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        淺談糖廠壓榨自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

        2020-03-02 18:17:15汪文忠
        廣西糖業(yè) 2020年6期
        關(guān)鍵詞:液位設(shè)備系統(tǒng)

        汪文忠

        (浙江省食品工業(yè)協(xié)會,浙江 杭州310004)

        1 糖廠壓榨過程的特點(diǎn)分析

        壓榨是糖廠制糖生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)之一,由于壓榨本身所具備的特殊性,所以需要使用體型龐大的機(jī)械設(shè)備,該設(shè)備在糖廠設(shè)備能耗中所占的比重較高,具有非常大的節(jié)能潛力。壓榨是一個(gè)看似簡單、實(shí)則復(fù)雜的過程,壓榨是否均衡,直接影響之后的澄清、煮糖等工序?!叭咭坏汀笔翘菑S壓榨的基本工藝要求,其中的“三高”具體是指抽出率高、壓榨量高、安全性高,“一低”則是指能耗低。然而,國內(nèi)大部分糖廠的壓榨設(shè)備運(yùn)行強(qiáng)度較大,受到前后銜接波動(dòng)的影響,使得操作參數(shù)常常發(fā)生變化。同時(shí),壓榨設(shè)備的自動(dòng)化程度不高,制約了壓榨質(zhì)量的提升。

        目前,壓榨過程呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)。

        一是負(fù)荷波動(dòng)過大、穩(wěn)定性差。由于蔗料的波動(dòng),榨機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整無法跟上變化,導(dǎo)致榨機(jī)過蔗不穩(wěn)定,波動(dòng)明顯,影響了壓榨過程的穩(wěn)定性,不利于壓榨質(zhì)量的提升。

        二是壓榨效率不高。當(dāng)壓榨量比較高時(shí),甘蔗原材料無法順利從壓榨機(jī)上通過,加之副產(chǎn)物蔗渣的水分含量較大,造成蔗糖大量損失,影響了糖分的回收率[1]。

        2 糖廠壓榨自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

        為達(dá)到糖廠壓榨“三高一低”的工藝要求,應(yīng)當(dāng)依據(jù)壓榨過程的特點(diǎn),對自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行合理應(yīng)用,引進(jìn)技術(shù)先進(jìn)的DCS系統(tǒng),對壓榨工序進(jìn)行自動(dòng)化控制,在提高壓榨質(zhì)量的基礎(chǔ)上,降低生產(chǎn)能耗,提高糖廠的經(jīng)濟(jì)效益。

        2.1 DCS系統(tǒng)的控制思路

        糖廠壓榨生產(chǎn)中,通過DCS系統(tǒng)的應(yīng)用,不但可以確保壓榨量達(dá)到預(yù)期目標(biāo),而且還能使能耗大幅度降低,能夠在提高抽出率的前提下,使壓榨機(jī)組保持安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行狀態(tài)。DCS的控制思路如下。

        2.1.1 控制頂輥

        油壓影響壓榨機(jī)的安全和壓榨抽出率,通過DCS系統(tǒng)合理控制油壓,能夠?qū)赫ピO(shè)備中的頂輥起升高度進(jìn)行自動(dòng)控制,由此可以使油壓得到充分發(fā)揮,壓榨機(jī)的受力狀態(tài)隨之顯著改善[2]。

        2.1.2 運(yùn)行速度

        利用DCS系統(tǒng)對壓榨設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制,能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行速度進(jìn)行合理確定。如壓榨量為350t/h時(shí),壓榨機(jī)的速度控制在550r/min。若是壓榨量降低,則DCS系統(tǒng)會控制壓榨機(jī)轉(zhuǎn)速隨之降低,這樣便可達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

        2.1.3 出入口管理

        在壓榨生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,受到多方面因素的影響,如壓榨機(jī)設(shè)備的間隙、摩擦等,可能會使出入口被擠開。這樣一來,會導(dǎo)致開口的比值失調(diào),由此會對頂輥的起升造成影響,從而增大甘蔗原料從壓榨機(jī)通過的難度,進(jìn)而被迫加速,電流上升,能耗增大。通過DCS系統(tǒng)的應(yīng)用,可以對出入口進(jìn)行自動(dòng)化管理,能夠有效解決避免上述問題的發(fā)生。

        2.2 系統(tǒng)的具體應(yīng)用

        2.2.1 壓榨量控制

        在對DCS系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建的過程中,壓榨量的統(tǒng)計(jì)與控制是重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

        第一,統(tǒng)計(jì)。可以將角度傳感器安裝在二級輸送帶上實(shí)時(shí)收集壓榨量數(shù)據(jù),傳給DCS系統(tǒng)。同時(shí),對現(xiàn)有系統(tǒng)的瞬時(shí)壓榨量進(jìn)行讀取,通過二者的對比完成對壓榨量的統(tǒng)計(jì)。

        第二,控制。對壓榨量進(jìn)行控制時(shí),為精確控制甘蔗原料均衡進(jìn)入壓榨機(jī),可以將統(tǒng)計(jì)時(shí)間設(shè)定為5.0~7.0s,由此得到的壓榨量曲線為直線,在這一前提下,調(diào)速電機(jī)能夠達(dá)到平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)[3]。

        2.2.2 監(jiān)控高位槽

        在對高位槽進(jìn)行監(jiān)控的過程中,可以在每個(gè)槽的側(cè)面加裝一個(gè)透明的玻璃窗口,同時(shí),在窗口外安裝傳感器,并使傳感器與DCS系統(tǒng)相連接,對高位槽內(nèi)副產(chǎn)物的堆積高度進(jìn)行檢測。DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),采用的是面輥高度優(yōu)先控制的原則,如果高位槽內(nèi)的副產(chǎn)物高度超過預(yù)設(shè)值,那么DCS系統(tǒng)便會自動(dòng)提升壓榨機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而使高位槽內(nèi)副產(chǎn)物的堆積高度始終保持在預(yù)設(shè)范圍以內(nèi)。

        2.2.3 監(jiān)控壓榨機(jī)

        DCS系統(tǒng)能夠?qū)赫C(jī)的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,通過加裝在設(shè)備上的傳感器裝置,對壓榨機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電流數(shù)值進(jìn)行收集,傳給DCS系統(tǒng)。如果電流超過正常值,那么DCS系統(tǒng)便會降低轉(zhuǎn)速,從而使電流保持在額定值以內(nèi),達(dá)到節(jié)能的效果。

        2.2.4 監(jiān)控滲透水箱

        糖廠壓榨生產(chǎn)中,滲透水箱的控制是關(guān)鍵,具體涉及兩個(gè)部分,一部分是液位控制,另一部分是溫度調(diào)節(jié)。按照現(xiàn)場的生產(chǎn)要求,滲透水箱的液位控制優(yōu)先級高于溫度控制。鑒于此,可利用PID控制器串聯(lián)的方式達(dá)到預(yù)期中的控制效果,有如下控制方法。

        一是控制液位。由一個(gè)PID控制器負(fù)責(zé)對滲透水箱的液位進(jìn)行自動(dòng)化控制,按照預(yù)先設(shè)定好液位高度,DCS系統(tǒng)向PID下發(fā)指令,控制熱水閥門,從而使水箱液位始終保持在預(yù)先設(shè)定好的高度區(qū)間內(nèi)[4]。

        二是控制溫度。另一個(gè)PID負(fù)責(zé)對滲透水的溫度進(jìn)行控制,按照預(yù)先設(shè)定好的水溫,由DCS系統(tǒng)向PID下發(fā)指令,控制冷水閥的開度,以此來調(diào)節(jié)水溫,使?jié)B透水的溫度始終保持穩(wěn)定。

        三是控制水流量。按照實(shí)際生產(chǎn)需要,可以滲透水箱的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,而DCS系統(tǒng)能夠?qū)赫チ康慕y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,據(jù)此對滲透水用量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。如果壓榨量比較小,那么DCS系統(tǒng)則會對滲透水閥的開度進(jìn)行控制,降低流量,若是壓榨量比較大時(shí),則DCS系統(tǒng)會增大滲透水閥的開度,提高滲透水流量,使壓榨量與滲透水的比率保持穩(wěn)定。

        3 結(jié)論

        綜上所述,壓榨作為糖廠制糖的重要環(huán)節(jié)之一,提高壓榨質(zhì)量,并降低其能耗,顯得尤為必要。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),可對先進(jìn)的DCS系統(tǒng)進(jìn)行合理應(yīng)用。通過DCS系統(tǒng)不但能夠?qū)赫チ窟M(jìn)行控制,而且還能對高位槽、滲透水箱等進(jìn)行監(jiān)控,確保壓榨生產(chǎn)安全、高效的進(jìn)行,糖廠的經(jīng)濟(jì)效益隨之顯著提升。

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