摘 要：本文主要以緬甸某公司7000噸/日甘蔗制糖及自備電廠項目為例，首先對甘蔗制糖的工藝進行了簡單的概述，然后對各個工段進行深入分析，結(jié)合自動化控制需求，編寫控制策略，突破控制難點，最后對發(fā)電過程的控制進行了詳細描述。該項目投運后運行良好，為客戶提高了經(jīng)濟效益。
一、概 述
食糖是天然甜味劑，是人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?，同時也是飲料、糖果、制藥等含糖食品中不可或缺的原料。杭州優(yōu)穩(wěn)作為國內(nèi)領(lǐng)先的自動化設(shè)備供應(yīng)商，能夠很好的滿足甘蔗制糖行業(yè)各個工段的監(jiān)控要求，有效提高制糖企業(yè)的生產(chǎn)效率與競爭力。下面以緬甸某公司7000噸/日甘蔗制糖及自備電廠項目為例，對UW500 DCS在制糖行業(yè)的實際應(yīng)用進行介紹。
二、工藝簡介
總體來看，甘蔗制糖的基本步驟分為：原料→提汁→澄清→蒸發(fā)→煮糖與結(jié)晶→分蜜→干燥→篩分→包裝→貯藏。
三、制糖控制方案
3.1 提 汁
從甘蔗中提取蔗汁主要有壓榨法與滲出法兩種：
1） 壓榨法
在壓榨法提汁生產(chǎn)過程中，為了實現(xiàn)蔗料的平衡輸送和均衡壓榨，需要自動調(diào)節(jié)的項目包括：
輸蔗帶速度調(diào)節(jié)
根據(jù)第1座高位槽的料位高度，自動調(diào)節(jié)三級輸蔗帶速度，杜絕空槽或漲槽的現(xiàn)象。各臺輸蔗帶的速度將按隨動的原理協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)，保持進蔗量的均衡。
壓榨機轉(zhuǎn)數(shù)自動調(diào)節(jié)
壓榨機列的自動調(diào)節(jié)是靠保持各高位槽穩(wěn)定料位來實現(xiàn)，第1座壓榨機根據(jù)榨量要求保持某一固定轉(zhuǎn)速，由三級帶的調(diào)速維持高位槽的料位穩(wěn)定，保證均衡進榨。2－6座壓榨機是靠自身的瞬時調(diào)速來穩(wěn)定各自高位槽的料位，從而保證通過各榨機的蔗層厚度均勻，達到高榨、高抽出、低負荷的目的。
滲透水比例調(diào)節(jié)
根據(jù)壓榨量及合理的滲透比，調(diào)節(jié)清水泵出口閥門開度，調(diào)節(jié)清水流量，使?jié)B透水保持在最佳值。清水箱、混汁箱水位調(diào)節(jié)分別以調(diào)節(jié)熱水閥的開度，保持清水箱水位；調(diào)節(jié)混汁泵出口流量來保持混汁箱的液位。
清水箱水溫自動調(diào)節(jié)
調(diào)節(jié)進入清水箱的冷水閥門開度，調(diào)節(jié)清水箱內(nèi)水溫，基本保持要求的溫度。
混合汁液位－流量控制
自動根據(jù)汁池的液位變化自動調(diào)節(jié)流量，以保證汁池的液位不至于滿溢或抽空。
連鎖保護系統(tǒng)
各級輸蔗帶、齒耙機、榨機列連鎖關(guān)停，保證任何一臺設(shè)備在任何情況下停機時，前面的齒耙機和輸蔗帶立即隨停。
2）滲出法
滲出汁pH值的控制
在滲出過程中，為了防止糖分的轉(zhuǎn)化，一般要把滲出汁的pH值調(diào)整在6.0～6.5范圍。系統(tǒng)根據(jù)輸蔗機的蔗量負荷比例控制加灰量，以維持滲出汁的pH值在合適范圍。
滲出汁溫度控制
通過調(diào)節(jié)蒸汽閥門實現(xiàn)對滲出汁溫度的控制。
滲透水量控制
依據(jù)輸蔗量，按比例對滲透水注加量的閥門進行調(diào)節(jié)。
3.2 澄 清
預(yù)加灰控制系統(tǒng)
pH值控制：即按預(yù)灰桶出口糖汁的pH值控制加灰量。
預(yù)灰比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)：按糖汁流量控制加入石灰乳量。
主加灰自動控制系統(tǒng)
配比自動控制：將預(yù)灰過程同主灰過程放在一起考慮，即設(shè)計一套公用的配比調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
石灰乳濃度的測量。
蔗汁加熱中和控制系統(tǒng)
蔗汁加熱的溫度控制：通過調(diào)節(jié)蒸汽閥門開度控制加熱量。
蔗汁的pH值控制：通過控制加入糖汁中的二氧化硫氣體量（或磷酸量）或者控制加入糖汁中的石灰乳量來達到調(diào)節(jié)糖汁pH值的目的。中和過程純度提高率、色值和過程速度三目標的最優(yōu)化控制。
一碳飽充
I罐按比例控制，II罐按pH值控制。
II罐出口糖汁pH值控制。
pH值串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)：I罐按pH值控制，并且I罐出口的pH值作為副參數(shù)、II罐出口pH值作為主參數(shù)，串級調(diào)節(jié)二氧化碳閥門開度，使II罐出口糖汁堿度滿足工藝要求。
二碳飽充
以二碳罐糖汁出口pH值控制飽充過程。
考慮鈣鹽含量的pH控制系統(tǒng)。
飽充罐入口、出口糖汁pH值串級調(diào)節(jié)。
根據(jù)糖汁的電導(dǎo)率控制二碳飽充過程。
3.3 蒸 發(fā)
熱水平衡箱液位控制
糖漿平衡箱液位控制
稀汁罐液位控制
三效汁汽壓力控制，四、五效汁汽壓力及真空控制
進蒸發(fā)罐稀汁流量控制
一、二、三、四、五效蒸發(fā)罐液位控制
五效糖漿濃度控制
蒸發(fā)時間控制
3.4 煮 煉
真空度、蒸汽壓力、入料濃度和溫度協(xié)調(diào)穩(wěn)定控制
糖膏的對流控制
過飽和度的控制
入料溫度的控制
入料濃度控制
卸糖濃度控制
3.5 干 燥
熱空氣溫度控制系統(tǒng)
干燥器內(nèi)壓力自動控制系統(tǒng)
干燥控制系統(tǒng)
四、自備電廠控制方案
循環(huán)流化床鍋爐的控制軟件
主蒸汽母管壓力控制軟件
建立智能化的負荷分配系統(tǒng)；
以主蒸汽壓力穩(wěn)定為核心，調(diào)節(jié)燃料量和風(fēng)量；
床溫主要依靠煤量和風(fēng)量來調(diào)節(jié)；
主蒸汽壓力的偏差對調(diào)節(jié)回路加以修正。
床層溫度控制軟件
床層壓力控制軟件
主汽壓力控制軟件
一次風(fēng)量控制軟件
CFB鍋爐一次風(fēng)至少發(fā)揮了4個方面的作用：
（1）流化狀態(tài)的建立取決于一次風(fēng)量；
（2）床溫的高低受到一次風(fēng)量變化的明顯影響；
（3）床料在密相區(qū)內(nèi)實現(xiàn)良好的流態(tài)化燃燒取決于一次風(fēng)量；
（4）床壓的高低受到一次風(fēng)量一定程度的影響。
UWNTEK系統(tǒng)對于一次風(fēng)控制的解決方案是:
（1）根據(jù)負荷指令來確保一次風(fēng)量和給煤量匹配，并且實現(xiàn)雙交叉燃燒控制，即加負荷時先加風(fēng)后加煤，減負荷時先減煤后減風(fēng)。
（2）采用專家智能控制系統(tǒng)軟件小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)床溫（一般為風(fēng)量的0-5%范圍內(nèi)），既確保鍋爐穩(wěn)定燃燒，又確保床溫控制在850-950℃范圍內(nèi)。
二次風(fēng)量控制軟件
二次風(fēng)要確保從密相區(qū)逸出的可燃物在稀相區(qū)（懸浮段）得到進一步的富氧燃燒。
UWNTEK系統(tǒng)對二次風(fēng)控制的解決方案是：
（1） 確保煙氣含氧量在3-5%范圍內(nèi)；
（2） 包括一、二次風(fēng)在內(nèi)的總風(fēng)量應(yīng)當和料量匹配，同時滿足負荷指令的要求。并且要求二次風(fēng)以實現(xiàn)雙交叉控制：實現(xiàn)加負荷時先加風(fēng)后加料，減負荷時先減料后減風(fēng)。
播煤風(fēng)風(fēng)量控制軟件
爐膛壓力控制軟件
石灰石流量控制軟件
啟動點火控制軟件
目前，大多數(shù)CFB鍋爐采用了先進的床下點火技術(shù)：
在左右一次風(fēng)室各設(shè)置一支油槍；通常設(shè)置冷卻風(fēng)來把油槍出口溫度控制在850°C以下；為了安全，應(yīng)當設(shè)置點火油槍的火焰監(jiān)視系統(tǒng)。
UWNTEK 系統(tǒng)對CFB鍋爐點火控制的解決方案是：
在保證爐膛負壓為50—100pa的條件下，啟動一次風(fēng)機，由 UWNTEK 系統(tǒng)控制一次風(fēng)門開度使得床料逐步流化。然后按照預(yù)定的點火溫升曲線，投油燃燒。當爐膛溫度超過500-550°C以上時,可以投料燃燒。
汽包水位控制軟件
主蒸汽溫度控制軟件
實施先進的“信息化帶動工業(yè)化”戰(zhàn)略，“全廠一體化”解決方案：
模擬量控制系統(tǒng)（MCS）的控制軟件
順序控制系統(tǒng)（SCS）的控制軟件
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）的控制軟件
爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）的控制軟件
汽機數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）的控制軟件
汽機保護系統(tǒng)（ETS）的控制軟件
電氣控制系統(tǒng)（ECS）的控制軟件
五 結(jié)束語
浙大優(yōu)穩(wěn)UW500 DCS系統(tǒng)采用最新的工業(yè)IT技術(shù)，以貼近行業(yè)用戶的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和聚焦行業(yè)需求的增值服務(wù)，具有高度的可靠性、穩(wěn)定性、安全性、開放性，十分適合于甘蔗制糖的監(jiān)視與控制，此項目成功投運，并得到用戶的認可。
