制煉糖過(guò)程中壓榨工段自控系統(tǒng)應(yīng)用分析

胡純亮

（廣州華糖食品有限公司，廣東廣州 510760）

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甘蔗制糖作為一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在糖廠壓榨提汁過(guò)程中，需要滿足蔗渣糖度、蔗汁抽出率、生產(chǎn)安全率等控制指標(biāo)。傳統(tǒng)的壓榨采用人工操作方式，由于生產(chǎn)自動(dòng)化水平不高，引起設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定、入蔗不平衡等問(wèn)題，導(dǎo)致生產(chǎn)中設(shè)備耗能大，安全率低，抽出率低等問(wèn)題。自動(dòng)控制系統(tǒng)在糖廠制煉糖壓榨工段的應(yīng)用，能有效解決人工操作的缺陷，確保制糖工業(yè)高效、節(jié)能生產(chǎn)。結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，探討自控系統(tǒng)在糖廠制煉煮糖壓榨工段的應(yīng)用。

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)概述

自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、儀表等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)在線采集、傳輸及自動(dòng)控制等。在糖廠制煉煮糖壓榨工段，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)壓榨生產(chǎn)過(guò)程全方位監(jiān)控，減少人工操作存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)糖廠制糖工業(yè)安全、高效、節(jié)能的生產(chǎn)目的。在糖廠制煉煮糖中，壓榨機(jī)組自控系統(tǒng)主要包括壓榨機(jī)組轉(zhuǎn)速、壓榨機(jī)軸承溫度以及高位槽料位等裝置的控制。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用的重要性

甘蔗預(yù)處理是入槽后，通過(guò)蔗帶輸送和撕解機(jī)破碎完成，在此階段易產(chǎn)生生產(chǎn)不均，導(dǎo)致甘蔗破碎度差、蔗帶板出現(xiàn)破損等問(wèn)題，從而影響生產(chǎn)。在進(jìn)榨生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)引入自控系統(tǒng)，檢測(cè)榨機(jī)電流和蔗料量，并根據(jù)榨量定值進(jìn)行蔗帶速度的自動(dòng)控制，確保進(jìn)榨生產(chǎn)的均衡。例如，在制煉煮糖中，如果出現(xiàn)榨機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)慢、電流過(guò)高，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)節(jié)蔗料量，確保蔗料量滿足生產(chǎn)要求。此外，系統(tǒng)還可以自動(dòng)檢測(cè)蔗料，自動(dòng)調(diào)節(jié)蔗帶速度，確保生產(chǎn)榨量的均衡。因此，糖廠制煉煮糖壓榨工段自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以有效避免人工控制的不穩(wěn)定性，避免設(shè)備出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行，確保設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

轉(zhuǎn)速是壓榨機(jī)組自控系統(tǒng)的重要組成部分，壓榨機(jī)軸承溫度是確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。若溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致軸承出現(xiàn)磨損，進(jìn)而產(chǎn)生安全隱患。使用自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以在榨輥兩側(cè)安裝溫度探測(cè)儀，對(duì)軸承溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)溫度達(dá)到報(bào)警定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)給軸輥系統(tǒng)加油潤(rùn)滑，避免設(shè)備磨損，不僅可以緩解軸輥發(fā)熱問(wèn)題，而且可以滿足軸輥潤(rùn)滑的需求，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，在糖廠制煉煮糖壓榨工段，自控系統(tǒng)的應(yīng)用還可以保證蔗帶運(yùn)輸作業(yè)的均衡性，以及壓榨機(jī)組、輸送泵運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，提高壓榨生產(chǎn)抽出率，降低蔗渣的糖度。另外，由于能夠長(zhǎng)期維持生產(chǎn)均衡性和穩(wěn)定性，可有效地節(jié)省水、電、熱等能耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 糖廠制煉煮糖壓榨工段自控系統(tǒng)的應(yīng)用

以某大型制糖企業(yè)為例，通過(guò)企業(yè)調(diào)研，根據(jù)企業(yè)實(shí)際狀況，確保各項(xiàng)目標(biāo)和各種指標(biāo)的同時(shí)，結(jié)合制糖技術(shù)，在壓榨車(chē)間制糖節(jié)能生產(chǎn)中應(yīng)用DCS（Distributed Control System）自動(dòng)系統(tǒng)，即分布式控制系統(tǒng)。

壓榨是制糖的重要工序，甘蔗使用量是否均衡直接影響制糖企業(yè)的能耗及壓榨生產(chǎn)的抽出率。由于壓榨車(chē)間用電負(fù)載較大，約占糖廠總負(fù)載的60%，且因負(fù)荷波動(dòng)頻繁而增加全廠用電負(fù)載。以日榨4000 t 的糖廠為例。其每小時(shí)耗電約5000 kW·h，壓榨約占3000 kW·h，如出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)，用電負(fù)載峰值就會(huì)增到（500～1200）kW·h（圖1），導(dǎo)致全廠供電不足而停機(jī)。因此，要確保企業(yè)的均衡生產(chǎn)，首先要解決負(fù)荷波動(dòng)問(wèn)題。壓榨車(chē)間DCS自動(dòng)系統(tǒng)是控制壓榨負(fù)荷的最有效辦法。由于壓榨車(chē)間生產(chǎn)工序及控制過(guò)程較為復(fù)雜，故通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)總線、模糊控制等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，利用現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器等進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)采集、處理，且在線修改可編程控制器參數(shù)，體現(xiàn)了DCS 自動(dòng)控制系統(tǒng)在壓榨車(chē)間的應(yīng)用。

圖1 DCS 自控負(fù)載變化與人工控制曲線

DCS 自動(dòng)系統(tǒng)在壓榨車(chē)間的應(yīng)用機(jī)理：壓榨車(chē)間共設(shè)置14個(gè)子系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)子系統(tǒng)的有效整合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓榨過(guò)程DCS控制，實(shí)現(xiàn)均衡入榨、壓、滲透水溫度的自動(dòng)控制，機(jī)械連鎖自動(dòng)控制、軸承溫度自動(dòng)檢測(cè)等過(guò)程管理。如圖2 所示，通過(guò)DCS 自控與人工控制的榨量起伏對(duì)比發(fā)現(xiàn)，DCS 能確保整個(gè)壓榨量的均衡。DCS 自控系統(tǒng)主要控制指標(biāo)包括：輸送帶甘蔗計(jì)量誤差應(yīng)小于±1.0%，精度值應(yīng)<±1.0%，滲透水流量精度值<±1.0%，溫誤差<±1.0°C。計(jì)算方法是采用核子秤進(jìn)行甘蔗流量檢測(cè)，并建立模型，采用先進(jìn)控制算法進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)甘蔗進(jìn)榨的均衡控制，同時(shí)采用流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)、并進(jìn)行滲透水箱的液位和流量計(jì)量，避免水箱出現(xiàn)抽空、滿溢，實(shí)現(xiàn)滲透水溫度、流量的自動(dòng)控制。因此，制煉煮糖壓榨工段自控系統(tǒng)的應(yīng)用，大大提高了壓榨回收率，降低了蔗渣水分，避免設(shè)備發(fā)生故障，提升生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 人工控制與DCS 自控榨量曲線

在壓榨車(chē)間使用DCS 自動(dòng)控制系統(tǒng)，相對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)備，其節(jié)能方式是在設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)下，壓榨甘蔗的計(jì)量能自動(dòng)進(jìn)入榨機(jī)的甘蔗量，當(dāng)入料甘蔗出現(xiàn)不勻時(shí)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，以確保進(jìn)榨均勻。通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，壓榨機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠滿足固料位高度和甘蔗層的厚度，確保滲透過(guò)程均勻和負(fù)荷平穩(wěn)，以提高制糖生產(chǎn)的抽出率，減少甘蔗渣的水分。此外，通過(guò)滲透水的比例、水溫的調(diào)節(jié)，使甘蔗層均勻滲透水，確保壓榨機(jī)負(fù)荷、泵送量的穩(wěn)定性，達(dá)到節(jié)約能源，提高榨蔗量的作用，對(duì)電能消耗較大的制糖企業(yè)，具有良好的應(yīng)用效果。

4 結(jié)語(yǔ)

在制糖過(guò)程中使用DCS 系統(tǒng)，可節(jié)省能源，減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高生產(chǎn)效率。通過(guò)實(shí)例分析和實(shí)踐證明，該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中較為穩(wěn)定，具有良好的應(yīng)用效果，不僅可以大大提升生產(chǎn)的安全性，滿足蔗汁抽出率要求，而且能降低蔗渣糖度，提升壓榨效益。