхода конденсата, давления греющего пара, абсолютного давления, уровня и физико-химической температурной депрессии раствора в вакуум-аппарате, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества готового сахара, скважность импульсов подкач.ек раствора определяют в зависимости от заданных граничных значений абсолютного давления в вакуум-аппарате расхода конденсата и физико-химической температурной депрессии, при этом последнюю корректируют в зависимости от фактического значения абсолютного давления в вакуум-аппарате. 2,Способ по П.1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что заданные граничные значения абсолютного давлеНИН в вакуум-аппарате определяют в: зависимости от доброкачественности исходного раствора и уровня утфеля в вакуум-аппарате, а заданные граничные значения расхода конденсата определяют в зависимости от уровня утфеля в вакуум-аппарате, доброкачественности раствора и давления греющего пара. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 435272, кл. С 13 G 1/06, 1972.