浅谈糖厂压榨自动化控制系统的应用实践

汪文忠

（浙江省食品工业协会，浙江 杭州310004）

1 糖厂压榨过程的特点分析

压榨是糖厂制糖生产中非常重要的环节之一，由于压榨本身所具备的特殊性，所以需要使用体型庞大的机械设备，该设备在糖厂设备能耗中所占的比重较高，具有非常大的节能潜力。压榨是一个看似简单、实则复杂的过程，压榨是否均衡，直接影响之后的澄清、煮糖等工序。“三高一低”是糖厂压榨的基本工艺要求，其中的“三高”具体是指抽出率高、压榨量高、安全性高，“一低”则是指能耗低。然而，国内大部分糖厂的压榨设备运行强度较大，受到前后衔接波动的影响，使得操作参数常常发生变化。同时，压榨设备的自动化程度不高，制约了压榨质量的提升。

目前，压榨过程呈现出如下特点。

一是负荷波动过大、稳定性差。由于蔗料的波动，榨机转速调整无法跟上变化，导致榨机过蔗不稳定，波动明显，影响了压榨过程的稳定性，不利于压榨质量的提升。

二是压榨效率不高。当压榨量比较高时，甘蔗原材料无法顺利从压榨机上通过，加之副产物蔗渣的水分含量较大，造成蔗糖大量损失，影响了糖分的回收率［1］。

2 糖厂压榨自动化控制系统的应用实践

为达到糖厂压榨“三高一低”的工艺要求，应当依据压榨过程的特点，对自动化控制系统进行合理应用，引进技术先进的DCS系统，对压榨工序进行自动化控制，在提高压榨质量的基础上，降低生产能耗，提高糖厂的经济效益。

2.1 DCS系统的控制思路

糖厂压榨生产中，通过DCS系统的应用，不但可以确保压榨量达到预期目标，而且还能使能耗大幅度降低，能够在提高抽出率的前提下，使压榨机组保持安全、稳定、高效的运行状态。DCS的控制思路如下。

2.1.1 控制顶辊

油压影响压榨机的安全和压榨抽出率，通过DCS系统合理控制油压，能够对压榨设备中的顶辊起升高度进行自动控制，由此可以使油压得到充分发挥，压榨机的受力状态随之显著改善［2］。

2.1.2 运行速度

利用DCS系统对压榨设备进行自动控制，能够对设备的运行速度进行合理确定。如压榨量为350t/h时，压榨机的速度控制在550r/min。若是压榨量降低，则DCS系统会控制压榨机转速随之降低，这样便可达到节能降耗的目的。

2.1.3 出入口管理

在压榨生产环节中，受到多方面因素的影响，如压榨机设备的间隙、摩擦等，可能会使出入口被挤开。这样一来，会导致开口的比值失调，由此会对顶辊的起升造成影响，从而增大甘蔗原料从压榨机通过的难度，进而被迫加速，电流上升，能耗增大。通过DCS系统的应用，可以对出入口进行自动化管理，能够有效解决避免上述问题的发生。

2.2 系统的具体应用

2.2.1 压榨量控制

在对DCS系统进行构建的过程中，压榨量的统计与控制是重点环节。

第一，统计。可以将角度传感器安装在二级输送带上实时收集压榨量数据，传给DCS系统。同时，对现有系统的瞬时压榨量进行读取，通过二者的对比完成对压榨量的统计。

第二，控制。对压榨量进行控制时，为精确控制甘蔗原料均衡进入压榨机，可以将统计时间设定为5.0～7.0s，由此得到的压榨量曲线为直线，在这一前提下，调速电机能够达到平稳的运行状态［3］。

2.2.2 监控高位槽

在对高位槽进行监控的过程中，可以在每个槽的侧面加装一个透明的玻璃窗口，同时，在窗口外安装传感器，并使传感器与DCS系统相连接，对高位槽内副产物的堆积高度进行检测。DCS系统设计时，采用的是面辊高度优先控制的原则，如果高位槽内的副产物高度超过预设值，那么DCS系统便会自动提升压榨机的转速，从而使高位槽内副产物的堆积高度始终保持在预设范围以内。

2.2.3 监控压榨机

DCS系统能够对压榨机的电流进行实时监控，通过加装在设备上的传感器装置，对压榨机运行时产生的电流数值进行收集，传给DCS系统。如果电流超过正常值，那么DCS系统便会降低转速，从而使电流保持在额定值以内，达到节能的效果。

2.2.4 监控渗透水箱

糖厂压榨生产中，渗透水箱的控制是关键，具体涉及两个部分，一部分是液位控制，另一部分是温度调节。按照现场的生产要求，渗透水箱的液位控制优先级高于温度控制。鉴于此，可利用PID控制器串联的方式达到预期中的控制效果，有如下控制方法。

一是控制液位。由一个PID控制器负责对渗透水箱的液位进行自动化控制，按照预先设定好液位高度，DCS系统向PID下发指令，控制热水阀门，从而使水箱液位始终保持在预先设定好的高度区间内［4］。

二是控制温度。另一个PID负责对渗透水的温度进行控制，按照预先设定好的水温，由DCS系统向PID下发指令，控制冷水阀的开度，以此来调节水温，使渗透水的温度始终保持稳定。

三是控制水流量。按照实际生产需要，可以渗透水箱的相关参数进行设置，而DCS系统能够对压榨量的统计数据进行实时控制，据此对渗透水用量进行自动调节。如果压榨量比较小，那么DCS系统则会对渗透水阀的开度进行控制，降低流量，若是压榨量比较大时，则DCS系统会增大渗透水阀的开度，提高渗透水流量，使压榨量与渗透水的比率保持稳定。

3 结论

综上所述，压榨作为糖厂制糖的重要环节之一，提高压榨质量，并降低其能耗，显得尤为必要。为实现这一目标，可对先进的DCS系统进行合理应用。通过DCS系统不但能够对压榨量进行控制，而且还能对高位槽、渗透水箱等进行监控，确保压榨生产安全、高效的进行，糖厂的经济效益随之显著提升。