Способ автоматического управления процессом сатурации дефекованного сока в многосекционном сатураторе

СОЮЗ СОВВТСНИХСОЦИАЛИСТИЧВСНИХРВСПУБЛИН 19) 111) А 1 13 Гс 3/06 ТВЕННЫЙ НОМИТЕТ НИЯМ И ОТНРИТИЯМ СР ГОСУД АРС ПО ИЗОБР ПРИ ГКНТ- слурщц: 1.2,;ЧЕСКАЯ с. -. сс.сс; Я А СКОМ СТВУ ИД диффузиои для много изменяет- лютные уч но-ис следов а- сахарной промьпп руктивнобраэом,парамет К.Д.Скорик,О,Д,Куриленко88.8)идетельство СССР13 Р 3/06, 1982. Изобретен ации сахарно о к автоматич ессом обрабо атурационным ом сатуратор Цель иэобр ерь сахара п егулированияр м р что для и значений Способ эаиска оптим ьных задан АНИЕ ИЗО(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ САТУРАЦИИ ДЕФЕКОВАННОГО СОКА В МНОГОСЕКЦИОННОМ САТУРАТОРЕ(57) Изобретение относится к автоматизации сахарного производства, аименно к автоматическому управлениюпроцессом обработки дефекованногосока сатурационным газом в многосекционном сатураторе непрерывного действия. Цель изобретения - снижениепотерь сахара путем и )вышения точности регулирования рН сока, Этодостигается автоматическим поискомоптимальных заданных значений рН сое относится к, автоматиго производства, а именескому управлению протки дефекованного сокагазом в многосекционе непрерывного действия.етения - снижение поутем повьппения точностирН сокаключается в то ка При изменении качеств ного сока характер кривых секционного сатуратора не ся, а изменяются лишь абс значения параметров, Конс сатуратор выполнен таким что экстремальные значени ров соответствуют определенным секциям сатуратора, т,е. второй итретьей секциям, Предлагаемый способ предусматривает измерение вязкости и рН дискретно, на выходах второй и третьей секций сатуратора определяют максимум величины вязкости навыходе из втопой секции сатуратораи минимум величины вязкости сока навыходе из третьей секции сатуратораи задают зону нечувствительностиизменений приращений вязкости и рНсока, а заданные величины рН сокана выходах второй и третьей секцийсатуратора устанавливают соответственно равными текушим величинам рНсока в этих секциях и зон нечувствительности изменений приращений вязкости и рН сока, 2 ил . рН сока по секциям сатуратора измеряют вязкость сока на выходах второй и третьей секций сатуратора,осуществляют дискретный (пошаговый)контроль измерений вязкости и рН сока с заданньи интервалом времени,определяют максимум величины вяэкости сока на выходе из второй секциисатуратора и минимум величины вязкоти сока на выходе иэ третьей секциисатуратора путем сравнения, задают40 зону нечувствительности измененийприращений вязкости и рН сока между-ым и (-м)-ым шагом контроля измерений в экспериментальных точках иустанавливают заданное значение рНсока на выходе иэ второй секции сатуратора равным текущему значениюпри максимуме вязкости сока на выходе иэ второй секции сатуратора, азаданное значение рН сока на выходеиз третьей секции сатуратора устанавливают равным текущему значению приминимуме вязкости на выходе иэтретьей секции сатуратора, причем 15максимум и минимум вязкости сока определяют путем сравнения значенийвязкости сока на выходе из этих секций в -ом и (1-1)-ом шагах контроляизмерений. 20Кроме того, при достижении максимума вязкости сока на выходе иэ второй секции сатуратора определяют приращение рН сока на выходе этой жесекции сатуратора, сравнивают с заданным значением зоны нечувствительности рН сока для этой секции и, если приращение рН сока равно илименьше нуля, то заданное значениерН сока устанавливают равным текущему значению, а если больше нуля,тозаданное значение рН сока не изменяется,При достижении минимума вязкостисока на выходе из третьей секции определяют приращение рН сока на выходе иэ этой же секции сатуратора,сравнивают с заданным значением зоны нечувствительности рН сока дляэтой секции и, если приращение рНсока равно или меньше нуля, то заданное значение рН сока не изменяется, а если больше нуля, то заданноезначение рН сока устанавливают равным текущему значению рН сока. 45При этом, одновременно измеряютсодержание углекислого газа в сатурационном газе, расход сатурационного газа, расход дефекованного сока,поступающего в аппарат, РН сока навыходе иэ четвертой секции сатуратора и регулируют расход сатурацион ного газа в первые две секции сатуратора по соотношению расходов де"фекованного сока и углекислого га 55эа с коррекцией по отклонению отзаданного значения рН сока на выходе из второй секции сатуратора искорости его изменения. Расход газа в третью секцию сатуратора регулируют по отклонению фак"тической величины рН сока от заданной на выходе из третьей секции искорости его изменения,Расход газа в четвертую секциюсатуратора регулируют по отклонениюфактической величины рН сока от заданной на выходе из четвертой секциии скорости его изменения, ЗаданноерН сока на выходе из четвертой секции сатуратора устанавливают и поддерживают в соответствии с рекомендуемым инструкцией по технологическому регламенту значением.На фиг. приведены экспериментальные кривые оптимальных значений параметров, полученные на опытном образце четырехсекционного сатуратора;на фиг, 2 - блок-схема устройствадля реализации способа,Характер процесса сатурации в оптимальном режиме соответствует кривым изменения вязкости, рН и щелочности фильтрованного сока, приведенным на фиг,1 При этом, при изменении качества диффузионного сока характер кривых для многосекционногосатуратора не изменяется, а изменяются лишь абсолютные значения параметров, Сатуратор выполнен таким образом, что экстремальные значения параметров соответствуют определенным"екциям сатуратора, т,е. второй итретьей секциям,Максимум вязкости сока на выходеиэ второй секции сатуратора отражает гидрофильное коллоидное (гель)состояние сока, в котором наряду счастицами дисперсной фазы (мелкиекристаллы карбоната кальция) входитсвязанная сахароза и гидроксид кальция, а также свободный гидроксидкальция.Лальнейшая сатурация (третьясекция ) приводит к связыванию вкарбонат кальция свободного гидроксида кальция и гидрофильных углекальциевых сахаратов, адсорбированныеионы ОН нейтрализуются СО и гельраспадается, освобождая сахарозу икарбонат кальция, О структурных изменениях в растворе дает информациювязкость сока, достигая минимума и,одновременно, рН сока, достигая максимума,В четвертой секции происходиткристаллизация карбоната кальция и93677 й(рН; - рН)Л. где ш П 1 С, 10 10015 кс; н 5 14 укрупнение частиц осадка сока 1 сатурации; щелочность и рН сока снижается до заданных оптимальных значеНнйнНа Фиг.1 точки а,Ь,с соответствуют оптимальным значениям рН сока, щелочности фильтрованного сока и вязкости на выходе из второй секции; точки й, е, Г - соответственно на выходе из третьей секции; точки рЙ,1. - соответственно на выходе из четвертой секции сатуратораСпособ автоматического управления процессом сатурации сока осуществляют следующим образом На выходе второй секции многосекционного сатуратора 1 измеряют вязкость сока вискозиметром Одновременно осущестнляют измерения рН сока на выходе второй секции сатуратора датчиком 3 с преобразователем, а также содержание СО в сатурационном газе датчиком 4, расход сатурационного газа датчиком 5 и расход сока, проходящим через щелевой расходомер, датчиком 6. Выходные токовые сигналы,пропорциональные значениям измеряемых параметров, поступают на входы микро. процессорного управляющего устройства 7, где преобразуются н цифровые коды и обрабатываются. С панели 8 оператора вводят заданные значения вязкОстини рН сока, рНна выЯходе из второй секции сатуратора (при первом запуске системы),заданное значение зоны нечувствительности рН на выходе из нторой эоны сатуратора ( рН) также вводят с пачели 8 оператора в память устройства. В микропроцессорном управляющем устройстве 7 в первом шаге опроса датчиков на вход поступают с объекта сигналы значений рН , вязкостисодержания СОг - С;, расхода сатурационного газа г 1;, расхода диффузионного сока ш При этом, значениямфи рН присваивают индекс (-1)-го шага, т,е. о д, иннаэг( -1 РН г . ДаннаЯ инфоРмациЯ в микРопроцессорном устройстве 7 обрабатывается (масштабируется, сглаживается) и формируется управляющее воздействие по Формуле-ом шаге;- коэффициент соотношения; - коэффициент пропорциональности; где С - диапазон пропорциональности регулятора;рН - текущее значение рН в д-ом120 а шаге;рН, - заданное значение рН вг( -)(1-1)-ом шаге;Т - время предварения (диффег"ренциров ание );25 Е ,Емг - коэффициенты масштабирования,Выходной сигнал, пропорциональныйУпРавлЯющемУ ноздействию 11 г пРеобразуется в аналоговый сигнал то 30 ка и поступает на вход электропневмопреобразователя 9, выходной сигналкоторого управляет клапаном 1 О подачи газа в первую и вторую секции сатуратора.На управляющее воздействие накладывают ограничение:О, если тч , = О.В следующем шаге опроса значениямпараметров рН ,и С шггпсрНя , присваивают значение шаг;фга (-1) и вводят в память микропроцессорного устройства н виде адресуемого массива данных45 НС я,г(,-) фг-)ф -1 и с(-) фъ 5 ЪЭг 6-) фг(-1)В -м шаге опроса в автоматическом режиме выполняют сравнение значений вязкости сока на выходе иэ нторой секции (текущего и заданногоили в 1-ом и (1-1)-ом шагах опроса).55 Если ( г - , ) (7 , то сравМнивают текущее и заданное значениерН сока на выходе из второй секциисатуратора 1 ( 8 г - зона нечунстниЕсли (рН - рН . ) )/Ь)Ято заданное значение рН(; 1) измеЯ.нится и станет равным рНэ а в массиве данных ему будет присвоен индекс (-1)-го шага,Если (рН , - рН,) ) ( -- Й то заданное значение рН . неМ-) изменится. Если ( ; -(,. ) 8 э, тоИ," .заданное значение; станет рав 3(-1)ным,а в массиве базы данныхему присваивается индекс (-1)-гошага. Таким образом, чтобы изменилось значение рН.,) необходимо выполнение условия;Ч 1( - 2(;.,1 Ьц ( А ( (Р" 3( 1,8 пневмопреобразователя 4, пневматический выход которого управляет клапаном 13 подачи газа в третью секциюсатуратора,При этом заданное значение рН3(на выходе третьей секции сатуратораопределяют по вязкости сока на выходе иэ третьей секцииЕсли ( , - 01 ъ /11 тосравнивают текущее значение и заданное значение рН сока на выходе изтретьей секции сатуратора ( 1 эзона нечувствительности отклонениявязкости сока на выходе из третьейсекции, равная, например, 017, отдиапазона измерения, определяетсяэкспериментально),Если рН - рН) 6 дто заданное значение рН) остает)3.111-ся неизменным ( Ь э - зона нечувствительности изменения рН на выходе изтретьей секции сатуратора, равная,например, Ь= 0,05 рН). 11 75) )О 0512(0,02 О 01) Л (0,05 0025) еВ этом случае текущему значениюрН , присваивается индекс (1-1)-гонага, т.е, для следующего шага сравнения будем иметь рН 1;,1 = 11,8" л.ОЕсли рН 11,8, а РН112,0, то (11,8 - 2,0) ( вхх 0,05; -0,2 с 0,025 и заданное значение рН (") не изменится,Если рН.; =1,8, а рН 1)И11,83, то при (11,8 - 11,83) (1( --- Ьимеем -О 03 -0,025 заданное значение рН ,) не изменится.На выходе иэ третьей секции сатуратора рН сока будет иметь максимальное значение, соответствующееточке 6 кривой 1, фиг. .На выходе из четвертой секции сатуратора измеряют рН 4, сока датчиком 15 с преобразователем, выходной сигнал которого поступает навход микропроцессорного устройства,где обрабатывается (преобразуется,масштабируется, сглаживается),Заданное значение рН сока4 (-1)на выходе из четвертой секции сатуратора вводит оператор с панели 8управления, Это значение устанавливается в зависимости от технологического регламента при переработкесвеклы различного качества и технологической схемы завода.40 По полученной информации микропроцессорное управляющее устройство7 .формирует управляющее воздействие в виде стандартного токовогосигнала, изменяющегося по ПИД-эако 45 ну регулирования. Это воздействиепоступает на вход электропневмопреобразователя 16, выходной пневматический сигнал которого управляетисполнительным механизмом регулирующего клапана 17 подачи газа в четвертую секцию сатуратора(В данном способе предусматриваюттакже стабилизацию давления сатурационного газа в ресивере 18. Давление газа измеряют датчиком 9, выходной токовый сигнал которого, пропорциональный давлению газа поступаетна вход микропроцессорного устройства 7, где обрабатывается (преобразу 1493677 12В состав микропроцессорного управляющего устройства 7, кроме панели 8 управления, входят дисплей 22 для ввода-вывода данных параметров процесса, коэффициентов .и параметров настройки, а также панель 23 выбора режима работы контуров регулирования (" автоматический" или "дистанционный"),20 25 Использование данного способа автоматического управления процессом сатурации диффузионного сока в много- секционном сатураторе имеет возмож ность формирования заданных значений рН сока на выходе второй и третьей секций сатуратора в автоматическом режиме по вязкости сока,хаРактеризующей структурные изменения 35 в соке при его обработке сатурационным газом, Заданные значения рН сока по секциям соответствуют оптимальным значениям, при которых обеспечивается максимальный эффект очистки 40 сока, что позволяет повысить качество сока и снизить потери сахара: повьппение доброкачественности очищенного сока составило 0,4 единицы, эффекта очистки - 2,2 - 3,07 цветность 45 и содержание солей кальция снижены на 5-03, По этому способу повышается уровень автоматизации процесса очистки сока, так как сокращается число ручных операций, 50 ется в циФровой код, сглаживается, масштабируется предел измерения) и формируется сигнал управляющего воздействия в виде тока, изменяющегося по ПИ-закону регулирования. Заданное значение давления в ресивере вводит оператор с панели 8 управления микропроцессорного устройства.ф Выходной сигнал тока поступает на 1 О вход электропневмопреобраэователя 20, пневматический сигнал которого управляет регулирующим клапаном 21 сброса сатурационного газа в атмосфеРуа 15 формула изобретенияСпособ автоматического управления процессом сатурации дефекованного сока в многосекционном сатураторе, предусматривающий измерение содержа-, ния углекислого газа в сатурационном газе, расходов сатурационного газа и дефекованного сока, рН сока на выходах второй, третьей и четвертой секций сатуратора, регулирование расхода газа в первые две секции сатуратора по отношению расходов дефекованного сока и углекислого газа с коррекцией по отклонению от заданного значения рН сока на выходе из второй секции сатуратора и скорости его изменения, коррекцию расхода газа в третью секцию по отклонению фактической величины рН сока от заданной и Скорости его изменения на выходе иэ второй секции сатуратора, коррекцию подачи газа в четвертую секцию по сумме величин отклонений фактической рН сока от заданной и скоростей изменения рН сока на выходе из второй и третьей секций сатуратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения потерь сахара путем повышения точности регулирования рН сока, измеряют вязкость сока на выходах второй и третьей секций сатуратора, при этом измерение вязкости и рН осуществляют дискретно, определяют максимум величины вязкости сока на выходе из второй секции сатуратора и минимум величины вязкости сока на выходе из третьей секции сатуратора путем сравнения величин вязкости сока в -ом и (1 - 1)-ом шагах измерения, задают зону нечувствительности изменений приращений вязкости и рН сока между -ым и (д - 1)-ым шагами контроля измерений, а заданные величины рН сока на выходе второй и третьей секций сатуратора устанавливают равными текущим величинам рН сока в этих секциях с учетом экстремальных величин вязкости сока, 14936771493677 Составитель Г.Богачеведактор М.Товтин Техред М.Дидык орректор Э.Лончакова ГКНТ СС изводственно-издательский комбинат "Патент Уагород, ул. ина, 10 Заказ 4068/29 Тирах 32 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5