[01119080]甘蔗糖厂无核源均匀压榨（DCS）控制系统研发

一、项目研发来源及背景 项目技术属广东省科技计划科技成果转化启动项目“甘蔗糖厂无核源均匀压榨（DCS）控制系统研发”的研究成果。 长期以来,甘蔗糖厂压榨甘蔗的生产过程主要是由人工控制,甘蔗从喂蔗台进入蔗槽开始就难以保证均匀输送,造成用电设备负荷波动大,甚至导致设备故障,影响生产安全率。同时,由于进榨均衡度低,影响糖分抽出;另外蔗渣水分高会造成锅炉燃烧不充分,导致燃料消耗率高。为了解决均衡进榨自动控制问题,近年来不少甘蔗制糖企业引入了以核子秤作为榨蔗量计量的均衡进榨自动控制系统,降低了岗位劳动强度,甘蔗进榨更均衡。但把具有放射性的核子秤作为均衡进榨自动控制系统的核心设备也具有明显的缺陷：首先是放射性物质存在核污染问题无法回避,核源的安全管理成本高。其次,在原理上核子秤对榨蔗量的计量始终只能是“近似值”,有时会存在较大误差,这必然影响均衡进榨自动控制的效果。因此,糖业企业迫切需要一种运行成本低、计量准确、环保安全的蔗料量计量装置作为均衡进榨自动控制系统的核心组成。鉴于甘蔗制糖行业的需求,我们开发了“甘蔗糖厂无核源均匀压榨（DCS）控制系统”,并不断优化。 二、项目主要研发内容及主要技术指标 （一）本项目主要研究开发内容 1、无核源蔗料计量系统的改造,取代现有的“核子秤”计量方法,避免核源（放射物）对环境的污染和对操作人员的伤害（风险）; 2、建立均匀进榨控制系统的数学模型,实现均匀进榨,提高生产安全率; 3、建立均衡压榨控制系统数学模型,实现压榨过程的均匀控制,既提高生产安全率,又提高压榨抽出率; 4、建立渗透水量对蔗比率、渗透水量、压榨机辊升、压榨抽出率等参数的数学模型,实现压榨抽出率与清汁浓缩的优化控制,实现渗透水量的优化控制,使压榨抽出率及下工段蒸发浓缩能耗达到最优点; 5、利用网络技术,实现压榨生产过程的实时数据异地共享。 （二）本项目达到的主要技术经济指标 1、无核源蔗料（进榨）计量精度：±1.0%; 2、均衡进榨控制精度：±2.0%SP/min,±1.0%SP/h; 3、蔗渣转光度平均降低0.2; 4、“甘蔗糖厂无核源均匀压榨DCS控制系统”推广10套。 三、项目实施选择的技术路线和关键技术的先进性和创新性评述 1)“无核”取代了“有核”蔗丝计量,属全国首创,其特点为： （1）环保安全、清洁生产,避免核污染和核伤害; （2）核子秤的维护管理成本通常0.5～1.5万元/年,受环保局、卫生局、公安局等机构监管,相比核子秤,其维护管理成本,制糖企业自己管理即可; （3）直接称量取代间接测量,计量精度高达±1%,稳定性好,可长期运行; （4）结构精巧,安装方便,与蔗带浑然一体,无须增加或改动过多的设备而增加成本和使用风险。 2)渗透水是根据蔗料量实时添加,其特点为： （1）稳定渗透效果,利于提高抽出率、降低蔗渣水分和能耗; （2）自动判断并决定是否停渗透水泵,降低工人劳动强度,防止误操作,节约热能; （3）变频调节,节约电能且控制稳定。 3)远程操控,其特点为： （1）基于“工业以太网”和“Internet”技术,易于扩展; （2）可实现压榨生产过程信息化管理; （3）可实现远程维护,降低维护成本。 四、技术的成熟程度,适用范围和安全性 目前,本项目技术比较成熟,已在10家以上糖厂进行应用验证,并达到了良好的效果。本项目主要适应于糖厂的压榨工段,除此外还适应用于水泥、煤炭、矿山、钢铁等行业。本项目使用的“无核”取代了“有核”蔗丝计量,完全避免了对操作人员的核辐射危害和对蔗料的核污染,实现了清洁生产。 五、应用情况及存在问题 本项目研发的无核源均匀压榨DCS控制系统目前已转化应用在多家糖厂,分布在广东、广西和云南（详见附件）。 本项目研发改进的无核源蔗料（丝）计量系统作为一套完整的计量系统可独立存在,其输出信号可根据用户需求设置成标准的电压电流信号（如4～20mADC、1～5VDC）,同工程量（重量）为线性化关系,而甘蔗糖厂普遍使用的核子秤的输出信号同工程量为对数关系,因此在单独考虑计量系统替换时,还存在信号兼容的问题。如何无差异化进行信号转换还有待研究,以便将项目成果更好的推广。 另外,本项目在立项时是根据当时国内甘蔗糖厂的普遍需求进行的考虑的,在研发时也只考虑了甘蔗糖厂压榨车间的基本且主要的检测点和控制点,并未包含压榨车间其他常见的检测点和控制点,如混合汁液位流量检测控制、轴瓦温度检测、电机联锁等。随着国内糖业的发展和部分糖企带头示范,生产过程实行精细化管理,自动化程度和水平均要求进一步提高。为满足这部分糖企的需要和适应今后糖业的发展,还需在该项目研究成果的基础上继续研究和完善。