壓榨自動化控制系統(tǒng)在糖廠中的應(yīng)用研究

覃嵩偉

摘要：在糖廠制糖過程中，壓榨機(jī)組的作用十分關(guān)鍵。為了能夠有效提高壓榨質(zhì)量，減少設(shè)備能耗，可以將自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用其中，這樣就可以明顯提高控制生產(chǎn)操作的速率。與傳統(tǒng)人工操作控制食糖生產(chǎn)的模式相比，自動化操控系統(tǒng)不再需要工作人員手動操作，降低了工作負(fù)擔(dān)，節(jié)省了大部分用于聘請員工方面的資金，同時(shí)也會使食糖制造總量明顯提高。因此，了解并全面推廣自動操作系統(tǒng)對糖廠發(fā)展而言具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。對此本文針對糖廠制糖壓榨特點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出自動化控制系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：糖廠;自動化控制系統(tǒng);DCS系統(tǒng);壓榨量;壓榨機(jī)

信息化管理在我國制糖企業(yè)發(fā)展期間起步較晚，與發(fā)達(dá)國家相比仍存在一定的發(fā)展差距。通常情況下，糖廠的自動化發(fā)展水平與技術(shù)設(shè)備密切相關(guān)，設(shè)備精良的糖廠，其自動化生產(chǎn)程度也必然很高。也就是說，自動化控制系統(tǒng)能夠讓糖廠重新煥發(fā)出嶄新活力。但是技術(shù)與裝備的更新?lián)Q代是一項(xiàng)十分漫長的過程，在此期間也需要投入大量的資金。如果能夠?qū)⒆詣踊刂葡到y(tǒng)全面應(yīng)用在糖廠制糖壓榨環(huán)節(jié)中，那么就會使裝備潛能充分發(fā)揮出來，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本與過程損失，在提高勞動生產(chǎn)效率方面具有十分重要的作用，并且自動化技術(shù)的投資較少，見效非常快。

一、糖廠壓榨過程特點(diǎn)分析

在糖廠制糖生產(chǎn)過程中，壓榨是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，因?yàn)閴赫ゾ哂幸欢ǖ奶厥庑?，因此通常會用到體型較大的機(jī)械設(shè)備，這樣的設(shè)備在糖廠整體設(shè)備能耗中的占比較大，并且具備非常大的節(jié)能潛力。壓榨過程看似簡單，實(shí)際上操作流程十分復(fù)雜，壓榨均衡性的好壞，直接影響著后續(xù)煮糖以及澄清等生產(chǎn)工序。通常情況下，糖廠壓榨的基本工藝原則就是“三高一低”，具體就是抽出率、壓榨量以及安全性較高，而能耗較低[1]。但是，目前我國大部分糖廠壓榨設(shè)備的運(yùn)行強(qiáng)度較大，在前后銜接波動的影響下，導(dǎo)致操作參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變動。與此同時(shí)，壓榨設(shè)備的自動化程度不高，對壓榨質(zhì)量的提升造成了嚴(yán)重約束。

現(xiàn)如今，壓榨過程的特點(diǎn)具體包含以下幾點(diǎn)：一方面，壓榨操作負(fù)荷波動較大，穩(wěn)定性較差。受蔗料波動的影響，榨機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整始終無法跟上變化，這也導(dǎo)致榨機(jī)的過榨流程十分不穩(wěn)定，波動問題特別明顯，對壓榨過程的穩(wěn)定性造成了十分嚴(yán)重的影響，同時(shí)也不利于壓榨質(zhì)量的提高。另一方面，當(dāng)壓榨量較多時(shí)，甘蔗原材料無法順利通過壓榨機(jī)，再加上副產(chǎn)物蔗渣中包含著很多水分，所以造成了蔗糖大量流失，嚴(yán)重影響著蔗糖糖分的回收效率。

二、糖廠壓榨自動化控制系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用

為了能夠滿足糖廠“三高一低”的工藝需求，則需要結(jié)合壓榨流程特

點(diǎn)，合理應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)，引進(jìn)先進(jìn)的集散控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)），對壓榨流程實(shí)現(xiàn)自動化控制，在提高糖廠壓榨質(zhì)量的基礎(chǔ)上，來減少生產(chǎn)能耗，為糖廠生產(chǎn)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

（一）DCS系統(tǒng)控制思路

糖廠在實(shí)際壓榨生產(chǎn)過程中，通過利用DCS系統(tǒng)，不僅可以使壓榨量輕松滿足預(yù)期目標(biāo)需求，還可以明顯降低能耗，在提高抽出率的前提下，還可以使壓榨機(jī)始終保持穩(wěn)定、安全運(yùn)行狀態(tài)，DCS控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用思路如下：

1.頂輥控制

影響壓榨機(jī)運(yùn)行安全和抽出率的主要因素就是油壓，而利用DCS系統(tǒng)可以科學(xué)合理地控制油壓，對壓榨設(shè)備中的頂輥起升高度進(jìn)行自動化操控，這樣一來，油壓就可以得到充分發(fā)揮，壓榨機(jī)的受力狀態(tài)也會隨之得到改良。

2.運(yùn)行速度

通過DCS系統(tǒng)對糖廠壓榨設(shè)備的自動化控制，可以為設(shè)備設(shè)定合理的運(yùn)行速度。例如：350t/h的壓榨量，壓榨機(jī)速度要控制在550r/min。如果壓榨量有所下降，那么DCS系統(tǒng)控制壓榨機(jī)的轉(zhuǎn)速也會隨之降低，這樣就可以實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的。

3.出入口管理

在制糖壓榨環(huán)節(jié)中，在壓榨機(jī)間隙與摩擦等諸多方面的影響下，很可能會使出入口被擠開[3]。這時(shí)，開口的比值就會失調(diào)，對頂輥的會造成一定阻礙，甘蔗原料從壓榨機(jī)通過的難度也會大大提升，進(jìn)而強(qiáng)迫生產(chǎn)加速，電流快速上升，能耗也會隨之增大。而應(yīng)用DCS系統(tǒng)，能夠?qū)Τ鋈肟谶M(jìn)行自動化管理，有效解決避免上述問題。

（二）自動化控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

1.控制壓榨量

在構(gòu)建DCS控制系統(tǒng)期間，壓榨量的統(tǒng)計(jì)與控制十分關(guān)鍵。首先，在壓榨量統(tǒng)計(jì)時(shí)，可以將角度傳感器安裝在二級傳輸帶上，以此來收集壓榨量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，隨后再將其傳送給DCS系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，還要讀取當(dāng)前系統(tǒng)的瞬間壓榨量，在二者對比之后完成壓榨量統(tǒng)計(jì)工作。另外，在控制壓榨量過程中，為了能夠使甘蔗原料均衡進(jìn)入到壓榨機(jī)當(dāng)中，可以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間，這樣一來獲得的壓榨量曲線就是直線。在此前提下，調(diào)速電機(jī)就可以保持穩(wěn)定運(yùn)行。

2.監(jiān)管高位槽

在高位槽監(jiān)管期間，可以在每個(gè)槽位的側(cè)面安裝一個(gè)透明玻璃窗口，與此同時(shí)，窗口之外還要安裝傳感器，并將其與DCS系統(tǒng)連接在一起，對高位槽內(nèi)部的副產(chǎn)物堆積高度進(jìn)行檢測[4]。此外，在DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，還可以應(yīng)用高度優(yōu)先控制的原則，如果高位槽內(nèi)的副產(chǎn)物高度超過了預(yù)期設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，那么DCS系統(tǒng)就會自動提高壓榨機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣就可以使高位槽內(nèi)副產(chǎn)物的高度始終保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。

3.監(jiān)控壓榨機(jī)

應(yīng)用DCS系統(tǒng)可以對壓榨機(jī)通過電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在其設(shè)備安裝傳感器裝置，就可以收集壓榨機(jī)運(yùn)行期間的電流值，并傳送到DCS系統(tǒng)當(dāng)中。如果電流值超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，那么DCS系統(tǒng)就會適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速，是電流維持在額定值范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

4.監(jiān)控滲透水箱

在糖廠壓榨生產(chǎn)期間，滲透水箱的控制十分重要，從整體上可以將控制環(huán)節(jié)分為液位控制與溫度調(diào)節(jié)兩部分。根據(jù)糖廠現(xiàn)場生產(chǎn)的實(shí)際要求，滲透水箱需要在液位控制方面高于溫度控制。對此，可以利用PID控制裝置配合串聯(lián)的方式，來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制效果，具體方法如下：一是要控制液位。由其中一個(gè)PID控制器來對滲透水箱內(nèi)的液位進(jìn)行自動化控制，根據(jù)提前設(shè)定好的液位高度，由DCS系統(tǒng)像PID控制器發(fā)送控制質(zhì)量，對熱水閥門進(jìn)行合理控制，以此來確保水箱液位始終保持在提前設(shè)定好的高度區(qū)間當(dāng)中。二是要對溫度進(jìn)行控制。剩余的PID控制器要負(fù)責(zé)對滲透水溫度進(jìn)行掌控，根據(jù)提前設(shè)定好的水溫值來控制冷水閥開度大小，以此來調(diào)節(jié)水溫，保證滲透水的溫度始終保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。三是要對水流量進(jìn)行合理控制，根據(jù)糖廠實(shí)際生產(chǎn)需要，對滲透水箱相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，通過DCS系統(tǒng)可以對壓榨量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以此來實(shí)現(xiàn)滲透水用量的自動化調(diào)節(jié)。如果制糖壓榨量較小，那么DCS系統(tǒng)就會對滲透水閥進(jìn)行合理控制，減少流量。相反，如果壓榨量較大，那么DCS系統(tǒng)就會適當(dāng)增加滲透水閥開度，這樣一來就可以保證滲透水域壓榨量保持在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。

結(jié)束語：

總而言之，作為制糖廠生產(chǎn)期間的重要環(huán)節(jié)，提高壓榨質(zhì)量可以有效降低生產(chǎn)能耗。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要合理應(yīng)用集散控制系統(tǒng)，利用DCS系統(tǒng)不僅可以對壓榨量進(jìn)行合理控制，同時(shí)還能夠保證壓榨生產(chǎn)更加安全、高效，提高糖廠自動化制糖能力，這樣一來糖廠的經(jīng)濟(jì)效益也會大幅度增長。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁賢慧，莫柳珍，駱榮貞.糖廠壓榨工段DCS系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].廣西糖業(yè)，2021（02）：14-17.

[2]汪文忠.淺談糖廠壓榨自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐[J].廣西糖業(yè)，2020（06）：30-31.

[3]羅長斌.自動化、信息化是制糖生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的方向[J].廣西糖業(yè)，2020（05）：35-39.

[4]林?？。S義雙，傅其軍.糖廠壓榨全過程DCS自動控制系統(tǒng)技術(shù)改造[J].輕工科技，2020，36（07）：13-14.