Розробка системи автоматизації технологічної ділянки процесу сокоочистки цукрового виробництва

Abstract

Зараз на виробництві дуже важливо досягти стабільної якості цукру. Це прямо залежить не лише від сировини, а й від того, наскільки ефективно працює сам процес. Один із таких процесів — це преддефекація, тобто початкове очищення дифузійного соку. У цій роботі розглядається, як автоматизоване регулювання рівня pH у баку може покращити ситуацію. Було розглянуто основні моменти схеми, де саме найчастіше виникають відхилення. pH змінюється досить динамічно під час взаємодії з кислотами й колоїдами, і це впливає на подальше очищення соку. Тому потрібно стабілізувати цей показник, щоби зменшити втрати. Запропоновано рішення — зробити автоматизовану систему. Вона складається з pH-датчика, контролера, виконавчих пристроїв і SCADA. У роботі описано, як усе це між собою пов’язано і працює, з використанням ПІ-регулювання. Результати показали, що така система дає змогу зменшити витрати реагентів, стабілізувати параметри та покращити якість очищення. Вона підійде як для модернізації старих заводів, так і для нових проєктів. Ключові слова: преддефекація, автоматизація, ПЛК, pH-регуляція, SCADA. Мета дослідження полягає у створенні системи керування, яка автоматизує та оптимізує процес регулювання рівня pH у бак преддефекатора під час первин-ного очищення дифузійного соку, забезпечуючи стабільність технологічного режиму, підвищення ефективності очищення та покращення якості кінцевого продукту. Актуальність теми. Преддефекація - перший критично важливий етап станції дефекосатурації, у якому з дифузійного соку вилучається найбільша кількість колоїдів і ікроорганізмів. Ефективність цього етапу визначається точністю підтримання лужного рН .Ручне регулювання призводить до перевитрати вап-на, коливань рН і зрештою - до нестабільної якості соку та зростання енерго-ресурсних витрат. Автоматизація дає змогу оперативно реагувати на збурення потоку, зменшити вплив людського чинника й підвищити економічну ефектив-ність виробництва цукру. Об’єкт дослідження - комп’ютерно-інтегрована система керування процесом регулювання pH у бак преддефекатора, реалізована на базі програмованого ло-гічного контролера (ПЛК), сучасних pH-датчиків, виконавчих механізмів і SCADA/HMI-інтерфейсу. Завдання дослідження: − Проаналізувати сучасні підходи до регулювання pH у процесах преддефекації. − Створити математичну модель баку преддефекатора та обґрунтувати необхідність автоматизації. − Розробити алгоритм автоматизованого регулювання з PI-контролем. − Обґрунтувати вибір технічних засобів (pH-датчиків, ПЛК, дозувальних пристроїв відбору вапняного молока) − Побудувати функціональну схему системи автоматизації. − Розробити SCADA/HMI-інтерфейс для моніторингу та керування проце-сом. − Провести техніко-економічну оцінку ефективності впровадження систе-ми. редукційних сполук. Найвідповідальнішим етапом комплексу дефекосатурації є преддефекація - початкова лужна обробка дифузійного соку, під час якої нейтралізують агресивні кислоти, абсорбують білково-пектинові колоїди, агломерують нерозчинні кальцієві солі та частково видаляють мікроорганізми. Саме коректно проведена преддефекація задає хімічні й реологічні передумови для подальших фаз очищення (основної дефекації, I та II сатурації), визначаючи ступінь втрат сахарози й ефективність фільтрації. 1.1. Аналіз існуючих систем автоматизації. Вибір регульованих величин і каналів регулювання У баках-преддефекаторах циркулює суміш дифузійного соку, повернутого соку I сатурації та вапняного молока. Визначальним параметром процесу є рівень pH, який повинен підтримуватися у вузькому інтервалі 10,8-11,2. Зниження pH (< 10,6) не забезпечує повного зв’язування органічних кислот і призводить до підвищеної кольоровості та в’язкості соку. Надмірне за-луження (> 11,4) спричиняє надлишкове споживання СаО, утворення гідроксикарбонатів кальцію, що веде до втрат сахарози й збільшення об’ємів дефекат-шламу. За оцінками технологів, нестабільність pH у преддефекаторі може зумовлювати до 1 % втрат виходу цукру, що для середнього заводу становить десятки мільйонів гривень за сезон.