КОНЦЕНТРАТОР КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ САХАРА

CONCENTRATOR AS A CONTROL OBJECT IN SUGAR PRODUCTION

Alexander Shitikov

graduate student, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

Maxim Patsev

graduate student, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

Vladislav Merkulov

graduate student, Department of Information Processes and Management, Tambov State Technical University,

Russia, Tambov

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается технологический процесс выпаривания диффузионного сока в концентраторе как объект управления, описываются входные и выходные переменные объекта управления.

ABSTRACT

The article considers the technological process of evaporating diffusion juice in a concentrator as a control object, describes the input and output variables of the control object.

Ключевые слова: сахар, выпаривание, объект управления.

Keywords: sugar, evaporation, control object.

Для построения системы автоматического управления технологическим процессом, необходимо провести анализ входных и выходных потоков, определить характер связей между ними.

Процесс, протекающий в концентраторе, является лимитирующим для всей стадии выпаривания (сгущения) диффузионного сока [1]. Данный процесс осуществляется в выпарном аппарате непрерывного типа и характеризуется следующими особенностями:

• слабой изученностью большинства биофизических и биохимических процессов, протекающих на стадии сгущения сока, что затрудняет оперативное определение или вычисление выходных координат объекта;
• большим числом входных и взаимосвязанных выходных технологических координат.

В связи с этим создание эффективных алгоритмов и систем управления стадией сгущения сока является сложной задачей, которая требует проведения комплексных научных исследований, основанных на методах имитационного моделирования и оптимального управления [2].

Цель проведения процесса сгущения в концентраторе - получение пересыщенного сиропа с заданной плотностью. Плотность сиропа зависит от температуры и давления вторичного пара, от температуры и давления греющего пара, от расхода сока на уваривание.

Любой технологический процесс как объект управления характеризуется следующими основными группами переменных (рисунок 1):

Рисунок 1. Общая структурная схема объекта управления

1. Переменные, характеризующие состояние процесса . Их называют выходными или регулируемыми координатами.

2. Переменные, изменением которых система регулирования может воздействовать на объект с целью управления . Совокупность этих переменных называют вектором регулирующих воздействий.

3. Переменные, изменение которых не связаны с воздействием системы регулирования . Эти изменения отражают влияние на регулируемый объект внешних условий, изменения характеристик самого объекта и т.п. Их называют возмущающими воздействиями.

Выходными координатами данного технологического процесса являются температура и плотность сиропа в трубном пространстве, температура и давление вторичного пара, уровень сиропа в аппарате, физические показатели сиропа и пара (плотность и т.д.).

Входными координаты процесса являются расход и температура поступающего сока, температура и давление греющего пара, расход сиропа из аппарата, расход вторичного пара.

Поддержание заданного значения давления вторичных паров в концентраторе обеспечивает поддержание заданного режима работы концентратора: температурного режима, производительности установки. Поэтому в качестве основной регулируемой координаты может быть выбрано давление вторичных паров в концентраторе.

В качестве регулируемого воздействия может быть выбран расход вторичных паров из концентратора. По отношению к этому параметру давление вторичных паров наиболее чувствительно.

Остальные входные переменные являются возмущающими воздействиями, основным из которых является колебание расхода и температуры греющего пара, температуры и расхода сока на входе в аппарат. Этот воздействие относится к контролируемым возмущениям.

Неконтролируемыми возмущениями в данном случае следует считать изменение во времени коэффициента теплопередачи вследствие образования различных отложений на поверхность теплообмена.

Таким образом, исходя из приведенного анализа, следует вывод о необходимости разработки автоматической системы управления, обеспечивающей стабилизацию давления вторичных паров в концентраторе.

Список литературы:

1. Силин П. М. Технология сахара. М.: Пищевая промышленность, 1967. – 625 с.
2. Уваров С.Г. Современные технологии автоматизации процесса получения диффузионного сока в свеклосахарном производстве / С.Г. Уваров, И.В. Истомина, А.А. Третьяков // Некоторые вопросы анализа, алгебры, геометрии и математического образования. 2016. № 5-1. С. 300-301.