淺談糖廠壓榨自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

汪文忠

（浙江省食品工業(yè)協(xié)會(huì)，浙江 杭州310004）

1 糖廠壓榨過(guò)程的特點(diǎn)分析

壓榨是糖廠制糖生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)之一，由于壓榨本身所具備的特殊性，所以需要使用體型龐大的機(jī)械設(shè)備，該設(shè)備在糖廠設(shè)備能耗中所占的比重較高，具有非常大的節(jié)能潛力。壓榨是一個(gè)看似簡(jiǎn)單、實(shí)則復(fù)雜的過(guò)程，壓榨是否均衡，直接影響之后的澄清、煮糖等工序?！叭咭坏汀笔翘菑S壓榨的基本工藝要求，其中的“三高”具體是指抽出率高、壓榨量高、安全性高，“一低”則是指能耗低。然而，國(guó)內(nèi)大部分糖廠的壓榨設(shè)備運(yùn)行強(qiáng)度較大，受到前后銜接波動(dòng)的影響，使得操作參數(shù)常常發(fā)生變化。同時(shí)，壓榨設(shè)備的自動(dòng)化程度不高，制約了壓榨質(zhì)量的提升。

目前，壓榨過(guò)程呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)。

一是負(fù)荷波動(dòng)過(guò)大、穩(wěn)定性差。由于蔗料的波動(dòng)，榨機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整無(wú)法跟上變化，導(dǎo)致榨機(jī)過(guò)蔗不穩(wěn)定，波動(dòng)明顯，影響了壓榨過(guò)程的穩(wěn)定性，不利于壓榨質(zhì)量的提升。

二是壓榨效率不高。當(dāng)壓榨量比較高時(shí)，甘蔗原材料無(wú)法順利從壓榨機(jī)上通過(guò)，加之副產(chǎn)物蔗渣的水分含量較大，造成蔗糖大量損失，影響了糖分的回收率［1］。

2 糖廠壓榨自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

為達(dá)到糖廠壓榨“三高一低”的工藝要求，應(yīng)當(dāng)依據(jù)壓榨過(guò)程的特點(diǎn)，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行合理應(yīng)用，引進(jìn)技術(shù)先進(jìn)的DCS系統(tǒng)，對(duì)壓榨工序進(jìn)行自動(dòng)化控制，在提高壓榨質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低生產(chǎn)能耗，提高糖廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 DCS系統(tǒng)的控制思路

糖廠壓榨生產(chǎn)中，通過(guò)DCS系統(tǒng)的應(yīng)用，不但可以確保壓榨量達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，而且還能使能耗大幅度降低，能夠在提高抽出率的前提下，使壓榨機(jī)組保持安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行狀態(tài)。DCS的控制思路如下。

2.1.1 控制頂輥

油壓影響壓榨機(jī)的安全和壓榨抽出率，通過(guò)DCS系統(tǒng)合理控制油壓，能夠?qū)赫ピO(shè)備中的頂輥起升高度進(jìn)行自動(dòng)控制，由此可以使油壓得到充分發(fā)揮，壓榨機(jī)的受力狀態(tài)隨之顯著改善［2］。

2.1.2 運(yùn)行速度

利用DCS系統(tǒng)對(duì)壓榨設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行速度進(jìn)行合理確定。如壓榨量為350t/h時(shí)，壓榨機(jī)的速度控制在550r/min。若是壓榨量降低，則DCS系統(tǒng)會(huì)控制壓榨機(jī)轉(zhuǎn)速隨之降低，這樣便可達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.1.3 出入口管理

在壓榨生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，受到多方面因素的影響，如壓榨機(jī)設(shè)備的間隙、摩擦等，可能會(huì)使出入口被擠開(kāi)。這樣一來(lái)，會(huì)導(dǎo)致開(kāi)口的比值失調(diào)，由此會(huì)對(duì)頂輥的起升造成影響，從而增大甘蔗原料從壓榨機(jī)通過(guò)的難度，進(jìn)而被迫加速，電流上升，能耗增大。通過(guò)DCS系統(tǒng)的應(yīng)用，可以對(duì)出入口進(jìn)行自動(dòng)化管理，能夠有效解決避免上述問(wèn)題的發(fā)生。

2.2 系統(tǒng)的具體應(yīng)用

2.2.1 壓榨量控制

在對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建的過(guò)程中，壓榨量的統(tǒng)計(jì)與控制是重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

第一，統(tǒng)計(jì)?？梢詫⒔嵌葌鞲衅靼惭b在二級(jí)輸送帶上實(shí)時(shí)收集壓榨量數(shù)據(jù)，傳給DCS系統(tǒng)。同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的瞬時(shí)壓榨量進(jìn)行讀取，通過(guò)二者的對(duì)比完成對(duì)壓榨量的統(tǒng)計(jì)。

第二，控制。對(duì)壓榨量進(jìn)行控制時(shí)，為精確控制甘蔗原料均衡進(jìn)入壓榨機(jī)，可以將統(tǒng)計(jì)時(shí)間設(shè)定為5.0～7.0s，由此得到的壓榨量曲線為直線，在這一前提下，調(diào)速電機(jī)能夠達(dá)到平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)［3］。

2.2.2 監(jiān)控高位槽

在對(duì)高位槽進(jìn)行監(jiān)控的過(guò)程中，可以在每個(gè)槽的側(cè)面加裝一個(gè)透明的玻璃窗口，同時(shí)，在窗口外安裝傳感器，并使傳感器與DCS系統(tǒng)相連接，對(duì)高位槽內(nèi)副產(chǎn)物的堆積高度進(jìn)行檢測(cè)。DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采用的是面輥高度優(yōu)先控制的原則，如果高位槽內(nèi)的副產(chǎn)物高度超過(guò)預(yù)設(shè)值，那么DCS系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)提升壓榨機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使高位槽內(nèi)副產(chǎn)物的堆積高度始終保持在預(yù)設(shè)范圍以內(nèi)。

2.2.3 監(jiān)控壓榨機(jī)

DCS系統(tǒng)能夠?qū)赫C(jī)的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)加裝在設(shè)備上的傳感器裝置，對(duì)壓榨機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電流數(shù)值進(jìn)行收集，傳給DCS系統(tǒng)。如果電流超過(guò)正常值，那么DCS系統(tǒng)便會(huì)降低轉(zhuǎn)速，從而使電流保持在額定值以內(nèi)，達(dá)到節(jié)能的效果。

2.2.4 監(jiān)控滲透水箱

糖廠壓榨生產(chǎn)中，滲透水箱的控制是關(guān)鍵，具體涉及兩個(gè)部分，一部分是液位控制，另一部分是溫度調(diào)節(jié)。按照現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)要求，滲透水箱的液位控制優(yōu)先級(jí)高于溫度控制。鑒于此，可利用PID控制器串聯(lián)的方式達(dá)到預(yù)期中的控制效果，有如下控制方法。

一是控制液位。由一個(gè)PID控制器負(fù)責(zé)對(duì)滲透水箱的液位進(jìn)行自動(dòng)化控制，按照預(yù)先設(shè)定好液位高度，DCS系統(tǒng)向PID下發(fā)指令，控制熱水閥門(mén)，從而使水箱液位始終保持在預(yù)先設(shè)定好的高度區(qū)間內(nèi)［4］。

二是控制溫度。另一個(gè)PID負(fù)責(zé)對(duì)滲透水的溫度進(jìn)行控制，按照預(yù)先設(shè)定好的水溫，由DCS系統(tǒng)向PID下發(fā)指令，控制冷水閥的開(kāi)度，以此來(lái)調(diào)節(jié)水溫，使?jié)B透水的溫度始終保持穩(wěn)定。

三是控制水流量。按照實(shí)際生產(chǎn)需要，可以滲透水箱的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，而DCS系統(tǒng)能夠?qū)赫チ康慕y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，據(jù)此對(duì)滲透水用量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。如果壓榨量比較小，那么DCS系統(tǒng)則會(huì)對(duì)滲透水閥的開(kāi)度進(jìn)行控制，降低流量，若是壓榨量比較大時(shí)，則DCS系統(tǒng)會(huì)增大滲透水閥的開(kāi)度，提高滲透水流量，使壓榨量與滲透水的比率保持穩(wěn)定。

3 結(jié)論

綜上所述，壓榨作為糖廠制糖的重要環(huán)節(jié)之一，提高壓榨質(zhì)量，并降低其能耗，顯得尤為必要。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可對(duì)先進(jìn)的DCS系統(tǒng)進(jìn)行合理應(yīng)用。通過(guò)DCS系統(tǒng)不但能夠?qū)赫チ窟M(jìn)行控制，而且還能對(duì)高位槽、滲透水箱等進(jìn)行監(jiān)控，確保壓榨生產(chǎn)安全、高效的進(jìn)行，糖廠的經(jīng)濟(jì)效益隨之顯著提升。