耿亞飛

摘 要：糖廠蒸發(fā)工序在糖廠生產(chǎn)中占重要的地位，一方面承接著為煮糖、加熱等工序設(shè)備提供加熱蒸汽的功能，另一方面負(fù)責(zé)將清凈后的糖汁加熱蒸發(fā)除去大量水份濃縮成合適濃度的糖漿供后續(xù)煮糖工序使用。我們通過深入研究，找出影響蒸發(fā)效果的主要關(guān)鍵控制點(diǎn)，提出了與以往自控系統(tǒng)不同的控制理念，即通過控制進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸汽量來改變蒸發(fā)強(qiáng)度，從而改變蒸發(fā)水份量，使糖漿濃度保證在規(guī)定要求工藝值內(nèi)，更能簡單實(shí)用地適應(yīng)糖廠的蒸發(fā)系統(tǒng)控制要求。

關(guān)鍵詞：制糖;蒸發(fā)系統(tǒng);自動控制

蒸發(fā)一個最重要指標(biāo)是經(jīng)蒸發(fā)后的糖漿濃度，從蒸發(fā)出去的糖漿必須保證濃度穩(wěn)定，以適應(yīng)后續(xù)煮糖需要。糖漿太稀，增加耗汽量和煮糖時(shí)間，影響質(zhì)量;太濃，煮糖不易操作，且可能在管路、儲箱等結(jié)晶造成堵塞。因此，蒸發(fā)過程最重要的任務(wù)就是提供合適濃度的糖漿。以往蒸發(fā)濃縮過程主要靠崗位工憑經(jīng)驗(yàn)和化驗(yàn)室間隔提供的化驗(yàn)單進(jìn)行控制，著重于蒸發(fā)罐液面和過汁閥的操作，糖漿濃度低達(dá)不到要求就關(guān)小入汁閥，減少進(jìn)入蒸發(fā)罐的糖汁量，提高糖漿濃度;糖漿濃度過濃則開大入汁閥增加入汁量，或者加入熱水到蒸發(fā)罐，達(dá)到降低糖漿濃度的目的。崗位工工作強(qiáng)度頻度都很大，人工控制誤差較大容易造成糖漿濃度不穩(wěn)定，對生產(chǎn)的均衡性造成嚴(yán)重影響，甚至造成糖汁積壓生產(chǎn)暫?；蛞虻攘显斐商菨{質(zhì)量惡化等不良后果。所以我們通過采用簡單實(shí)用的自動控制技術(shù)，保證正常生產(chǎn)條件下糖漿濃度穩(wěn)定在工藝規(guī)定值范圍，簡化人工操作強(qiáng)度、頻度，達(dá)到增效目的。

1.自動控制技術(shù)在制糖蒸發(fā)領(lǐng)域中應(yīng)用的問題

糖廠在生產(chǎn)過程中為了保證整個生產(chǎn)的均衡正常進(jìn)行，要求蒸發(fā)系統(tǒng)能穩(wěn)定地及時(shí)處理清凈后的糖汁量，并保證糖漿濃度控制在規(guī)定工藝值范圍內(nèi)。以往蒸發(fā)操作或控制方式為了保證糖漿濃度，主要采用增減入汁量的方法進(jìn)行控制，入料不均勻，容易造成生產(chǎn)波動大，破壞了生產(chǎn)的均衡性，甚至產(chǎn)生頂籠、煮水待料等不正常生產(chǎn)情況。還有些糖廠采用摸擬人工操作的方式，系統(tǒng)復(fù)雜，投資大，操作人員也減不下來，達(dá)不到自動控制的效果。

2.自動控制工藝說明

本自控工藝方案摒棄了傳統(tǒng)的主要靠增減進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)糖汁量來保證糖漿濃度的不合理控制模式。在穩(wěn)定均衡處理糖汁量、安全穩(wěn)定均衡生產(chǎn)的前提下，通過控制蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)強(qiáng)度來保證和穩(wěn)定糖漿濃度達(dá)到規(guī)定工藝要求值。蒸發(fā)強(qiáng)度越大，蒸發(fā)糖汁水份出去越多，糖漿越濃，反之亦然。

糖廠正常均衡生產(chǎn)情況下，蒸發(fā)入糖汁量基本穩(wěn)定情況下，主要通過增減進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)加熱蒸汽量來改變蒸發(fā)強(qiáng)度保持糖漿濃度在規(guī)定范圍內(nèi)，如糖漿濃度不夠，則增加進(jìn)入蒸發(fā)的蒸汽量，提高蒸發(fā)強(qiáng)度，更多地蒸發(fā)糖汁中的水份，糖漿濃度提高，糖漿濃度過濃，則減少進(jìn)入蒸發(fā)的補(bǔ)充生汽量，降低蒸發(fā)強(qiáng)度，減少蒸發(fā)糖汁中水份，糖漿濃度降低。通過動態(tài)調(diào)節(jié)蒸發(fā)強(qiáng)度，維持糖漿濃度保持在規(guī)定工藝要求設(shè)定值范圍，從而實(shí)現(xiàn)本自控系統(tǒng)工藝方案目的。

我們認(rèn)為糖廠蒸發(fā)過程中，影響蒸發(fā)效能進(jìn)而影響糖漿濃度的因素除蒸發(fā)罐自身在蒸發(fā)過程中生成的積垢影響傳熱效率外，還有入料、末效真空度、加熱蒸汽量（蒸汽壓力）、汽凝水排水、煮糖及加熱抽用汽量等。例如：XXX糖廠為生產(chǎn)紅糖的糖廠，在抽用汽方面與正常生產(chǎn)白砂糖糖廠有所區(qū)別，即煮糖主要采用減溫減壓或乏汽做為加熱蒸汽，蒸發(fā)汁汽只用于糖汁加熱，因此蒸發(fā)降溫桶不需要補(bǔ)充生汽即可滿足蒸發(fā)用汽，而且經(jīng)常是乏汽過多被迫放空，因此在糖廠正常生產(chǎn)情況下，蒸發(fā)罐通過輪洗通罐清垢可以保證加熱面的蒸發(fā)效率，進(jìn)入蒸發(fā)的糖汁量和濃度在一定階段時(shí)間內(nèi)相對是穩(wěn)定的，冷凝器正常工作時(shí)真空度也相對穩(wěn)定，汽凝水排除也是順暢的，加熱器抽用汽也是基本上相對穩(wěn)定的，但煮糖過程特別是開停煮糖罐乏汽使用變動較大、分蜜開停篩等情況時(shí)用電負(fù)荷變動大使汽輪機(jī)產(chǎn)生乏汽量波動大，這兩個波動將導(dǎo)致進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)乏汽量變化，從而到蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)強(qiáng)度，影響到糖漿濃度。

由于從糖汁入罐到蒸發(fā)成糖漿過程要經(jīng)過一定時(shí)間，通過測定蒸發(fā)系統(tǒng)的糖漿來調(diào)節(jié)入罐蒸汽量存在一定滯后性，因此方案采用的引入兩個控制點(diǎn)， 即通過測定糖漿濃度和蒸發(fā)入罐乏汽量這兩個波動大影響大的參數(shù)，進(jìn)而反饋控制乏汽放空量來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)入罐乏汽量，維持蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)強(qiáng)度，保持糖漿濃度的穩(wěn)定。

3.自動控制邏輯說明

通過測定儀器連續(xù)監(jiān)測蒸發(fā)系統(tǒng)的糖漿濃度、入罐乏汽流量2個測定值，將波動值轉(zhuǎn)換成電信號反饋給控制系統(tǒng)主機(jī)，控制主機(jī)與正常值進(jìn)行數(shù)據(jù)對比后，發(fā)出調(diào)節(jié)電信號給執(zhí)行器對降溫桶乏汽放空閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。比如檢測到入罐乏汽量減少（如煮糖開煮），測定儀表反饋相應(yīng)的電信號值給控制系統(tǒng)中心，經(jīng)控制系統(tǒng)中心處理后向執(zhí)行單元發(fā)出控制信號，執(zhí)行器關(guān)小降溫桶放空電動調(diào)節(jié)閥開度，增加入罐加熱乏汽量，提高蒸發(fā)強(qiáng)度，使糖漿濃度保持在規(guī)定范圍內(nèi);反之，檢測到入罐乏汽量增加，測定儀表反饋相應(yīng)的電信號值給控制系統(tǒng)中心，經(jīng)控制系統(tǒng)中心處理后向執(zhí)行單元發(fā)出控制信號，執(zhí)行器開大降溫桶放空電動調(diào)節(jié)閥，減少入罐加熱乏汽量，降低蒸發(fā)強(qiáng)度，進(jìn)而使糖漿濃度依然保持在規(guī)定范圍。

同理，當(dāng)檢測到糖漿過濃反饋信號時(shí)，增大放空閥開度從而減少入罐乏汽量;當(dāng)檢測到糖漿過稀反饋信號時(shí)，減少放空閥開度從而增加入罐乏汽量。也就是通過檢測影響蒸發(fā)強(qiáng)度的兩個主要波動反饋，進(jìn)而做出相應(yīng)控制從而維持蒸發(fā)系統(tǒng)出來的糖漿濃度的相對穩(wěn)定。

4.總結(jié)

隨著時(shí)代的發(fā)展，糖企蒸發(fā)系統(tǒng)普遍采用自動化控制，崗位操作工必將越來越少，此控制方法控制機(jī)理清晰，控制點(diǎn)較少、簡單實(shí)用、需配備儀器儀表器件少，具有投資少、應(yīng)用效果好、簡單可靠性強(qiáng)等優(yōu)勢，有良好的應(yīng)用前景，必將能為國內(nèi)糖業(yè)自動化技術(shù)水平發(fā)展起到一定的推動作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張國棟 ， 閔亞光? . 從圭亞那糖廠項(xiàng)目的自控設(shè)計(jì)談中國制糖工業(yè)的自動化改造. 甘蔗糖業(yè) ，2006（05）：27-32.

[2] 劉朝軍 . 制糖工藝技術(shù)指標(biāo)及工業(yè)自動化技術(shù)分析 [J]. 大科技，2014.

[3] 羅曼青 . 制糖工藝指標(biāo)及工業(yè)自動化技術(shù)分析 [J]. 中外食品工業(yè)：下，2014.

（南京飛鴻自動化系統(tǒng)有限公司;江蘇省南京市210032）