糖廠冷凝水微糖檢測(cè)方法及裝置與流程

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子類的蔗糖含量檢測(cè)領(lǐng)域，具體是指一種糖廠冷凝水中微量糖份檢測(cè)的方法及裝置。

背景技術(shù)：

糖廠在蔗糖生產(chǎn)過(guò)程中，通常將在蒸發(fā)工段中糖液蒸發(fā)出的蒸汽收集冷凝，形成溫度較高的冷凝水，并將這些冷凝水補(bǔ)給到鍋爐中重新產(chǎn)生蒸汽，以達(dá)到節(jié)約能源和減少排污的目的。由于這些循環(huán)使用的冷凝水來(lái)自于蒸發(fā)的糖液，帶有一定的糖分，如果冷凝水中糖分濃度超過(guò)一定限額(例如，大于50ppm)，會(huì)引起鍋爐設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕，影響鍋爐熱效率，甚至造成嚴(yán)重的安全事故。因此必須對(duì)冷凝水的含糖量進(jìn)行精確嚴(yán)格的檢測(cè)，避免糖分高的冷凝水進(jìn)入鍋爐。

目前，國(guó)內(nèi)糖廠對(duì)冷凝水含糖量的檢測(cè)基本是依賴化學(xué)處理及人工比色測(cè)量方法。在冷凝水中加入化學(xué)試劑并加熱反應(yīng)，再加入顯色劑與比色卡進(jìn)行顏色對(duì)比，進(jìn)而確定糖分含量。這種方法耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，難于實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警，因而存在含糖量超標(biāo)的冷凝水入爐的風(fēng)險(xiǎn)，或者，將本來(lái)合格的冷凝水當(dāng)超標(biāo)水排放掉。發(fā)明專利CN 101393154A提出了用電導(dǎo)率檢測(cè)糖分的方法，通過(guò)檢測(cè)含糖冷凝水的電導(dǎo)率和溫度，利用不同糖分濃度下電導(dǎo)率值、溫度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系式測(cè)得糖分濃度。此方法檢測(cè)時(shí)間短，能夠在線實(shí)時(shí)檢測(cè)冷凝水中的糖含量。但該發(fā)明測(cè)量的參數(shù)少，測(cè)量結(jié)果易受冷凝水中其他雜質(zhì)的干擾，檢測(cè)的精度有限，甚至?xí)霈F(xiàn)雜質(zhì)的電導(dǎo)效應(yīng)大于糖質(zhì)的電導(dǎo)效應(yīng)的情況，測(cè)量結(jié)果失去使用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明根據(jù)含糖溶液的特性，提出一種糖廠冷凝水微糖檢測(cè)方法及裝置。

蔗糖溶解在水中，會(huì)改變水的電導(dǎo)效應(yīng)、電容效應(yīng)和介質(zhì)損耗值，用測(cè)量電極直接測(cè)量冷凝水的電導(dǎo)、電容和介質(zhì)損耗，加上溫度補(bǔ)償，就能快速準(zhǔn)確地計(jì)算出含糖量。

一種糖廠冷凝水微糖檢測(cè)裝置，包含測(cè)量電極、交流信號(hào)發(fā)生器、電流測(cè)量電路、電壓測(cè)量電路、溫度測(cè)量電路、信號(hào)處理單元、顯示及報(bào)警單元，其特征是：信號(hào)處理單元分析電極兩端的交流電壓和交流電流，計(jì)算等效電導(dǎo)、等效電容和介質(zhì)損耗，加上溫度補(bǔ)償，用四維變量計(jì)算冷凝水含糖量。

測(cè)量電極安裝在冷凝水中，為增強(qiáng)電容效應(yīng)，測(cè)量電極可采用面積較大的板狀結(jié)構(gòu)，最好是兩個(gè)套在一起的同心的圓形管狀電極，能最大限度地消除邊緣效應(yīng)。

交流信號(hào)發(fā)生器采用頻率和幅值都很穩(wěn)定的正弦信號(hào)發(fā)生器。

信號(hào)處理單元處理信號(hào)的過(guò)程分為兩步：第一步計(jì)算冷凝水的電氣參數(shù)，先用傅里葉變換計(jì)算復(fù)數(shù)電流和復(fù)數(shù)電壓，得到復(fù)導(dǎo)納，復(fù)導(dǎo)納的實(shí)部即為電導(dǎo)，復(fù)導(dǎo)納的虛部即代表電容，復(fù)導(dǎo)納的角度余切值就代表介質(zhì)損耗；第二步根據(jù)電氣參數(shù)和溫度計(jì)算冷凝水含糖量，具體方法有很多種，可采用線性回歸或泰勒級(jí)數(shù)展開等經(jīng)典傳統(tǒng)算法，也可采用更復(fù)雜的模型算法。實(shí)驗(yàn)表明：用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)測(cè)量的電導(dǎo)、電容、介質(zhì)損耗和冷凝水溫度，計(jì)算冷凝水含糖量，可取得更高的精度。

信號(hào)處理單元的計(jì)算量并不大，可用普通的單片機(jī)或DSP完成實(shí)時(shí)計(jì)算顯示和控制任務(wù)。。

本發(fā)明直接測(cè)量冷凝水特性，在設(shè)備發(fā)生故障(比如出現(xiàn)泄露)時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，避免更嚴(yán)重的損失。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明測(cè)量冷凝水的電導(dǎo)、電容和介質(zhì)損耗，計(jì)算冷凝水含糖量，比現(xiàn)有的單純測(cè)電導(dǎo)的方法，有更多的測(cè)量維度，更能抑制雜質(zhì)的干擾，測(cè)量靈敏度高，可靠性和穩(wěn)定性更好。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例包含測(cè)量電極、正弦信號(hào)發(fā)生器、電流測(cè)量電路、電壓測(cè)量電路、溫度測(cè)量電路、信號(hào)處理單片機(jī)、顯示報(bào)警單元及鍵盤。電極采用兩個(gè)套在一起的同心的圓形管狀金屬電極，電極和測(cè)溫元件安裝在冷凝水中。信號(hào)處理單片機(jī)首先用傅里葉變換計(jì)算冷凝水的電氣參數(shù)(包括電導(dǎo)、電容和介質(zhì)損耗)，然后根據(jù)電氣參數(shù)和溫度用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算冷凝水含糖量。