甘蔗糖厂压榨过程优化及自控系统的构建与应用

摘要

由于传统的压榨理论停留在通过蔗料的高形变获取高出汁率，而忽视蔗料属弹性物料这一客观实际，直接导致了高压高能耗的运行模式。针对甘蔗糖厂普遍存在的压榨机组负荷大、稳定性及安全性差等问题，根据“压榨节电、蒸发节汽”的绿色理念和“制糖过程自动化和信息化有机融合”的先进高效技术，在广西农垦糖业集团金光制糖有限公司压榨工段构建与研发节能型甘蔗压榨优化控制系统，并开展新技术新工艺的产业化应用。
　　本次技术改造（节能型甘蔗压榨优化控制系统的研发与应用）主要包括三个环节:一是改进和完善糖厂甘蔗卸蔗输送系统以提升原料蔗从运输车辆卸载至蔗场、再由蔗场运送至榨机的操作效率;二是基于柔性压榨理论和榨机装嵌参数优化提升榨机对榨量波动的适应性和稳定性;三是基于DCS控制模型构建糖厂压榨过程自动控制系统以提高压榨工段整体效率及生产安全率。本研究通过总结甘蔗糖厂从甘蔗的卸蔗输送、压榨机的优化装嵌及自动控制系统的技术原理、特点及其在糖厂应用、前景及经济效益分析，根据金光制糖有限公司近几年从甘蔗进场到压榨车间的生产实践，结合“砍运榨一体化”的具体情况以及压榨机组运行现状，探讨甘蔗糖厂压榨车间装备发展方向。
　　本研究通过多因素分析建立工作开口值的计算公式及底梳放样的数学模型，在确保压榨抽出率不低于96.5％的前提下，显著降低单座压榨机吨蔗耗电量（平均降低0.4kW·h/t甘蔗）及直流电动机运行速度，并实现压榨过程自动化和信息化的高度融合，管控一体。该技术对提高甘蔗糖厂压榨抽出率、减少动力消耗、完成榨量等方面具有重要意义，为甘蔗糖厂压榨装备升级，开辟“节能、增效、安全”的运行模式提供技术参考及理论依据。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 甘蔗糖厂压榨过程的特点及技术缺陷

1．2 甘蔗糖厂压榨过程存在问题的分析

1．2．2 无完善的压榨控制系统

1．3 甘蔗压榨机组运行过程的排汁与受力分析

1．4 主要研究内容

1．4．1 甘蔗卸蔗输送系统的整合及优化

1．4．2 生产线压榨机列装嵌参数优化及压榨过程关键控制点选择

1．4．3 甘蔗压榨过程机理与DCS控制系统技术研发

1．4．4 DCS压榨优化自动控制系统构建与应用

1．5 研究目的和意义

第二章 甘蔗原料输送系统的构建

2．1 传统压榨原料输送系统的存在问题

2．1．1 运行成本较高

2．1．2 工作效率较低

2．1．3 存在安全隐患

2．1．4 适应性受限制

2．2 自动卸蔗输送系统的构建

2．3 自动卸蔗输送系统运行效果

2．4 本章小结

第三章 甘蔗纤维弹性压缩的实验研究

3．1 甘蔗弹性压缩实验的目的

3．2 压榨试验机的设计

3．3 实验设备与实验材料

3．4 实验方法

3．5 实验结果

3．6 分析与讨论

3．7 本章小结

第四章 压榨机组装嵌参数的优化

4．1 压榨机组装嵌参数优化的总体规划

4．2 压榨机组装嵌参数优化的技术要素

4．2．1 强制入辘与榨机开口比的选择

4．2．2 3D技术辅助模拟仿真压榨机

4．3 压榨机组装嵌参数优化的实施方案

4．4 压榨机检修安装参数的要求

4．5 压榨机组装嵌参数优化的实施效果

4．5．1 提高压榨抽出率

4．5．2 提高榨量

4．5．3 为自动化信息化的应用奠定基础

4．6 本章小结

第五章 压榨过程自控体系的构建

5．1 压榨过程DCS控制系统的设计要点

5．1．1 顶辊起升高度的控制

5．1．2 运行速度确定

5．1．3 榨机“三大间隙”管理

5．1．4 出入口管理

5．1．5 保证入辘推动力

5．2 压榨过程DCS控制系统的构建

5．2．1 榨量统计与控制

5．2．2 压榨机面辊升高监视

5．2．3 高位槽及压榨机监控

5．2．4 渗透水监控

5．2．5 轴瓦温度监视

5．2．6 生产现场视频监控

5．3 压榨过程DCS控制系统的子系统

5．3．1 压榨无核均衡系统

5．3．2 压榨机的自动控制

5．3．3 渗透水温监控

5．3．4 渗透水流量控制

5．3．5 设备温度监控温度

5．3．6 现场监控

5．4 压榨过程DCS控制系统的运行效果

第六章 压榨过程装备系统产业化应用的效益分析

6．1 经济效益分析

6．1．1 节省用电

6．1．2 提高榨量缩短榨季周期

6．1．3 提高糖分的回收

6．1．4 直接人工费用的降低

6．1．5 与自动卸载系统衔接效果好

6．1．6 蔗渣水份降低

6．1．7 降低费用

6．2 社会效益分析

6．2．1 减轻工人负担

6．2．2 节约资源，降低能耗，减少环境污染

6．2．3 提高生产效率

6．3 技术的适用性分析

第七章 总结与展望

7．1．1 生产线压榨机列装嵌参数优化

7．1．2 甘蔗压榨过程DCS控制系统技术研发

7．1．3 DCS压榨优化自动控制系统构建与应用

7．2 创新点

7．3 展望

参考文献

附录

致谢

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