糖廠冷凝水含糖量實時檢測報警方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子類的蔗糖含量檢測領(lǐng)域，具體是指一種糖廠冷凝水中微量糖分實時檢測報警方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]糖廠在蔗糖生產(chǎn)過程中，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一定限額(例如，大于50ppm)，會引起鍋爐設(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。因此必須對冷凝水的含糖量進(jìn)行精確嚴(yán)格的檢測，避免糖分高的冷凝水進(jìn)入鍋爐。
[0003]目前，國內(nèi)糖廠對冷凝水含糖量的檢測基本是依賴化學(xué)處理及人工比色測量方法。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)行顏色對比，進(jìn)而確定糖分含量。這種方法耗時過長，難于實時檢測報警，因而存在含糖量超標(biāo)的冷凝水入爐的風(fēng)險，或者，將本來合格的冷凝水當(dāng)超標(biāo)水排放掉。發(fā)明專利CN101393154A提出了用電導(dǎo)率檢測糖分的方法，通過檢測含糖冷凝水的電導(dǎo)率和溫度，利用不同糖分濃度下電導(dǎo)率值、溫度值的對應(yīng)關(guān)系式測得糖分濃度。此方法檢測時間短，能夠在線實時檢測冷凝水中的糖含量。但該發(fā)明測量的參數(shù)少，測量結(jié)果易受冷凝水中其他雜質(zhì)的干擾，檢測的精度有限，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，測量結(jié)果失去使用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明根據(jù)糖液蒸發(fā)機(jī)理和含糖溶液的特性，提出糖廠冷凝水含糖量實時檢測報警方法及裝置。
[0005]根據(jù)不同的測量原理，糖廠冷凝水含糖量實時檢測報警方法可分為兩種方案:第一種方案是通過測量糖液蒸發(fā)速度計算冷凝水含糖量；第二種方案直接測量冷凝水的電氣特性，從而計算冷凝水的含糖量。
[0006]首先說明第一種方案。在蒸發(fā)罐體積和形狀一定的情況下，冷凝水的含糖量與糖液濃度以及蒸發(fā)速度密切相關(guān)。糖液濃度越大，蒸發(fā)速度越快，冷凝水的含糖量就越高。由此可得本發(fā)明的第一種方案如下:
[0007]—種糖廠冷凝水含糖量實時檢測報警方法及裝置，包含蒸發(fā)速度測量單元和計算顯示控制單元，其特征是:蒸發(fā)速度測量單元連接到計算顯示控制單元，計算顯示控制單元根據(jù)蒸發(fā)速度計算冷凝水的含糖量，并顯示出來，當(dāng)含糖量超過設(shè)定值時，輸出相應(yīng)的報警和控制信號。
[0008]蒸發(fā)速度測量單元的構(gòu)成可有以下三種方式:1、蒸發(fā)速度測量單元是安裝在蒸發(fā)罐蒸汽出口的蒸汽流量測量單元。這是最直接且最及時的測量方法，只需在蒸發(fā)罐蒸汽出口管道加裝蒸汽流量計即可。2、蒸發(fā)速度測量單元是安裝在冷凝器出口的冷凝水流量測量單元。液體流量計比蒸汽流量計要簡單可靠，成本也較低。由于蒸汽變成冷凝水并流出冷凝器需要一定的時間，這種測量方式有一定的時間滯后。但大多數(shù)情況下，滯后時間很短，可以忽略不計。3、蒸發(fā)速度測量單元是安裝在加熱蒸汽入口的蒸汽流量測量單元。在正常工作時，蒸發(fā)罐內(nèi)的糖液處于沸騰狀態(tài)，且溫度恒定，輸入到罐內(nèi)的加熱蒸汽熱量幾乎全部用于糖液的蒸發(fā)，糖液蒸發(fā)速度和加熱蒸汽流量成正比關(guān)系。如果加熱蒸汽的溫度有較大波動，為保證測量精度，應(yīng)加裝蒸汽溫度測量單元，對蒸發(fā)速度值做相應(yīng)的修正。當(dāng)加熱蒸汽的熱量隨尾汽和加熱蒸汽的冷凝水流出較多時，應(yīng)對尾氣和加熱蒸汽的冷凝水的熱量進(jìn)行測量，并對蒸發(fā)速度值做相應(yīng)的修正。
[0009]有時候，蒸發(fā)罐中糖液的濃度會有較大變化，為提高測量精度，檢測報警裝置還包含蒸發(fā)罐糖液濃度測量單元，計算顯示控制單元根據(jù)蒸發(fā)速度和糖液濃度計算冷凝水的含糖量。
[0010]實驗表明，糖廠冷凝水的含糖量可由下面的公式計算:
[0011]H = A* (S*S+B*S+C) *N+D
[0012]其中，H為冷凝水含糖量，N為糖液濃度，S為蒸發(fā)速度，A、B、C和D為常數(shù)，和蒸發(fā)罐的結(jié)構(gòu)及工藝有關(guān)，可通過實驗數(shù)據(jù)擬合得出。在實際應(yīng)用中，蒸發(fā)速度S可用蒸發(fā)罐蒸汽出口的蒸汽流量直接代換，或者用冷凝器出口的冷凝水流量直接代換，或者用加熱蒸汽入口的蒸汽流量直接代換。
[0013]正常工作時糖液濃度基本恒定，糖廠冷凝水的含糖量計算公式可簡化為:
[0014]H=A*S*S+B*S+C
[0015]其中，H為冷凝水含糖量，S為蒸發(fā)速度。A、B和C為常數(shù)，和蒸發(fā)罐的結(jié)構(gòu)及工藝有關(guān)，可通過實驗數(shù)據(jù)擬合得出。在實際應(yīng)用中，蒸發(fā)速度S可用蒸發(fā)罐蒸汽出口的蒸汽流量直接代換，或者用冷凝器出口的冷凝水流量直接代換，或者用加熱蒸汽入口的蒸汽流量直接代換。
[0016]有時候，蒸發(fā)罐中糖液的液位會有較大變化，對冷凝水含糖量有很大影響，為保證測量精度，檢測報警裝置還包含蒸發(fā)罐糖液液位測量單元，對計算出的冷凝水含糖量作進(jìn)一步的修正。一種簡單的修正方法是采用比例系數(shù)法，即修正后的含糖量等于修正前的含糖量乘以一個比例系數(shù)，而這個比例系數(shù)隨糖液的液位有相應(yīng)的變化。比例系數(shù)的具體變化值與蒸發(fā)罐的結(jié)構(gòu)有很多關(guān)系，需要通過現(xiàn)場實驗來確定。
[0017]蒸發(fā)罐糖液濃度測量單元的安裝和蒸發(fā)罐糖液液位測量單元的安裝是相互獨立的，可同時安裝，也可任選一種安裝。
[0018]計算顯示控制單元的計算量并不大，可用普通的單片機(jī)或DSP完成實時計算顯示和控制任務(wù)。
[0019]本發(fā)明的第二方案是直接測量冷凝水的電氣特性，從而計算冷凝水的含糖量。
[0020]蔗糖溶解在水中，會改變水的電導(dǎo)效應(yīng)、電容效應(yīng)和介質(zhì)損耗值，用測量電極直接測量冷凝水的電導(dǎo)、電容和介質(zhì)損耗，加上溫度補(bǔ)償，就能快速準(zhǔn)確地計算出含糖量。
[0021]一種糖廠冷凝水含糖量實時檢測報警方法及裝置，包含測量電極、交流信號發(fā)生器、電流測量電路、電壓測量電路、溫度測量電路、信號處理單元、顯示及報警單元，其特征是:信號處理單元分析電極兩端的交流電壓和交流電流，計算等效電導(dǎo)、等效電容和介質(zhì)損耗，加上溫度補(bǔ)償，用四維變量計算冷凝水含糖量。
[0022]測量電極安裝在