Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамейи йаучноисследовательский институт сахарной промышлЕнности и Киевский опытный завод "Сахавтомат" (71) Заявители (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

УВАРИВАНИЯ САХАРНЫХ УТФЕЛЕИ

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к автоматизации вакуум-аппаратов периодического действия.

Известен способ управления процессом варки утфеля в вакуум-аппарате, заключающийся в определении соотношения структурной вязкости продукта и

его уровня в процессе варки, изменяе- 10 мых после эаводки кристаллов, и программном регулировании подкачки сиропа,осуществляемой после окончания первой глубокой подкачки сначала до достижения заданного конечного значения вязкости (при этом поддерживают уровень ниже номинального значения,а при достижении заданного конечного значения вязкости осуществляют подкачку сиропа до номинального уровня) 11.

Недостатками этого способа являются необходимость частого выполнения контрольных варок для определения программных значений контролируемого 25 параметра при изменении качества раствора и наличие значительного количества ручных операций.

Наиболее близким к изобретению является способ автоматического управ-30 ления процессом уваривания сахарных утфелей, предусматривающий определение момента ввода затравки в аппарат, регулирование уровня и абсолютного давления и измерения электросопротивления в аппарате (2).

Недостатки этого способа автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей вЂ” нестабильность процесса кристаллообразования при колебаниях доброкачественности и содержания сухих веществ в исходном растворе, что приводит к необходимости повторной заводки кристаллов или расплавлению их избытка, снижению качества сахара и производительности аппарата; ручное управление процессом на стадии кристаллообраэования и закрепления кристаллов, что приводит к разрыву автоматического управления в цикле варки; программирование процесса в относительных величинах параметров, что создает неудобства в обучении и работе операторов; низкая точность управления процессом.

Цель изобретения вЂ” улучшение качества получаемого сахара.

Указанная цель достигается тем, что устанавливают заданные значения

787475 электросопротивления раствора при заводке кристаллов в зависимости от доброкачественности исходного раствора с учетом его температуры, а также устанавливают заданное значение электросопротивления раствора в начале и конце первой подкачки раствора и на стадии роста кристаллов в зависимости от значения электросопротивления раствора при заводке и при достижении заданного уровня утфеля в аппарате, устанавливаемого по доброкачественности исходного раствора, осуществляют импульсное регулирование консистенции утфеля, программное значение которой определяют по уровню утфеля в аппарате с учетом доброкачественности исходного раствора, при этом при равенстве заданного и фактического значения электросопротивления в начале первой подкачки раствора после ввода затравки повышают абсолютное давле- 2р ние в аппарате и определяют время работы при этом давлении по уровню утфеля в аппарате.

Кроме того, устанавливают величину, до которой повышают абсолютное давление в аппарате в зависимости от доброкачественности и содержания сухих веществ в кристаллизуемом растворе.

Предлагаемый способ .осуществляют следующим образом.

Для каждого значения доброкачественности Дб исходного раствора устанавливают рациональные значения коэффициента пересыщения при заводке кристаллов. Например, для сиропа с Дб

=92,5% устанавливают коэффициент пересыщения равным 1,25. Этому значению пересыщения соответствует электросопротивление раствора R = 320 Ом при 80 С . Для сахарного раствора с 4р

Дб = 82,5Ъ пересыщение при заводке кристаллов составит 1,36, чему соответствует значение электросопротивления R ". = 240 Ом, а для раствора с

Дб = 78% пересыщение при заводке кристаллов составит 1,4,соответствую45 щее ему значение электросопротивления составит R + = 220 Ом. Данные значения электросопротивления устанавливают при 80ОС (353 К).Если температура изменяется, то эти значения корректируют из расчета 3 Ом на 1 С. (Значение электросопротивления устанавливают также, как и в прототипе).

Заводку кристаллов осуществляют при повышении пересыщения после ввода 55 затравки без подкачки раствора. Пересыщение повышают, например на 0,075;

0,085; 0,1 соответственно для утфелей кристаллизации. При этом значение электросопротивления програм- р мируют из соотношения R"" = 1,15R> где R вЂ” значение электросопротивле8п ния в начале первой подкачки, Ом.

После заводки кристаллов необходимо быстро снизить пересьмение до значения, равного 1,0. Учитывая неравномерность температурного поля в аппарате и наличие перерегулирования в системах управления процессом, это значение устанавливают равным 1,031,05 э зависимости от конструкции и емкости аппарата. При этом программируют следующие изменения электросопротивления из соотношений

Rg n =0,6R j кристаллизация

3х

Ъ, Rg n â€” 0,5R кристаллизация к

R <> =0,4Р в кристаллизация, где R-,;,;„значения электровЂ”

1 1 сопротивления, соответствующие концу подкачки раствора, Ом.

После образования кристаллов, одновременно с подкачкой раствора, повышают абсолютное давление в аппарате. При этом величину повышения абсолютного давления устанавливают в зависимости от доброкачественности и содержания сухих веществ в кристаллизуемом растворе. Период работы при повышенном абсолютном давлении устанавливают в зависимости от этих параметров. Например, заданные значения повышения абсолютного давления от текущего значения и значения уровня утфеля, до которого ведут процесс при повышенном давлении, устанавливают такими

Дб СВ Р hpð

94-90 65-60 0,04 1,1 Р

)65-72 0,08 1,15 h< (90-82 )65-72 О1 1,1ьн (82 )72-80 0,12 1,18 Ф, где Дб вЂ” доброкачественность исходного раствора, Ъ;

СВ вЂ” содержание сухих веществ в исходном растворе (Ъ);

Р вЂ” повышение абсолютного давления в аппарате, кг/см .

h > вЂ” значение уровня, до которого работают при повышенном абсолютном давлении; вЂ” значение уровня начального

H набора аппарата.

При этом осуществляют закрепление образовавшихся кристаллов.

После прекращения кристаллообразования создают условия, при которых образовавшиеся кристаллы растут без возникновения новых кристаллов или расплавления существующих. Для этого с учетом конструктивных особенностей аппаратов устанавливают, например, следующие значения пересыщения при росте кристаллов

П = 1,1 1 кристаллизация

П = 1,13 ) кристаллизация

П = 1,15 !7i кристаллизация

Эти значениям устнавливают соответствующие значения электросопротивлений из отношений

R- „ =0,1R> 1 кристаллизация

R-„ =0,6й " кристаллизация

R < =0,55R И! кристаллизация где R1<, -„, д вЂ” значения электросо r 7 74 7 5 начального набора аппарата, который контролируют по прибору 41, работающему в программном режиме. При этом сигнал проходит реле 28 и 29 переключений. Фактическое значение уровня растнора измеряют датчиком 2,выходной сигнал которого поступает на вход прибора 41 через реле 30 и 31 переключений. Сигналы заданного и фактического значений уровня раствора поступают на вход регулятора 42, выход которого соединен с исполнительным органом 8 регулирующей заслонки через реле 32-35 переключений. Если заданное значение уровня больше фактического, заслонка регулирующего

15 органа 8 открывается и аппарат заполняется раствором до зацанного уров ня. При этом выходы регуляторов 43 и 44 отключаются с помощью реле 32 и 33. При заполнении аппарата до уровня верхней трубной решетки блок

18 переключения формирует сигнал, открынающий регулирующий орган 7 (запорную заслонку на трубопроводе греющего пара), после чего раствор сгущают до заводки кристаллон. Значение электросопротинления при. заводке кристаллов устанавливают по .шкале доброкачественности исходного раствора задатчика 11 и корректируют по температуре раствора с помощью блока

15. В блоках 12-14 формируют программные значения электросопротинления.

Входы этих блоков соединены r. выходом блока 15. противлений на стадии роста кристаллов, Ом.

Таким образом осуществляют программирование изменения электросопротинлений на этих стадиях. В конечной стадии процесса на ocчонании опытных данных устанавливают программные значения консистенции раствора, соответствуюшие средним в зоне метастабильности значениям пересьйцения. При этом учитывается доброкачественность раствора.

Амплитуду отклонения консистенции утфеля от заданного значения устанавливают, например, из соотношений аякс 1 08 д

=0,92 если 90 (дб (94

+ pc " ЗА

:= 1, 1 11„

=0,9 ъ,, если 80 Дб 80 ьм =1,12h,üä

=0,88, если 75 Дб < 80 мин

Значение уровня утфеля, при котором переходят на управление по консистенции утфеля, устанавливают

Ь„ =0,65 и „„, если Дб = 92,5%

Ьим=0 556 Мои„ ес и Дб = 82 5%

h >=0,45Ь „, если Дб = 78,0%

При других значениях доброкачественности раствора данные значения корректируют из расчета повышения уровня, при котором ведут импульсную подкачку на 3% на каждую единицу доброкачественности от принятых значений, а для раствора с Дб=

78,0Ъ вЂ” на 5% на каждую единицу доброкачественности.

На чертеже приведена блок-схема осуществления предлагаемого способа.

Вакуум-аппарат оснащают датчиками

1-5 соответственно абсолютного давления, уровня утфеля в аппарате, консистенции утфеля, электросопротивления утфеля, температуры раствора, а также исполнительными механизмами

40 и регулирующими органами 6-8 на трубопроводах вакуум, греющего пара, подкачинаемого растнора, ввода затравки в аппарат 9. Устройство для управления процессом уваривания утфеля 45 включает задатчики 10-14 уровня начального набора аппарата, значения .электросопротивления при занодке кристаллов, в начале первой подкачки, в конце первой подкачки, при росте крис- 0 таллов, блок 15 коррекции электросопротивления по температуре раствора, блок 16 формирования заданной консистенции раствора, блоки 17-24 переключений, реле 25-40 переключений, прибор 41 контроля и управления, регуляторы 42-46, задатчики 47 и 48 с приборами контроля заданий, реле

49 времени, электропневмопреобразователь 50 и сигнальные лампы 51-56.

Предложенный способ осуществляют 60 следующим образом.

С помощью органов дистанционного управления подготавливают аппарат к работе, после чего задатчиком 10 устанавливают заданное значение уровня 65

Фактическое значение электросопротивления измеряют с помощью электродного датчика, работающего в комплекте с прибором. При достижении сопротивлением раствора заданного значения при заводке кристаллов блок 20 переключения, вход которого соединен с выходами блока 15 коррекции электросопротивленйя и прибора датчика 4, формирует на выходе сигнал, управляющий реле 25, 30, 28, 32 переключения и реле 49 времени. При этом последнее на установленное время открывает клапан ввода затравки в аппарат. Момент переключения программы и ввода затравки сигнализируют лампами 52 и 55. Одновременно выходной сигнал прибора датчика 4 подключают на вход прибора 41, отключают сигнал датчика 2 уровня и выходной сигнал блока 15 коррекции с помощью реле 25 и подключают сигнал задатчика 12. Сигнал задатчика 10 уровня начального набора аппарата отключают с помощью реле 28 и выход задатчика 12 соединяют со входом прибора 41 и регулятора 43.

Регулятор 42 отключают по команде блока 20, управляющего работой реле 32.

При этом фактическое электросопротивление раствора меньше заданного и повышение электросопротивления от момента ввода затравки до начала первой подкачки осуществляют без лодка и;и

787475 раствора в аппарат. При достижении фактического электросопротивления, равного заданному, в момент первой подкачки блока 21 переключений формирует сигнал переключения реле 26, подключающего к прибору 41 и регулятору 43 выход эадатчика 13, а реле

39 и 40 переключают задатчики 47 и 48 абсолютного давления. Абсолютное давление повышают на установленную величину.

Когда фактическое электросопротивление раствора станет равным заданному, блок 22 переключений формирует сигнал реле 27 переключений, которое подключает выход зацатчика 14 на вход прибора 41 и регулятора 43 и отклю- 15 чает выход задатчика 13. Регулятор 43 поддерживает электросопротивление раствора, равное значению электросопротивления при росте кристаллов.

При заполнении аппарата до заданного 2О уровня блок 17 переключения формирует сигнал реле 39, отключающего сигнал реле 40 и выход эадатчика 48 соединяется со входом регулятора 45. Регулятор 45 поддерживает заданное абсолютное давление в аппарате до конца цикла варки. Сигнальная лампа 51 сигнализирует оператору об окончании работы при повышенном давлении. Управление процессом при,контроле злектросопротивления осуществляют до заданного уровня раствора в аппарате, устанавливаемого из вышеприведенных отношений.

При достижении заданного уровня блок 23 переключений формирует сиг,нал реле 33 переключений, которое отключает выход регулятора 43 и подключает к исполнительному механизму регулятор 44, а также сигнал реле 29, подключающему выход задатчика консис- 4() тенции на вход прибора 41 и регулятора 44. Выход регулятора 43 отключают.

Одновременно на вход прибора 41 и регулятора 44 подключают выход датчика 3 через реле 31 переключений,управляемого блоком 23. С этого момен.та осуществляют импульсную подкачку раствора.

Заданные значения консистенции раствора определяют по опытным варкам и формируют в зависимости от уровня раствора в аппарате с помощью нелинейного блока 16. При заполнении аппарата блок 24 переключений формирует сигнал реле 34 переключений, отключающего выход регулятора 44 и под- 55 ключающего к исполнительному механизму источник питания. Заслонка регулирующего органа 8 закрывается. Когда фактическое значение консистенции раствора станет равным заданному, d0 блок 24 переключений подключает выход блока 19 переключений к реле 37 и 38, которые разъединяют выходы блока 18 переключений и регулятора 45 со входами исполнительных механизмов 6 и 7 и соединяют их вход с источником питания, закрываются заслонки греющего пара и вакуума. Варь готова. Оператор выполняет операции по спуску утфеля.

В процессе работы возможен срыв вакуума. Чтобы сохранить кристалл при повышении абсолютного давления до заданного значения, регулятор 46 формирует сигнал реле 35, обеспечивающий подключение источника питания к исполнительному механизму заслонки 8, которая закрывается.

Использование предлагаемого способа автоматического управления процессом кристаллизации сахара позволяет обеспечить программное управление процессом кристаллизации сахара эа весь цикл за счет автоматического формирования программных значений контролируемого параметра; повысить стабильность кристаллообразования эа счет более точного определения коэффициента пересыщения, устанавливаемого с учетом доброкачественности раствора; повысить производительность аппаратов на 6-8% за счет ведения процесса по программе без дополнительных подкачек воды или сока; снизить цветность сахара на 0,1 за счет сокращения цикла варки и ведения процесса в заданном режиме; снизить расход греющего пара на 1,5-2,0% по весу утфеля за счет сокращения подкачек воды и сока; улучшить гранулометрический состав сахара в утфеле за счет повышения точности управления и улучшения программирования, что обеспечивает сокращение цикла фуговки утфеля и повышает производительность центрифуг на 10-15%,расширить возможности использования предлагаемого способа за счет использования датчика для измерения консистенции; улучшить условия труда операторов за счет более полной автоматизации процесса.

Формула изобретения

1. Способ автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей в вакуум-аппарате, предусматривающий определение момента ввода . затравки в аппарат, регулирование уровня и абсолютного давления и измерения электросопротивления в аппарате, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества получаемого сахара, устанавливают заданные значения электросопротивления раствора при заводке кристаллов в зависимости от доброкачественности исходного раствора с учетом его температуры, а также устанавливают заданное значение электросопротивления раствора в начале и конце первой подкачки раствора и на стадии роста кристаллов в зависимости от значения

787475

ВНИИПИ Заказ 8280/26 Тираж 399 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 злектросопротивления раствора при заводке и при достижении заданного уровня утфеля в аппарате, устанавливаемого по доброкачественности исходного раствора, осуществляют импульсное регулирование консистенции утфеля, программное значение которой определяют по уровню утфеля в аппарате с учетом доброкачественности исходного раствора, при этом при ра- венстве заданного и фактического значения электросопротивления в начале первой подкачки раствора после ввода затравки повышают абсолютное давление в аппарате и определяют время работы при этом давлении по уровню утфеля в аппарате.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что устанавливают величину,до которой повышают абсолютное давление в аппарате в зависимости от доброкачественности и содержания сухих веществ в кристаллизуемом растворе.

Источники информации,, инятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 589255, кл. С 13 С 1/06, 1978.

2. Тухсилкин В.И. и др. Автоматизация процесса уваривания утфелей на основе измерения электросопротивления. вЂ” "Сахарная промышленность", f5 1976, 9 5, с. 40-45.