制煉糖過程中壓榨工段自控系統應用分析

胡純亮

（廣州華糖食品有限公司，廣東廣州 510760）

0 引言

隨著我國社會經濟的發展，甘蔗制糖作為一項重要產業，發揮著越來越重要的作用。在糖廠壓榨提汁過程中，需要滿足蔗渣糖度、蔗汁抽出率、生產安全率等控制指標。傳統的壓榨采用人工操作方式，由于生產自動化水平不高，引起設備運轉不穩定、入蔗不平衡等問題，導致生產中設備耗能大，安全率低，抽出率低等問題。自動控制系統在糖廠制煉糖壓榨工段的應用，能有效解決人工操作的缺陷，確保制糖工業高效、節能生產。結合實際工作經驗，探討自控系統在糖廠制煉煮糖壓榨工段的應用。

1 自動控制系統概述

自動控制系統通過利用計算機、網絡通信、儀表等關鍵技術進行數據在線采集、傳輸及自動控制等。在糖廠制煉煮糖壓榨工段，通過自動控制系統的應用，實現壓榨生產過程全方位監控，減少人工操作存在的缺陷，實現糖廠制糖工業安全、高效、節能的生產目的。在糖廠制煉煮糖中，壓榨機組自控系統主要包括壓榨機組轉速、壓榨機軸承溫度以及高位槽料位等裝置的控制。

2 自動控制系統應用的重要性

甘蔗預處理是入槽后，通過蔗帶輸送和撕解機破碎完成，在此階段易產生生產不均，導致甘蔗破碎度差、蔗帶板出現破損等問題，從而影響生產。在進榨生產過程中，通過引入自控系統，檢測榨機電流和蔗料量，并根據榨量定值進行蔗帶速度的自動控制，確保進榨生產的均衡。例如，在制煉煮糖中，如果出現榨機轉速過慢、電流過高，系統將自動調節蔗料量，確保蔗料量滿足生產要求。此外，系統還可以自動檢測蔗料，自動調節蔗帶速度，確保生產榨量的均衡。因此，糖廠制煉煮糖壓榨工段自動控制系統的應用，可以有效避免人工控制的不穩定性，避免設備出現超負荷運行，確保設備運行的穩定性。

轉速是壓榨機組自控系統的重要組成部分，壓榨機軸承溫度是確保設備穩定運行的關鍵因素。若溫度過高，會導致軸承出現磨損，進而產生安全隱患。使用自動控制系統，可以在榨輥兩側安裝溫度探測儀，對軸承溫度進行實時監測，當溫度達到報警定值時，系統自動給軸輥系統加油潤滑，避免設備磨損，不僅可以緩解軸輥發熱問題，而且可以滿足軸輥潤滑的需求，保證設備安全穩定運行。

此外，在糖廠制煉煮糖壓榨工段，自控系統的應用還可以保證蔗帶運輸作業的均衡性，以及壓榨機組、輸送泵運轉的穩定性，提高壓榨生產抽出率，降低蔗渣的糖度。另外，由于能夠長期維持生產均衡性和穩定性，可有效地節省水、電、熱等能耗，達到節能降耗的目的。

3 糖廠制煉煮糖壓榨工段自控系統的應用

以某大型制糖企業為例，通過企業調研，根據企業實際狀況，確保各項目標和各種指標的同時，結合制糖技術，在壓榨車間制糖節能生產中應用DCS（Distributed Control System）自動系統，即分布式控制系統。

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的能耗及壓榨生產的抽出率。由于壓榨車間用電負載較大，約占糖廠總負載的60%，且因負荷波動頻繁而增加全廠用電負載。以日榨4000 t 的糖廠為例。其每小時耗電約5000 kW·h，壓榨約占3000 kW·h，如出現負荷波動，用電負載峰值就會增到（500～1200）kW·h（圖1），導致全廠供電不足而停機。因此，要確保企業的均衡生產，首先要解決負荷波動問題。壓榨車間DCS自動系統是控制壓榨負荷的最有效辦法。由于壓榨車間生產工序及控制過程較為復雜，故通過自動控制系統中計算機網絡、現場總線、模糊控制等先進技術的應用，利用現場可編程控制器等進行設備數據采集、處理，且在線修改可編程控制器參數，體現了DCS 自動控制系統在壓榨車間的應用。

圖1 DCS 自控負載變化與人工控制曲線

DCS 自動系統在壓榨車間的應用機理：壓榨車間共設置14個子系統，通過對子系統的有效整合，實現整個壓榨過程DCS控制，實現均衡入榨、壓、滲透水溫度的自動控制，機械連鎖自動控制、軸承溫度自動檢測等過程管理。如圖2 所示，通過DCS 自控與人工控制的榨量起伏對比發現，DCS 能確保整個壓榨量的均衡。DCS 自控系統主要控制指標包括：輸送帶甘蔗計量誤差應小于±1.0%，精度值應<±1.0%，滲透水流量精度值<±1.0%，溫誤差<±1.0°C。計算方法是采用核子秤進行甘蔗流量檢測，并建立模型，采用先進控制算法進行計算，實現甘蔗進榨的均衡控制，同時采用流量計進行檢測、并進行滲透水箱的液位和流量計量，避免水箱出現抽空、滿溢，實現滲透水溫度、流量的自動控制。因此，制煉煮糖壓榨工段自控系統的應用，大大提高了壓榨回收率，降低了蔗渣水分，避免設備發生故障，提升生產效率，為企業創造更多的經濟效益。

圖2 人工控制與DCS 自控榨量曲線

在壓榨車間使用DCS 自動控制系統，相對于傳統的設備，其節能方式是在設定的標準下，壓榨甘蔗的計量能自動進入榨機的甘蔗量，當入料甘蔗出現不勻時，可自動調節電機轉速，以確保進榨均勻。通過自動調節功能，壓榨機的轉速能夠滿足固料位高度和甘蔗層的厚度，確保滲透過程均勻和負荷平穩，以提高制糖生產的抽出率，減少甘蔗渣的水分。此外，通過滲透水的比例、水溫的調節，使甘蔗層均勻滲透水，確保壓榨機負荷、泵送量的穩定性，達到節約能源，提高榨蔗量的作用，對電能消耗較大的制糖企業，具有良好的應用效果。

4 結語

在制糖過程中使用DCS 系統，可節省能源，減輕人工勞動強度，大大提高生產效率。通過實例分析和實踐證明，該系統在實際運行中較為穩定，具有良好的應用效果，不僅可以大大提升生產的安全性，滿足蔗汁抽出率要求，而且能降低蔗渣糖度，提升壓榨效益。