【摘 要】 带搅拌器煮糖罐微机控制设备主要包含有两部分，即煮糖搅拌器和煮糖微机控制装置。煮糖搅拌器是使煮糖达到强制循环工艺的机械装置。而煮糖微机控制装置是对煮糖过程的物料浓度、液位，蒸汽、真空度四个关键参数实施程序，通过计算机处理进行实值控制，使得煮糖效果更好，能耗更低，煮糖质量更稳定的装置。
【关键词】 搅拌器；煮糖罐微机控制；浓度；液位；真空度；汽鼓蒸汽压力
1 序言
煮糖结晶是糖厂最重要的生产工段，其工况的好坏直接影响到产品的质量和企业的经济效益。采用先进的煮糖结晶工艺，提高煮糖控制系统的水平，对提高和稳定产品质量，提高企业的经济效益具有十分重要的意义。
世界发达国家的糖厂，如美国、日本、澳大利亚等在很早就相继以强制循环工艺代替自然循环煮糖结晶的传统工艺，并采用先进的计算机系统来控制煮糖过程，使得产品的质量稳定，企业的经济效益显著。与国外先进国家相比，我国的煮糖工艺水平及自控水平相对落后，由于缺乏理想的煮糖设备，国内较多糖厂目前仍使用落后的自然循环煮糖结晶工艺。
上世纪80年代中后期，国产的计算机煮糖控制装置得以出台，并迅速的得以推广，但到目前为止，由于种种原因，绝大部分糖厂已不再使用了。
顺德糖厂1989年10月引进了三套丹麦DDS公司煮糖搅拌器及其计算机控制系统，分别用于控制甲、乙、丙糖煮糖罐。在吸收丹麦DDS公司煮糖搅拌器和微机控制系统的基础上，结合糖厂的实际情况，协同相关研究所和技术开发中心，在国内首次完整的研制，开发出了SSG-88A煮糖控制机和Q-30-225丙糖搅拌器，并配套使用，达到了DDS公司煮糖搅拌器和微机控制的水平。下面谈谈我对带搅拌器煮糖罐微机控制设备的一点认识。
2 搅拌器强制循环工艺
要了解带搅拌器煮糖罐，首先了解一个搅拌器强制循环煮糖工艺：在煮糖罐的中心降液管内装设搅拌器，以机械动力帮助糖羔对流、以较低的温度差获得强烈的循环，从而使得罐内真空度及用汽压力均可降低，水份蒸发减缓，不易生成伪晶。糖羔母液浓降低，加快了结晶速度，这就是搅拌器强制循环煮糖工艺。此工艺大大减少了煮水过程，并缩短煮制时间，提高设备的利用率，节约了能源。对于低级糖羔及煮糖后期，其优越性更为明显。
3 带搅拌器煮糖罐微机控制节能设备所包含的内容
带搅拌器煮糖罐微机控制设备主要包含有两部分，即煮糖搅拌器和煮糖微机控制装置。煮糖搅拌器是使煮糖达到强制循环工艺的机械装置。而煮糖微机控制装置是对煮糖过程的物料浓度、液位，蒸汽、真空度四个关键参数实施程序，通过计算机处理进行实值控制，使得煮糖效果更好，能耗更低，煮糖质量更稳定的装置。
3.1煮糖计算机控制装置
微机控制装置是整个带搅拌器煮糖罐微机控制节能设备的关键所在，它的主要内容包括：⑴控制策略的制定。⑵检测仪表及控制阀门的布置和造型。⑶微机系统及其外设输入输出接口的选配。⑷煮糖控制装置功能模块。
下面是顺糖SSG-88A煮糖微机控制装置原理框图：
3.1.1煮糖控制装置的策略
煮糖过程为间歇生产过程，所以要控制好煮糖过程，必须采用批量控制，即将煮糖过程中的主要工作步骤设定为程序步，从而来加以控制，DDS设备将批量控制过程分为16个程序步：⑴准备。⑵装料。⑶预浓缩。⑷浓缩。⑸投粉。⑹结晶。⑺稀释。⑻固晶。⑼煮制。⑽最后煮制。⑾放真空。⑿卸料。⒀洗罐。⒁关卸料阀。⒂抽真空。⒃等待。而这些程序步骤的进行和实现是通过模拟量参数给定值和实时器的实时值来实现的。它们主要有：预浓缩给定值、投粉点浓度给定值、稀释浓度给定值、最终浓度给定值、稀释曲线、煮制曲线、煮制曲线开始是曲线液位、煮制曲线结束点液位、装料容积、满罐容积、最小允许真空度、浓缩真空度、稀释真空度、最终真空度、真空度曲线、浓缩蒸汽压力、最终蒸汽压力、压力曲线等20多个给定值。定时器定时值有：投粉阀打开时间、起晶期、稀释期、晶粒固晶期、煮糖罐清洗期、投粉阀、清洗期蒸汽阀打开的延时期、完全空罐的延时期。
煮糖控制装置对煮糖过程的四个关键参数进行定值控制，这四个关键参数是：浓度、液位、真空度、汽鼓蒸汽压力。浓度控制DDS设备采用电导仪在线测量低级糖羔浓度，采用RF射频变送器在线测量高级糖羔的浓度。顺糖Q-30-225设备采用电导仪间接测量饱和度，控制装置调节入料（或入水）阀门开度来消除控制偏差，达到定值控制的目的。煮糖过程浓度控制给定值随罐内液位升高而改变，依照预先给定的液位浓度曲线进行控制。以满足不同工艺条件的需要。
真空度控制，是通过调节冷凝器入水阀来实现。与浓度控制相似，依照预先给定的液位——真空度曲线进行控制，以满足不同工艺条件的需要。当有伪晶析出时，通过降低真空度，使糖羔温度升高，溶去析出的伪晶，代替传统的入水洗伪晶的方法，达到节能的目的。
汽鼓蒸汽压力控制是通过调节入汽阀来实现的，与浓度控制相似，依照液位——压力曲线来进行控制。
以上各个程序步骤及实时定值控制，都是通过计算机来执行的，而计算机的运行又是靠各功能模块来完成的。
3.1.2检测仪表及控制阀门
仪表及阀门是自控系统的重要因素。它涉及到过饱和度、温度、压力、液位真空度等参数在线测量以及各种电动、汽动执行机构。DDS设备配套的仪表及执行机构体积小、重量轻、精度高、稳定性好、性能较好先进。
3.1.3微机系统
它是由系统硬件及其控作及显示系统组成，DDS公司煮糖设置所使用的微机控制系统是一种专用的工业控制机。
3.1.4煮糖控制装置计算机功能模块
计算机功能模块主要有：⑴显示模块。⑵过程参数数据采集模块。⑶控制运算模块。⑷控制模块，各模块的功能如下：①显示模块是显示煮糖罐内各参数的控制测量值、程序、时钟、报警参数、各给定值参数等。②过程参数数据采集模块是实现各实时测量值的采集，并用数学滤波的方法对所采集的数据进行处理。③控制运算模块，主要是对罐内物料浓度、真空度、蒸汽压力控制参数实行运算和处理，以达到较好的控制效果。④控制模块是对煮糖生产过程的16个工艺阶段实行控制。
3.2煮糖搅拌器
煮糖搅拌器是完成强制循环工艺的直接部件，它由电动机、变速箱及传动件、润滑油泵以及搅拌装置组成。
3.2.1煮糖搅拌器的电机
DDS设备中的电动机选用的功率为20/30 kw，实际使用中发现，在浓缩阶段时，电机功率达到满负荷20 kw时，罐内糖羔的浓度往往达不到工艺上的要求，只能在停搅拌的情况下继续浓缩达到工艺要求，这时，非但搅拌器不能起到强制循环的作用，而且停转的搅拌叶反而成为自然循环的障碍。这一点是DDS设备存在不足的地方。顺糖SSG-88A搅拌器设备对其做了改进。选用的电机功率为26/34kw，在使用过程中，当糖羔浓缩 度超过100%时，电机的功率仍未达到满负荷，证明这种选择是合理的。
3.2.2煮糖搅拌器的传动变速箱
变速箱要求在结构上体积小，重量轻，运行当中要求变速平稳，震动及噪音少。
3.2.3煮糖搅拌器润滑油泵
顺糖SSG-88A搅拌器设备选用的是国产的手动润滑油泵，其性能指标也能满足实际使用要求。
3.2.4煮糖搅拌器搅拌装置
搅拌装置的关键是搅拌叶，要求搅拌时具有排出能力大、叶片单重较轻，螺叶曲线流畅，这样才能保证搅拌装置运行平稳、噪音低。
4 生产使用情况及存在的问题和思考
带搅拌器煮糖设备在上世纪80年代中后期，广东省使用的厂家已达50多家。顺德糖厂是在1989年10月份引进DDS公司的设备，并开始研发国产的SSG-88A煮糖微机控制设备，91年投入运行。顺糖在91-92年榨季期间，曾对国产设备作过定性和定量的测试，在设备运行方面，完全能达到工艺生产要求。设备投入使用后与普通煮糖（即无搅拌器、无自动装置）相比，在缩短煮糖时间，提高设备利用率，减少用汽，节约能源，提高成品质量和收回等方面，均取得了良好的经济效益。其中在缩短煮糖时间上，以丙糖每罐煮制26 m3糖羔计，采用SSG-88A设备，比普通罐人工操作煮糖时间缩短了3.31小时。在减少煮糖耗汽方面，使用SSG-88A设备，其耗汽量为12.31吨。由于大大的缩短了煮糖时间，水和电的消耗也得到了明显的降低。总体经济效益得到了提高。带搅拌器微机控制设备自上世纪80年代引进到我国以来，至今已有近20年了，在20年里，设备使用情况如何呢？据在广东、广西两省初步调查，现在使用带搅拌器的厂家是屈指可数的，造成这种局面的重要原因是：设备维护人员的缺乏，仪器仪表故障率高，备品备件昂贵。要解决以上这些原因，除了要不断改进设备的性能和使用效果外，还需要我们广大的糖业工作者不断地开发更多更好的、能适应现在生产需求的煮糖设备，为进一步降低煮糖生产的能耗，提高煮糖工艺的效率而努力。
【作者简介】宗勇，男，广东顺德糖厂生产技术部机械工程师，主要从事于机械设备的管理和设计。
