葡萄糖结晶生产中的过程控制

葡萄糖结晶生产中的过程控制

当前在葡萄糖行业内，结晶降温大都使用人工控制阀门来控制降温速度，但这种控制方法的人为因素太多，难以保证产品质量的恒定。使用自动降温的难点在于物料温度监测较难，糖膏较稠且易结晶成团，结晶机内有搅拌不停运转，难以使用pt100热电阻来测量。有的厂家曾经使用价格较高的红外线传感器来实现对结晶机内糖膏温度的实时监测，但从他们的控制效果来看并不理想，他们的实时温度曲线跳动较严重，因为糖膏晶体的温度并不均匀，受搅拌速度的影响，有小部分晶体与其他相邻晶体间的温差有的达2℃，而我们需要监测的是结晶罐内多数糖膏的平均温度。在我们的项目中，采用测量水温的方法控制降温速度，收到良好的效果。现将我们项目的实现情况介绍如下：

一、设备配置情况：

DCS系统：浙大中控的JX-300XP控制系统。

结晶机：型号ME8-399，30m3，装料系数0.9-0.95，搅拌转速0.6rpm。

板式换热器：换热面积4m2，型号BR0.10.

管道泵：5.6m3/h，扬程0.7515m。

气动单座调节阀：DN50。

二、系统原理：

系统原理图如下图。葡萄糖的糖膏在结晶罐内完成降温结晶过程，糖膏在减速机M的旋转带动下进行搅拌，以使罐内糖膏温度均匀，并能防止糖膏结晶成团。整个结晶过程要求糖膏连续降温，温度-时间曲线力求平滑，以满足工艺要求。在降温循环水泵的驱动下，降温循环水在结晶罐内盘管和结晶罐的夹层内循环流动，以达到给糖膏降温的目的。来自制冷机组的冷水由板式换热器通过调节阀的控制跟降温循环水换热降温。在这里考虑到降温循环水的温度与结晶机内物料的温度存在一定的温差，且基本保持恒定，在DCS的控制下，由测量降温循环水的温度来控制调节阀的开度，从而控制制冷机组冷水的流量，达到控制降温循环水温度按照规定的要求降温的目的。

三、DCS控制情况：

DCS的控制框图如下。在结晶开始时，输入我们希望达到的最终降温温度和整个降温所需时间，系统默认结晶开始时的物料温度为结晶起始温度。参考计时模块的计时，系统将按照要求不断修改目标值，同时将目标值作为单回路的外给定值，连同物料的实时测量值一通输入单回路PID模块，由单回路PID模块控制调节阀的开度，达到实时控制物料温度的目的。

四、通过我们的多次试验表明，通过测量循环水的温度来反映结晶机内物料的温度完全可行，温差在2-4℃之间，并且物料温度高时温差大，物料温度低时温差小。在实际操作中，只要将循环水与结晶内物料的温差在结晶开始设定值时处理好足以满足葡萄糖结晶过程的工艺要求。换热效果取决于温差，循环水温度与制冷机组冷水温度差别越大，降温越容易，调节阀的开度越小；反之亦然。通过我们实验，物料温度与时间的变化曲线、循环水温度与时间的变化曲线、调节阀开度与时间的变化曲线如下：

五、结论：

通过测量降温循环水的温度来反应结晶罐内糖膏的温度，并以降温循环水的温度作为过程控制的依据，完全可行，并且较现在行业内采用的其它控制方法投资要省，效果要好。