Способ автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК .SU„„1124036

31Д1 С 13 С 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHIRNV СаиДатеъствм

Г - .:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfÍÐÛÒÈÉ (21) 3429347 28-13 (22) 26.04.82 (46) 15. 11.84. Бюл. У 42 (72) А.Ф.Кравчук. и Б.А.Еременко (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт сахарной промышленности (53) 664.1.054(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

83 435272, кл. С 13 G 1/08, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 682567, кл. С 13 С 1/06, 1979. (54)(57) 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 плот- . ности сиропа (оттека), регулирование величины абсолютного давления в аппарате с учетом расхода конденсата, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода сахара, измеряют температуру утфеля в аппарате, определеяют 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 величине и скорости отклонения значения мощности, потребляемой электроприводом циркулятора, от программного значения.

1 1124

Изобретение относится к сахарнои промышленности, а именно к способам автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей, в частности, в аппаратах периодического действия с циркулятором.

Известен способ автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей, заключающийся в установлении момента ввода затравки, регулировании подачи сиропа (патоки) и греющего пара, стабилизировании абсолютного давления вторичного пара, измерении расхода сиропа (патоки), количества выпаренной воды,, уровня, 15 физико-химической температурной депрессии и расхода конденсата и определении отношения расходов сиропа (па,токи) и конденсата, причем это отношение корректируют по величине откло 20 нения физико-химической температурной депрессии от заданного значения, определяемого по фактическому уровню утфеля в аппарате с учетом доброкачественности подкачиваемого сиропа (патоки), а подачу сиропа (патоки) регулируют в зависимости от отношения расходов сиропа (патоки) и конденсата 1g.

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 возмущений по этим кана-З5 лам, что не позволяет максимально испольэовать производительность аппарата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае- 40 мому результату является 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 50 расхода конденсата и плотности сиропа (оттека), регулирование величины абсолютного давления в аппарате с учетом расхода конденсата (2).

Однако известный способ регули- 55 рования подачи раствора в аппарат не учитывает условий массообмеиа в аппарате, ибо является способом регули036 3 рования по возмущению, характеризующему лишь теплоообмен в аппарате, что не позволяет достичь оптимизации процесса. Кроме того, не исключается влияние вторичных кристаллов, поступаю щих в а пп ар ат из цир куля цион но го контура, на качество получаемого утйеля 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 величине 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 темпера24036 4

К= 0.,9 если 80,04Дб(96,0

К=1,0 если 85,0 Дб 80,0;

Дб " доброкачественность раствора.

Зависимость графически представ- 4 лена 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 пересыщения раствора,. контролируемого по мощности, потребляемой электродвигателем привода циркулятора. Мощность, потребляемую электродвигателем 6, измеряют датчиком 7 мощности. Выходной сигнал датчика 7,с помощью преобразователя 8 преобразуют в пневматический сигнал, в блоке 11 умножают на коэффициент, зависящий от пересыщения раствора.

Програ .мное значение температуры минимальной вязкости корректируют по

55 з 11 туры утфеля, преобразователь 18 уровня, регулятор 19 начального уровня, 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), прибор 27, электропневмопреобразо- атель 28, регулирующий клапан 29, реле 30 переключения, блоки 31 и 32 предварения, регулятор

33 подкачки раствора.

Данный способ осуществляют следующим образом.

Формирование оптимального значения температуры кипения раствора, соответствующей температуре минимальной вязкости раствора с учетом заданного пересыщения, осуществляют следующим образом. Измеряют датчиком

4 с преобразователем 18 уровень утфеля, в блоке 13 формируют зависимость изменения доброкачественности межкристального раствора от уровня утфеля, а в блоке 12 реализуют зависимость

min . где 8 - температура минимальной

P вязкости межкристального раствора;

К вЂ” коэффициент, зависящий от доброкачественности раствора, 5

1О

0 величине и скорости изменения расхода конденсата. Расход конденсата измеряют расходомером 2 с датчиком 3.

Для определения скорости изменения расхода конденсата используют блок предварения 32. При этом с повъппением расхода конденсата, вызванного повышением 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 прибора 17 с задатчиком и регулируют регулятором 9, воздействующим на регулирующую заслонку 5 абсолютного давления в аппарате. При этом используют известную зависимость температуры кипения утфеля в аппарате от абсолютного давления в аппарате:

Rn Р = 13,764-5121(Я +273,15) ", где P — абсолютное давление в аппарате, кг/см ;

Яв — 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 ((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, для 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.

36 б

11240

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 1О по величине и скорости отклонения мощности, потребляемой электродвигателем, от программного значения.

Таким образом, подготовленный к работе вакуум-аппарат с помощью регу- 1 лятора 1 9 начального уровня, воздействующего через реле 30 переключения на регулирующий клапан.29, заполняют сиропом (оттеком) до заданного уров ня. При этом выход регулятора 33 отключен. По мере сгущения сиропа отте-е ка) регулятор 19 осуществляет подкач" ку сиропа (оттек а), поддерживая заданный начальный уровень. Мощность, потребляемая электродвигателем циркулятора, возрастает по мере сгущения сиропа (оттека) до заводки кристаллов.

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 командный 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 переключение реле 30, ч выход регулятора 33 соединяется с исполнительным механизмом регулирующего клапана 29. В этот момент в функциональном блоке 15 формируют значение заданной мощности,,соответствующей моменту после первой подкачки раствора в функциональный блок 22 и к блоку 31 предварения, осуществляют коррекцию расхода подкачиваемого раствора по величине и скорости. изменения отклонения мощности электродвигателя от задан-" ной. На стадии роста кристаллов расход подкачиваемого раствора регулируют в зависимости от расхода конденсата, измеряемого с помощью расходомера 2 с датчиком 3, и количества воды, вводимой в аппарат с сиропом (оттеком) и определяемой по расходу сиропа (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 подкачиваемого. раствора 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 ре гулиров ан ия .

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 зацисимость при коэффициенте пересьпцэния о = 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 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 апцарате, и поддерживает заданную температуру минимальной вязкости.

С целью учета динамических свойств объекта программное значение температуры минимальной вязкости межкристаль1124036

1О

7 ного раствора корректируют по величи- . не и скорости изменения расхода конденсата греющего пара. При этом выход датчика расхода конденсата 3 соединен с входом сумматора 10 через 5 блок 32 предварения. Это позволяет также компенсировать возмущение по каналу изменения.температуры греющего пара, исходя из зависимости где Ч вЂ” коэффициент потерь тепла;

m — расход конденсат", кг- с- ;

r — скрытая теплота парообразования, конденсации, кДж-кг ;

К „- коэффициент теплопередачи, кДж-м К; — поверхность нагрева аппара- 2О та м °

Й,Й - температура греющего пара, утфеля, К.

Таким образом, расход конденсата

Отражает количество переданного ут- 25 фелю тепла с учетом основных возмущений по теплопередаче и нет необходимости s 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 аппарата и сократить потери сахара от термического разложения.

При этом осуществляется оптнмкзация процесса уваривания утфеля за счет достижения минимума времени цикла, ведущего к минимизации технологических затрат на.получение сахара.

Использование предложенного способа позволит. снизить потери сахара от термического разложения на 0,02Х к массе свеклы, повысить производительность аппаратов на 5Х, улучшить качество сахара (снизить цветность, улучшить фракционный состав, СННЗНТЬ ЗОЛЬНОСТЬ) е экономический эффект для завода мощностью 3000 т свеклы в сутки составит 38229 р. фие. 1

1124036

e, c

70 8д

Фиа 2

Заказ 8209/24 Тираж 374

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",. r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г. Богачева

Редактор М. Дылын Техред C.Мигунова Корректор .