Способ автоматического управления процессом кристаллизации сахара

 

О С И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (iii767207

Союз .Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 07. 76 (21) 2382290/28-13 (51)М. Кл 3

C 13 F 1/02 с присоединением заявки МЗ—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и. открытий (23) ПриоритетОпубликовано 300980. Бюллетень Но 36 (5Ç) УДК 664.1. .054(088.8) Дата опубликования описания 03. 10. 80 (72) Авторы изобретения

Б. А. Еременко, A. Ф. Кравчук и В. Е. Шаталов

Всесоюзный научно-исследовательский институт сахарной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ САХАРА

Изобретение относится к сахарной промышленности.

Известен способ автоматического управления процессом уваривания сахарных утфелей, -заключающийся в том,что > определяют отношение расходов сиропа и конденсата греющего пара, корректируют это отношение по величине отклонения физико-химической температурной депрессии от заданного значения, определяемого по фактическому уровню утфеля s аппарате с учетом доброкачественности:подкачиваемого сиропа, а подачу сиропа регулируют в зависимости от отношения расходов 15 сиропа и конденсата. При этом момент ввода затравки устанавливают по равенству заданной и фактической физико-химической температурной депрессии1 а давление греющего пара и аб- 20 солютное давление в аппарате стабили.зируют (1).

При достаточно высокой точности регулирования пересыщения и значительном улучшении качества готового сахара этот способ не позволяет более эффективно осуществить процесс кристаллизации сахара иэ растворов низкой доброкачественности, так как постепенное увеличение содержания 30 сухих веществ в утфеле приводит к увеличению вязкости межкристального раствора, что снижает скорость крис-; таллизации и ухудшает качество готового сахара. Стабилизация давления греющего пара и абсолютного давления в аппарате не позволяет максимально использовать производительность аппарата.

Целью изобретения является улучшение качества готового сахара н интенсификация процесса кристаллизации сахара.

Поставленная цель достигается тем, что скважность импульсов подкачек раствора в вакуум-аппарат определяют в зависимости от заданных граничных значений абсолютного давления в вакуум-annapaie, расхода конденсата и физико-химической температурной депрессии, при этом последнюю корректируют в зависимости от фактического значения абсолютного давления в вакуумапйарате.

Заданные граничные значения абсолютного давления в вакуум-аппарате определяют в зависимости от доброка» чественности исходного раствора и уровня .утфеля в вакуум-аппарате/ а заданные граничные значения расхода

767207

4 конденсата определяют в зависимости

" от уровня утфеля, доброкачественности исходного раствора и давления греющего пара. . Отличительными признаками способа являются определение заданных граничных значений Физико-химической температурной депрессии, абсолютного давления в вакуум-аппарате и расходе конденсата по фактическим значениям параметров процесса,в зависимости от которых определяют скважность импульсов подкачек раствора. Таким образом осуществляют следящее программное управление процессом кристаллизации сахара, обеспечивая колебательный режим изменения пересыщения межкристально- 15 го раствора.

На чертеже показана схема устройства для осуществления описываемого способа.

Оно содержит вакуум-аппарат 1, 2О датчик 2 температуры кипения раствора, преобразователь 3 сопротивлениеток, датчик 4 абсолютного давления, поплавковый датчик 5 уровня, механоэлектрический преобразователь 6,. 25 щелевой расходомер 7 конденсата,датчик 8 расхода конденсата„ датчик 9 давления греющего пара, сборник 10 исходного сахарного раствора, датчик 11 уровня раствора, управляющая вычислительная машина 12, блок 13 нелинейности, блок 14,суммирования, блок 15 формирования программы управления, блок 16 формирования заданной физикохимической температурной депрессии в зависимости от доброкачественности исходного раствора, блок 17 коррекции заданного значения физико-химической температурной депрессии по абсолютному давлению в аппарате, блок 18 коррекции максимального заданного ® значения физико-химической температурной депрессии по уровню утфеля, блок 19 управления подкачкой раствора,блок реле 20 времени,электропневмопреобразователь 21, регулирующий орган 22, блок 23 управления отбором вторичного пара, электропневмопреобразователь 24 регулирующий орган 25 абсолютного давления, блок

26 ограничений, реверсивный пускатель 27, задвижка 28 с электроприводом, электропневмопреобразователи

29 и 30, регулирующие органы 31 и .32, блок 33 управления до заводки кристаллов, электропневмопреобразователь 34, регулирующий орган 35 55 подкачки раствора, блок 36 управления запорной арматурой, электропневмопреобразователи 37-41 и запорные органы 42-46.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Подготовленный к включению аппарат заполняют раствором до уровня начального набора. Для этого тумблер рода работы устанавливают в положение "Автоматическое управление"

Блок 33 управления до заводки кристаллов формирует импульсы, обеспечивающие открытие органов 31 и 35 в зависимости от уровня сиропа в аппарате. Для формирования управляющих воздействий предназначен блок 19 управления подкачкой раствора. На стадии сгущения раствора до заводки кристаллов накладывают ограничения на подкачку раствора в аппарат если Р = 39,24 в =0(если К Ьсв < Ь, (1) где m p - расход подкачиваемого раствора, кг/с;

Р - абсолютное давление в ancl парате, кПа;

6 в - уровень раствора в сборниН ке, м;

hö - уровень начального набора аппарата,м;

К„и К>- коэффициенты пропорциональности.

При K ", K h (2) где h - уровень раствора(утфеля) в аппарате(м), блок 26 ограничений формирует сигнал реверсивному пускателю

27, осуществляющему открытие паровой задвижки 28 с электроприводом, и сахарный раствор сгущают до заводки кристаллов. По достижении физико-химической температурной депрессии раствора; равной заданному значению при заводке кристаллов, блоком 19 управления подкачкой раствора осуществляют отключение блока 33 управления до заводки кристаллов и включают блок, реле 20 времени. Блоком реле 20 времени формируют импульс с выдержкой времени, управляющий вводом навески затравки в аппарат посредством электропневмопреобразователя 21, управляющего регулирующим органом 22. Навеску затравки вводят в аппарат. Через заданное время при помощи реле 20 времени осуществляют переключечие задания абсолютного давления в аппарате блоку 23 управления, который посредством электропневмопреобразователя

24 сигналов управляет регулирующим органом 25 абсолютного давления. Повышение абсолютного давления происходит на установленную величину и время. Затем задание блоку 23 управления устанавливают минимальным,при котором регулирующий орган абсолютного давления открыт полностью, Кроме того, блоком реле 20 времени переключают заданное значение физико-химической температурной депрессии раствора, соответствующее моменту ввода затравки на новое значение, соответствующее росту кристаллов.Заданное значение физико-химической температурной депрессии раствора, соответствующее моменту ввода затравки, определяют в зависимости от

767207 ществления импульсов подкачки раствора в аппарат в блоке 15 формирования программы управления определяют граничные значения физико-химической температурной депрессии,соответствующие минимально и максималь30 ь 9 »>"и (И ) = о ъ.с, @CAN )1 55 ь8 с(, )= О дО„8Ь =о (4) sew F =19>6 кПО, если о =-, Н

60

На стадии роста кристаллов при

65 помощи блока 26 ограничений Формиру доброкач. Ственности исходного растI вора и абсолютного давления в аппарате.

Для этого предусмотрены блок 16 формирования заданной физико-химической температурной депрессии раствора при эаводке и росте кристаллов, блок 17 коррекции заданных значений физико-химической температурной депрессии по абсолютному давЛению в аппарате и блок 18 коррекции. При этом заданные значения физико-химической температурной депрессии раствора соответствуют средним значениям пересыщения в зоне метастабильности для раствора данной доброкачественности например:Я = 1,1 при Дб„р=92,0ti

Доброкачественность раствора в конце цикла варки определяют в зависимости от доброкачественности исходного раствора и заданного эффекта кристаллизации. На основании существующих линейных зависимостей программируют линейный характер иэменения физико-химической температурной депрессии за цикл варки. Для осуно допускаемым значениям пересыщения раствора в зоне метастабильности с учетом доброкачественности исходного раствора, абсолютного давления в аппарате, уровня утфеля в аппарате и заданного эффекта кристаллизации.

В блоке 15 вычислительного устройства граничные значения физико-химической температурной депрессии определяют по уравнениям

+,@"о""" Р,„)+ ае. И)+а& (ь ц,d ), (3) где а6 " — заданное минимальное значение физико-химиче-. ской температурной депрессии„ соответствую- щее минимальному пересыщению в зоне метастабильности,К;

h® — заданное максимальное

МС КС значение физико-химической температурной депрессии, соответствующее максимальному пересышению в зоне метастабильности,К; ь| "" " 1 88(1минимальное и максимальное заданные значения физико-химической температурной депрессии для раствора данной доброкачественности при данном абсолютном давлении, К;ьа" " Я,аО" " сЯ- минимальное и макси мальное заданные значения физико-химической температурной депрессии в зависимо сти оr уровня утфеля в аппарате,К; мии нксг

a8 (9ц),ь8 д (ц(-минимальное и максимальное заданные значения физико-химической температурной де. прессии в зависимости от абсолютного давления в аппарате,К; ь3 (о ) -отклонение заданного 3 A значения физико-химической температурной .депрессии от среднего значения,К; д9 (о,9g) -дополнительное изменение максимального значения физико-химической температурной депрессии в зависимости от уровня и отклонения от среднего значения (блок 18), f..

При этом приняты следующие начальные условия: ьЮ. (Жир)=8,2 К если Яб;„, =94,О fo, . р = 19,6 арпа где А "", < с>" -заданные минимальное и максимальное значения пересыщения в зоне метаста. . бильности.

Таким образом определяют значения и д& в блоке 15. В бло ке 19 управлейия подкачкой раствора формируют управляющее воздействие в соответствии с уравнениями: о. g дд "." с (1

О-- (51

Осли ь мии > эа - в где 69q, — фактическое значение фи- зико-химической темпера- турной депрессии,K.

В зависимости от значения д в блоке 15 Формируют значения д9 "" или А 9 в импульсном де>;,име °

767М7 ют ограничения на подкачку раствора в аппарат есм Равp +Р,„, Ц с па 1,6,", 1 ест p > p aр р а мсяс а аэ с а (6)

Р ее,к и мак . а- а ес щ уф ) акс г,ь,е ма.с (б сБ —., сэ ест и где Ра„ - первое заданное значение абсолютного давления при котором закрывается клапан подкачки раствора в аппарат; для Дб, 92,0%, P =30,0 кПа а1 второе заданное значение а абсолютного давления,при котором закрываются клапаны подкачки раствора в аппарат и клапан греющего пара; для Дбц =92„0%, P«=40,0 кПа;

aP> — заданное приращение к базовым значениям Р,„„и Р„ зависящее от доброкачественности исходного раство-. ра и уровня утфеля, при

Дбир =92, ОЪ Ри=0, т.е. Ра= Г (Дб„." ) кПа;

Ьа - уровень утфеля в аппарате, при его эаполненйи,м;

-заданный максимальный раск ход конденсата греющего пара,определяемый по значениям доброкачественности исходного раствора, уровня утфеля и давления гре1ощего пара, кг/с;

4y — заданный минимаотный уровень растовра в сборнике, при котором возможен под сос воздуха в аппарат, м.

S завершающий период цикла варки при достижении Ьа па " и .В, > .ъ ge" а" с помощью .блока 36 управления запорной арматурой обеспечивают последовательное выполнение операций по выгрузке аппарата и подготовке к новому циклу. Управляющее вычислительное устройство, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ автоматического управлення, может быть реализован,например, на базе элементов ACBT-Д, с помощью которых реализуются блоки нелинейности, сумматоры, интегрирующие блоки, корректирующие блоки, пороговые уст- ройства со многими входами, блоки ограничений, Функционирующие в соот, ветствии с уравнениями 1-6.

Использование предлагаемого способа дает возможность повысить производительность аппаратов на 4,5%, повысить процентное содержание кристаллов на 1,2%, повысить содержание сахара с Фракцией d > 1 мм на 6,7%., снизить цветность > сахара на 22%, снизить цикл Фуговки утфеля на 13%, снизить содержание эолы в сахаре на

11,2% °

® По данным испытаний предлагаемого способа автоматчческого управления процессом кристаллизации сахара годовой экономический эффект для сахарного завода мощностью 3000 т св, сутки соСтавит на 27,8 тыс.руб., 15 больше, чем при использовании известного способа.

Формула изобретения

1. Способ автоматического управления процессом кристаллизации са. хара, заключающийся в установлении момента ввода затравки в вакуум-an2 парат, измерении уровня и доброкачественности кодкачиваемого импульсами раствора, расхода конденсата, давления греющего пара, абсолютного давления, уровня и физико-химической температурной депрессии раствора в вакуум-аппарате, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучшения качества готового сахара, скважность импульсов подкачек раствора определяют в зависимости от заданных граничных значений абсолютного давления в вакуум-аппарате, расхода конденсата и Физико-химической температурной депрессии, при этом по4О следнюю корректируют в зависимости от Фактического значения абсолютного давления в вакуум-аппарате.

2. Способ по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что заданные граничные значения абсолютного давления в вакуум-аппарате определяют в зависимости от доброкачественности исходного раствора и уровня утфеля в вакуум-аппарате, а заданные граничные значения расхода конденсата

g0 определяют в зависимости от уровня утфеля в вакуум-аппарате, доброкачественности раствора и давления греющего пара.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 435272, кл. С 13 G 1/06, 1972.

757207

Составитель А. Кравчук

Редактор Т. Горячев Техред Н.ковалева Корректор N. Лемчик г

Закаэ 7137/24 Тираж 399 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4