淺談糖廠壓榨自動化控制系統的應用實踐

汪文忠

（浙江省食品工業協會，浙江 杭州310004）

1 糖廠壓榨過程的特點分析

壓榨是糖廠制糖生產中非常重要的環節之一，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械設備，該設備在糖廠設備能耗中所占的比重較高，具有非常大的節能潛力。壓榨是一個看似簡單、實則復雜的過程，壓榨是否均衡，直接影響之后的澄清、煮糖等工序。“三高一低”是糖廠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，國內大部分糖廠的壓榨設備運行強度較大，受到前后銜接波動的影響，使得操作參數常常發生變化。同時，壓榨設備的自動化程度不高，制約了壓榨質量的提升。

目前，壓榨過程呈現出如下特點。

一是負荷波動過大、穩定性差。由于蔗料的波動，榨機轉速調整無法跟上變化，導致榨機過蔗不穩定，波動明顯，影響了壓榨過程的穩定性，不利于壓榨質量的提升。

二是壓榨效率不高。當壓榨量比較高時，甘蔗原材料無法順利從壓榨機上通過，加之副產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 糖廠壓榨自動化控制系統的應用實踐

為達到糖廠壓榨“三高一低”的工藝要求，應當依據壓榨過程的特點，對自動化控制系統進行合理應用，引進技術先進的DCS系統，對壓榨工序進行自動化控制，在提高壓榨質量的基礎上，降低生產能耗，提高糖廠的經濟效益。

2.1 DCS系統的控制思路

糖廠壓榨生產中，通過DCS系統的應用，不但可以確保壓榨量達到預期目標，而且還能使能耗大幅度降低，能夠在提高抽出率的前提下，使壓榨機組保持安全、穩定、高效的運行狀態。DCS的控制思路如下。

2.1.1 控制頂輥

油壓影響壓榨機的安全和壓榨抽出率，通過DCS系統合理控制油壓，能夠對壓榨設備中的頂輥起升高度進行自動控制，由此可以使油壓得到充分發揮，壓榨機的受力狀態隨之顯著改善［2］。

2.1.2 運行速度

利用DCS系統對壓榨設備進行自動控制，能夠對設備的運行速度進行合理確定。如壓榨量為350t/h時，壓榨機的速度控制在550r/min。若是壓榨量降低，則DCS系統會控制壓榨機轉速隨之降低，這樣便可達到節能降耗的目的。

2.1.3 出入口管理

在壓榨生產環節中，受到多方面因素的影響，如壓榨機設備的間隙、摩擦等，可能會使出入口被擠開。這樣一來，會導致開口的比值失調，由此會對頂輥的起升造成影響，從而增大甘蔗原料從壓榨機通過的難度，進而被迫加速，電流上升，能耗增大。通過DCS系統的應用，可以對出入口進行自動化管理，能夠有效解決避免上述問題的發生。

2.2 系統的具體應用

2.2.1 壓榨量控制

在對DCS系統進行構建的過程中，壓榨量的統計與控制是重點環節。

第一，統計。可以將角度傳感器安裝在二級輸送帶上實時收集壓榨量數據，傳給DCS系統。同時，對現有系統的瞬時壓榨量進行讀取，通過二者的對比完成對壓榨量的統計。

第二，控制。對壓榨量進行控制時，為精確控制甘蔗原料均衡進入壓榨機，可以將統計時間設定為5.0～7.0s，由此得到的壓榨量曲線為直線，在這一前提下，調速電機能夠達到平穩的運行狀態［3］。

2.2.2 監控高位槽

在對高位槽進行監控的過程中，可以在每個槽的側面加裝一個透明的玻璃窗口，同時，在窗口外安裝傳感器，并使傳感器與DCS系統相連接，對高位槽內副產物的堆積高度進行檢測。DCS系統設計時，采用的是面輥高度優先控制的原則，如果高位槽內的副產物高度超過預設值，那么DCS系統便會自動提升壓榨機的轉速，從而使高位槽內副產物的堆積高度始終保持在預設范圍以內。

2.2.3 監控壓榨機

DCS系統能夠對壓榨機的電流進行實時監控，通過加裝在設備上的傳感器裝置，對壓榨機運行時產生的電流數值進行收集，傳給DCS系統。如果電流超過正常值，那么DCS系統便會降低轉速，從而使電流保持在額定值以內，達到節能的效果。

2.2.4 監控滲透水箱

糖廠壓榨生產中，滲透水箱的控制是關鍵，具體涉及兩個部分，一部分是液位控制，另一部分是溫度調節。按照現場的生產要求，滲透水箱的液位控制優先級高于溫度控制。鑒于此，可利用PID控制器串聯的方式達到預期中的控制效果，有如下控制方法。

一是控制液位。由一個PID控制器負責對滲透水箱的液位進行自動化控制，按照預先設定好液位高度，DCS系統向PID下發指令，控制熱水閥門，從而使水箱液位始終保持在預先設定好的高度區間內［4］。

二是控制溫度。另一個PID負責對滲透水的溫度進行控制，按照預先設定好的水溫，由DCS系統向PID下發指令，控制冷水閥的開度，以此來調節水溫，使滲透水的溫度始終保持穩定。

三是控制水流量。按照實際生產需要，可以滲透水箱的相關參數進行設置，而DCS系統能夠對壓榨量的統計數據進行實時控制，據此對滲透水用量進行自動調節。如果壓榨量比較小，那么DCS系統則會對滲透水閥的開度進行控制，降低流量，若是壓榨量比較大時，則DCS系統會增大滲透水閥的開度，提高滲透水流量，使壓榨量與滲透水的比率保持穩定。

3 結論

綜上所述，壓榨作為糖廠制糖的重要環節之一，提高壓榨質量，并降低其能耗，顯得尤為必要。為實現這一目標，可對先進的DCS系統進行合理應用。通過DCS系統不但能夠對壓榨量進行控制，而且還能對高位槽、滲透水箱等進行監控，確保壓榨生產安全、高效的進行，糖廠的經濟效益隨之顯著提升。