制糖工艺中集散控制系统（ DCS）工艺应用

制糖工艺中集散控制系统（ DCS）工艺应用

张飞龙

广西盛誉糖机制造有限责任公司 广西 南宁 530000

摘要：制糖业是社会发展中不可缺少的基础工业，传统糖厂依赖于工人经验和手动操作，无法保障糖的各项指标满足相关要求，导致糖品不稳定。由于自动化水平低，人员操作设备的波动，导致制糖工艺各个环节匹配差，极易出现设备空转、生产堆积、糖分提取率低、安全事故等问题。但随着集散控制系统（DCS）在糖厂应用，提高了制糖行业的自动化水平和工艺水平，促进了制糖工业发展。因此，本文重点阐述了集散控制系统在制糖工艺中的应用。

关键字：制糖；工艺；自动；DCS；系统

1.制糖工艺技术的优点

1.1可以有效提升制糖的生产效率

由于光照、海拔、土壤等自然环境在我国区域之间的差别大，导致甘蔗的色素含量差异大，为了将色素含量降至最低，糖厂在蔗汁澄清过程中会通过添加适量亚硫酸和石灰（亚硫酸法）的方式，形成亚硫酸钙来吸附色素，达到生产指标。同时，为了顺利实现对清净蔗汁脱色漂白，在糖浆硫熏期间，工人还会加入适当的二氧化硫。此外，在整个澄清工段，工人还会将非糖类物质（有机、无机、不含氮）进行分类提取。因此，在糖汁澄清中，相比借助于传统的工人经验值和抽样化验值，DCS借助各种传感器和仪器仪表现场采集制糖工艺的各种技术参数指标，并合理利用它们作为提取糖分的重要依据，可以大大提高制糖工艺的效率。

1.2可以促进制糖煮炼工作的顺利进行

大家都知道，判断甘蔗成熟度与还原糖的水平是分不开的。当甘蔗不成熟或太成熟时，甘蔗的还原糖含量就会呈现高态，在这时工人就会减少加工过程中添加的石灰量。但是，实际生产发现，操作人员的实际经验和操作方法都会直接影响制糖的煮炼工作和工作效率。但是，如果通过借助制糖工艺的技术参数，可以让自动控制系统在操作期间严格按照相关参数完成制糖工作，从而使糖的质量达到相关要求。

集散控制系统（DCS）概述

2.1概述

集散控制系统主要是使用工控机、下位子系统、仪器仪表等设备来完成相关在线数据的收集、传送和自动化控制的。DCS的工控机又叫上位机，下位子系统称为下位机。在上位机里实现的自动控制算法是集散控制能够实现自动控制的理论依据，它可以协调各个工艺段的生产速度，提高生产工艺指标。制糖厂在进行压榨、煮糖、提炼工作时，通过应用DCS自动控制系统，可以全面地对制糖设备生产的过程进行监控集中管理和分散控制，降低手动操作的弊端，确保糖厂安全、高效地完成生产任务。

2.2应用DCS的重要性

2.2.1 DCS在甘蔗预处理中的应用

对甘蔗进行预处理，压榨设备组的DCS对输送机转速、粉碎机、轴承温度、渗透水液位高度等进行监控和控制。糖厂在对甘蔗进行粉碎时，不均匀的生产是极易出现的，它会直接造成甘蔗粉碎状况较差和甘蔗板带出现损坏，直接影响制糖的产量。在甘蔗压榨期间，DCS将对压榨机的电流、轮辊转速和甘蔗原料进行检测，并按照压榨数量来自动调节控制甘蔗带的速度，从而使进榨的生产保持平衡。比如，如果压榨机速度太慢或者电流太高，系统会自动开启调节模式，使甘蔗的进料与生产要求保持一致。因此，将DCS应用在压榨过程中，可以规避手动操作的缺点，实现自动调节，防止设备过载运行，进一步保证设备工作期间的安全、稳定性。

2.2.2 DCS可以有效保护相关设备

压榨设备组有一个重要的参数，即轮辊轴承温度。在设备运行中，轮辊轴承温度非常关键，它可以保证设备的安全、稳定运行。如果在生产过程中，轴承温度一直都比较高，则会出现轴承过度磨损问题，从而造成安全隐患。而通过应用DCS控制系统，可以将温度传感器安装在压辊的两侧，以实时监控轴承的温度。当轴承温度达到设定报警值时，系统将会自动将润滑油添加给轴辊系统，从而防止设备出现过度磨损，不仅可以减轻轴辊热量，还可以满足轴滚子的润滑要求，从而使设备在生产期间安全稳定地运行。

2.2.3 DCS可以达到节能环保的目的

将DCS应用在压煮炼糖的环节中，可以最大限度确保甘蔗传送带运输过程的平衡和压榨设备组、传送泵的稳定、高效运行，提升糖的提取率，并最大限度减少甘蔗渣的糖含量。另外，它可以长时间确保生产的平衡和稳定，因此可以最大限度降低水、电等能源的消耗，实现节能减排的目标。

3.DCS在糖厂压榨工段中的实际应用

3.1 DCS在压榨工序中的应用

在制糖工艺中，压榨是非常关键的工序，甘蔗的使用量能否达到平衡，直接关系着制糖厂的能源消耗。因为压榨车间需要的电力能耗在制糖总能源消耗中占到60％左右，再加上负荷波动比较频繁，导致整个制糖厂的电力能源负荷大大增加。如果每天处理4千吨甘蔗，每小时的电能消耗大概在5千度，而压榨过程占的电能消耗大概在3千度。如果在此期间负荷出现波动，峰值负荷将增加至（0.5〜1.2）千度，从而造成整个工厂电力能源供给不足，甚至发生停机事件。

因此，为了使企业保持均衡生产，首先要处理负荷波动的问题。而在压榨车间使用集散控制系统（DCS）来控制压榨负荷是非常可行的方法。因为压榨车间的生产流程和控制过程具备较高的复杂性，因此可以利用DCS中的工控机、通讯网络、底层数据采集设备、自动控制子系统和先进控制算法，对现场数据进行收集和处理，并且可以对在线对子系统设备数据进行修改。

3.2 DCS在压榨车间的应用原理

压榨车间通常设置有多个子系统。可以通过有效整合子系统，实现对压榨过程的整体DCS控制，达到均匀自动控制压榨和渗透水温度、流量；自动检测机械连锁、轴承温度等。此外，通过比对DCS系统自动控制和手动控制压榨量发现，DCS系统在压榨过程可以确保平衡压榨。DCS的主要控制指标为：输送带中甘蔗的计量误差控制在1.0％以内，精度值控制在1.0％以内，渗透水流量精度值控制在0.1％以内，温度误差控制在1.0％以内。为实现该控制指标，利用核子秤完成甘蔗流量的检测工作，并构建相应的数学模型；使用科学的控制算法完成计算，完成均衡控制甘蔗的进榨；使用流量计完成检测任务，并完成对渗透水箱液位和流量的计算工作，防止水箱被抽干或者过满现象，实现对渗透水温度和流量进行精准控制。因此，将DCS应用在压榨糖环节，可以使压榨的糖量得到提高，并降低蔗渣的水分含量，防止设备发生故障，实现提高企业生产效率的目的。

3.3 DCS在压榨车间的应用

与老式设备相比，节能模式是根据相关国家新标准来设定的，需要压榨的甘蔗计量可以通过自动控制系统进入压榨机，当甘蔗不均匀时，可以自动控制电机转速，来达到均匀压榨的目的。通过DCS的调节功能，压榨设备的电机转速可以达到固料水层高度以及甘蔗层厚度要求，从而使渗透期间保持均匀渗透和稳定的负荷，以保障甘蔗的出糖率，降低甘蔗渣中的水分含量。另外，通过调节渗透水的比例和水温，确保甘蔗层中水可以均匀渗透，保证压榨设备的负荷和抽水泵的稳定，实现节能降耗的目的，因为在制糖过程中，产品单位耗能比较高，而使用DCS，可以大大提升能源效率，提高制糖企业的经济效益。

结束语

将DCS自动化控制系统应用在制糖过程中，可以最大程度上降低能源消耗和工艺实现难度，并将生产效率大大提高。通过实践发现，该系统在运行过程中，稳定性高，应用效果良好，它不单单可以使生产过程的安全性得到提升，还达到国家规定的甘蔗汁提纯要求，并且可以使甘蔗渣中的糖含量得到进一步降低，使糖的压榨效率得到全面提升。

参考文献：

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