Способ автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 290179 (21 у 2739890/28-13 Р)М с присоединением заявки йо(23) Приоритет С 13 С 1/06 Государстаеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(72 Авторы изобретения А.ф. Кравчук, В.И. Тужилкин, Э.А. Ковальчук, В.А. Оксимец, В.А. Мищенко, Е.Г. Орлов и И.М. Лион сВсесоюзный ордена Трудового Красного Знамейи йаучноисследовательский институт сахарной промышлЕнности и Киевский опытный завод "Сахавтомат"(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ УВАРИВАНИЯ САХАРНЫХ УТФЕЛЕЙ Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к автоматизации вакуум-аппаратов периодического действия.5Известен способ управления процессом варки утфеля в вакуум-аппарате, заключающийся в определении соотношения структурной вязкости продукта и его уровня в процессе варки, изменяе 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 управления процессом уваривания сахарных утфелей, предусматривающий определение момента ввода затравки в аппарат, регулирование уровня и абсолютного давления и измерения электросопротивления в аппарате 21.Недостатки этого способа автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей - 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 - улучшение качества получаемого сахара, Указанная цель достигается тем,что устанавливают заданные значенияэлектросопротивления 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 доброкачествен ности исходного раствора, осуществляют импульсное регулирование консистенции утфеля, программное значение которой определяют по уровню утфеля в аппарате с учетом доброкачественности 15 исходного раствора, при этом при равенстве заданного и Фактического значения электросопротивления в начале первой подкачки раствора после ввода затравки повышают абсолютное давле 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 электро- сопротивление раствора Р = 320 Ом при 80 С, Для сахарного раствора с 40 Дб = 82,5 пересыщение при заводке кристаллов составит 1,36, чему соответствует значение электросопротивления РЬ". = 240 Ом, а для раствора с Дб = 78 пересыщение при заводке кристаллов составит 1,4,соответствую 45 щее ему значение электросопротивления составит РЙ = 220 Ом. Данные значения электросопротивления устанавливают при 80 ОС (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, 1 кристаллизации. При этом значение электросопротивления програм-о мируют из соотношения Р = 1,15 Р", где Р - значение электросопротивленония 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 всистемах управления процессом, этозначение устанавливают равным 1,031,05 э зависимости от конструкциии емкости аппарата. При этом программируют следующие изменения электросопротивления из соотношенийРП =0,6 Р 1 кристаллизацияъхЪ,исталлизациякРул, :0,4 Р в кристаллизация,где Р-,;,;нв - значения электро -1 1сопротивления, соответствующие концуподкачки раствора, Ом.После образования кристаллов, одновременно с подкачкой раствора, повышают абсолютное давление в аппарате. При этом величину повышения абсолютного давления устанавливают взависимости от доброкачественности исодержания сухих веществ в кристаллизуемом растворе, Период работы приповышенном абсолютном давлении устанавливают в зависимости от этих параметров. Например, заданные значенияповышения абсолютного давления от текущего значения и значения уровня утфеля, до которого ведут процесс при повышенном давлении, устанавливают такимиДб СВ Р Ирр94-90 65-60 0,041,1 Р)65-72 0,08 1,15 ЬН (90-82 )65-72 н ( 82 )72-80 0 12 1 18 У где Дб - доброкачественность исходного раствора, ;СВ - содержание сухих веществ висходном растворе ;Р - повышение абсолютного давления в аппарате, кг/см;Ь, - значение уровня, до которогоработают при повышенном абсолютном давлении;и - значение уровня начальногоЧнабора 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 кристалловП = 1,1 1 кристаллизацияП = 1,13кристаллизацияП = 1,15 1 к кристаллизацияЭти значениям устнавливают соответствующие значения электросопротивлений из отношенийР-Р =0,1 Р 1 кристаллизация Р :0,6 Р" й кристаллизация Рф =0,55 Р а кристаллизация где В 1 1, -н,д - значения электросо 78,7475начального набора аппарата, которыйконтролируют по прибору 41, работающему в программном режиме. При этом сигнал проходит реле 28 и 29 переключений. Фактическое значение уровня растнора измеряют датчиком 2,выходнойсигнал которого поступает на входприбора 41 через реле 30 и 31 переключений. Сигналы заданного и фактического значений уровня раствора поступают на вход регулятора 42, выход которого соединен с исполнительныморганом 8 регулирующей заслонки через реле 32-35 переключений. Еслизаданное значение уровня больше фактического, заслонка регулирующего 15 органа 8 открывается и аппарат заполняется раствором до зацанного уровня, При этом выходы регуляторов 43и 44 отключаются с помощью реле 32и 33, При заполнении аппарата до 20 уровня верхней трубной решетки блок18 переключения Формирует сигнал,открынающий регулирующий орган 7(запорную заслонку на трубопроводегреющего пара), после чего растворсгущают до заводки кристаллон, Значение электросопротинления при. заводке кристаллов устанавливают по шкаледоброкачественности исходного раствора задатчика 11 и корректируют потемпературе раствора с помощью блока15, В блоках 12-14 Формируют программные значения электросопротинления,Входы этих блоков соединены с выходомблока 15. противлений на стадии роста кристаллов р ОмТаким образом осуществляют программирование изменения электросопротинлений на этих стадиях. В конечной стадиипроцесса на осчонании опытных данныхустанавливают программные значенияконсистенции раствора, соответствуюшиесредним в зоне метастабильности значениям пересьйцения, При этом учитывается доброкачественность раствора.Лмплитуду отклонения консистенцииутфеля от заданного значения устанавливают, например, из соотношениймакс 108 дн =0,921,Ь если 90 ( Дб ( 94Чмакс" ъ,=0,88, если 75Дб ( 80минЗначение уровня утфеля, при котором переходят на управление по консистенции утфеля, устанавливаютЬ =0,656, если Дб = 92,5и 0 55 Мщ еслиЬм=0,45 Ь, если Дб = 78,0При других значениях доброкачественности раствора данные значения корректируют из расчета повышения уровня, при котором ведут импульсную подкачку на 3 на каждуюединицу доброкачественности от принятых значений, а для раствора с Дб=78,0 - на 5 на каждую единицудоброкачественности.На чертеже приведена блок-схемаосуществления предлагаемого способа.Вакуум-аппарат оснащают датчиками1-5 соответственно абсолютного давления, уровня утфеля в аппарате, консистенции утфеля, электросопротивления утфеля, температуры раствора, атакже исполнительными механизмами40и регулирующими органами 6-8 на трубопроводах вакуума, греющего пара,подкачинаемого растнора, ввода затравки в аппарат 9. Устройство для упРавления процессом уваривания утфеля 45включает задатчики 10-14 уровня начального набора аппарата, значения.электросопротивления при занодке кристаллов, в начале первой подкачки, вконце первой подкачки, при росте крис таллов, блок 15 коррекции электросопротивления по температуре раствора, блок 16 формирования заданнойконсистенции раствора, блоки 17-24переключений, реле 25-40 переключений, прибор 41 контроля и управления,регуляторы 42-46, задатчики 47 и 48с приборами контроля заданий, реле49 времени, электропневмопреобразователь 50 и сигнальные лампы 51-56.Предложенный способ осуществляют 60следующим образом.С помощью органов дистанционногоуправления подготавливают аппарат кработе, 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 полка и;ираствора 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 электросопротив ление 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 чает выход задатчика 13. Регулятор 43 поддерживает электросопротивление раствора, равное значению электросопротивления при росте кристаллов. При заполнении аппарата до заданного 20 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 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 момента 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 ключающего к исполнительному механизму источник питания. Заслонка регулирующего органа 8 закрывается. Когда фактическое значение консистенции раствора станет равным заданному, 40 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 греющегопара и вакуума. Варь готова. Операторвыполняет операции по спуску утфеля.В процессе работы возможен срыввакуума. Чтобы сохранить кристалл приповышении абсолютного давления дозаданного значения, регулятор 46 формирует сигнал реле 35, обеспечивающийподключение источника питания к исполнительному механизму заслонки 8,которая закрывается.Использование предлагаемого способа автоматического управления процессом кристаллизации сахара позволяетобеспечить программное управлениепроцессом кристаллизации сахара эавесь цикл за счет автоматическогоформирования программных значенийконтролируемого параметра; повыситьстабильность кристаллообразования эасчет более точного определения коэффициента пересыщения, устанавливаемого с учетом доброкачественностираствора; повысить производительностьаппаратов на 6-8 за счет веденияпроцесса по программе без дополнительных подкачек воды или сока; снизить цветность сахара на 0,1 за счетсокращения цикла варки и ведения процесса в заданном режиме; снизить расход греющего пара на 1,5-2,0 по весуутфеля за счет сокращения подкачек воды и сока; улучшить гранулометрический состав сахара в утфеле за счетповышения точности управления и улучшения программирования, что обеспечивает сокращение цикла фуговки утфеля и повышает производительностьцентрифуг на 10-15,расширить возможности использования предлагаемогоспособа за счет использования датчика для измерения консистенции; улучшить условия труда операторов засчет более полной автоматизации процесса,Формула изобретения1. 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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,инятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 589255, кл. С 13 С 1/06, 1978.2. Тухсилкин В.И. и др. Автоматизация процесса уваривания утфелей наоснове измерения электросопротивления. - "Сахарная промышленность",15 1976, У 5, с. 40-45. одписно 26 Тираж ВНИИПИ Заказ ектная,4 илиал ППП "Патент", г. Ужг ул. злектросопротивления раствора призаводке и при достижении заданногоуровня 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 началепервой подкачки раствора после вводазатравки повышают абсолютное давление в аппарате и определяют времяработы при этом давлении по уровнюутфеля в аппарате. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что устанавливают величину,до которой повышают абсолютное давление в аппарате в зависимости от доброкачественности и содержания сухих веществ в кристаллизуемом растворе.