原创《一种淀粉水分在线自动控制方法》
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摘 要：在现代加工企业,商品淀粉的水分控制在13.5%—14.0%较为理想.由于淀粉干燥生产工艺的复杂性以及控制参数的多样性,导致水分在线自动控制成为各淀粉生产加工企业的难题.本文对淀粉干燥主要生产工艺及控制进行了探讨,分析问题,并进行工艺优化,为玉米加工企业更好的发展提供了依据.
关键词：淀粉干燥：水分：自动控制
1淀粉干燥主要生产工艺及控制
1.1生产工艺及主要设备
洗涤分离后的淀粉乳溶液通过离心泵输入到高位槽(位号16.78),物料通过重力进料进入刮刀离心机(位号16.80),离心机的高速旋转、洗涤进行初步干燥.离心机的出料淀粉含水量为38%.湿淀粉进入螺旋混料器(位号21.02),混合后输送至螺旋给料器(位号21.03),螺旋给料器将湿淀粉送入抛料器(位号21.04),抛料器将湿淀粉抛入风送烘干系统.湿淀粉进入风送干燥系统后经旋风分离器实现湿空气与干淀粉的分离,干淀粉通过重力作用进入风送系统将物料送入干燥料仓进行包装.
室外新鲜空气经空气加热器(位号21.05)加热后,通过引风机(位号21.10)将湿淀粉和加热空气吸入风送干燥系统,热空气和湿淀粉充分接触后,水分被热空气带走,经过旋风分离器分离后,湿空气通过引风机排出至室外,干燥后淀粉经回转阀(位号21.09)下落至淀粉风送输送系统,进入成品淀粉料仓.工艺流程如图1所示.
1.2主要控制点
螺旋混料器下方安装有动态称重设备,对螺旋混料器中的物料重量进行适时检测,物料送入螺旋给料器的速度通过变频器进行调节.
空气加热器的出口空气温度、引风机的入口空气温度进行适时连续自动控制,通过自动控制阀控制空气加热器新鲜蒸汽的流量调节进入干燥器的空气温度、排出干燥器的空气温度稳定在160℃、60℃.
引风机(位号21.10)的入口风压,作为显示、监控用,并参与干燥系统的连锁保护.
2淀粉水分控制中存在的问题及控制优化
2.1存在的问题
淀粉的水分检测通过成品料仓取样进行数据检测.取样间隔时间为1.5小时.水分检测数据之后,操作员只能根据个人经验进行各项参数控制.由于没有更直接、快速、准确的水分参数反馈与控制方法,淀粉水分控制在相对稳定的数值,变得非常困难.加之空气湿度变化以及冬夏季气候转换等因素很容易造成产品水分超标.
2.2控制优化
在空气加热器出口、引风机的入口安装空气湿度记录仪,检测干、湿空气湿度的变化情况,通过DCS系统计算出干燥空气中含水分的变化情况,水分的变化直接反映出淀粉干燥过程中水分的损失.
在回转阀的下方安装淀粉水分在线近红外检测仪,适时检测水分控制情况,根据空气的湿度变化情况适时控制21.03的给料速度,并连锁控制21.02的给料速度.同时21.05空气加热器的出口空气温度和新鲜蒸汽调节阀构成单回路PID控制,使空气加热器的出口风温稳定在140—160℃的任一设定值.此时便建立了淀粉水分变化情况与抛料器给料速度的单一变量控制关系,达到淀粉水分稳定控制的目的.
2.3设备选型
湿度测量必须同时测量温度,通过公式进行计算修正.湿度测量仪表量程应满足测量-40~ 180℃的相对湿度和温度,精度达到&plun;2% RH以上.湿度测量应选择电容式测量原理的测量设备,其响应时间较快,能够满足快速测量的要求.设备选购时应尽量选用OMEGA,SIEMENS等知名品牌的产品.随着在线检测技术的快速发展,产品水分线测量设备工业应用已经非常成熟.淀粉水分在线检测比较常见的设备有丹麦FOSS的Powder Probe快速水分测定仪、瑞典波通DA7440等在线近红外分析仪产品.
3效益分析
以一个年加工玉米60万吨的加工企业为例,年生产商品玉米淀粉40万吨.假设该企业工艺改进前,淀粉水分平均控制在l3.2%,工艺改进后,水分控制在13.5%,提高0.3%.企业每年可多获得0.3%×400000×2000等于240万元的利润.控制优化后可以有效控制产品水分超标,提升产品质量.
自动控制论文参考资料：
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