一种糖液锤度在线自动测控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及糖液锤度检测和控制技术领域，具体为一种糖液锤度在线自动测控系统。
【背景技术】
[0002]锤度指溶液中所含的可溶性物质的重量占总重量的百分比。在制糖过程中，从甘蔗压榨糖汁(甜菜渗出汁)一直到煮糖中糖浆母液的锤度值都是非常重要的控制指标。
[0003]在糖厂生产过程中，各阶段糖汁的锤度值的控制可直接影响到生产能耗及白糖质量。如生产过程中的几个重要的工艺处理压榨汁加入渗透水、澄清汁加热蒸发、煮糖中糖液(通称母液)和煮糖中糖种稀释均要根据当时的锤度值。因此锤度值的检测在糖厂生产中极为重要，是工艺操作的依据。
[0004]在压榨汁加入渗透水主要为了提高蔗糖的抽出率，加入的渗透水少了，抽出率偏低。加入的渗透水越多蔗糖的抽出率越高。但如果加入渗透水的甘蔗混合汁锤度过低，后续的加热、蒸发和煮糖的能耗就将增加。因此准确地检测和控制压榨汁的锤度值，才能控制均衡渗透水的加入量，在提高蔗糖抽出率的同时控制后续能耗，取得好的收益。
[0005]在白糖生产过程中，澄清汁的加热蒸发过程需要消耗大量的加热蒸汽，同时产生大量的二次蒸汽，因此蒸发工段是糖厂热力系统的中心。糖汁经过澄清处理后，蒸发前的糖汁锤度值约为15Brix。蒸发工序要把糖汁浓缩为锤度55?65Brix。糖汁锤度值过低即太稀时会增加煮糖时间和耗汽量。但糖汁过浓时，煮糖过程中结晶操作不易控制，且糖浆在管路及贮罐中就将有晶体析出。而且糖汁在蒸发工段停留的时间越长，消耗的加热蒸汽就越多，在此工段鹿糖转化和还原糖也增多，糖汁色值也可能加大，还可能出现雾沫夹带走糖份，直接影响最终糖的质量和产量。因此要控制末效蒸发罐的糖浆锤度。最后的煮糖工序，将末效蒸发罐送来的锤度55?65Brix的糖浆进一步浓缩煮制，使糖结晶析出，且糖晶粒大小符合要求，煮糖(或结晶)过程中，蔗糖晶体的析出速度、糖粒型状和糖粒大小与糖液(通称母液)的纯度、温度、锤度和粘度等有直接关系，而纯度、温度、锤度和粘度之间又相互影响。
[0006]现有的锤度测量仪能用于在线测量的主要是微波锤度计和折光锤度仪。但是糖汁检测中会在检测装置上产生积垢，随着积垢的增加，造成测量偏差不断增大，偏差并非线性增大，实际应用中又难以及时清洗，使检测结果难以用于工艺操作。例如使用微波锤度计测量时，伸入糖汁的微波天线表面会积垢成圆柱型，不断加粗，天线上的积垢又很难实现在线自动清洗。近年出现的折光锤度仪精度高、测定快、易于安装，但也存在检测棱镜易积垢的问题，结垢可能使精度降低到1%。虽然配置了检测棱镜的热水冲洗设施，但在线使用时难以实现定期清洗，清洗也难彻底完全，故检测结果仍受积垢影响，使精度下降。
[0007]要得到糖厂生产各流程的实时锤度数据，要解决锤度检测器采样面的自动清洗，并建立一种糖液锤度在线自动测控系统，以实现糖业生产中各工序糖汁锤度值的自动化控制，以保证白糖生产的质量和降低能耗。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是设计一种糖液锤度在线自动测控系统，包括锤度测控主机、安装于糖液罐体或其管道上的锤度检测器及清洗设施，锤度检测器的输出信号接入锤度测控主机，清洗设施与锤度测控主机的一个信号输出端相连接。锤度测控主机还有数个信号输出端分别与和该糖液罐体连接的入料管、加热蒸汽管、稀释水管和出料管上的控制阀连接，锤度测控主机根据实时锤度值控制各管路的通断，调控锤度值。
[0009]本发明设计的一种糖液锤度在线自动测控系统，2?12个糖液罐体包括稀释罐、蒸发罐和煮糖罐。每个糖液罐体连接O?4根出料管、入料管、蒸汽管、稀释液管，所述出料管为引出罐内物料的管道，所述入料管为引入不同物料、或引入不同锤度的相同物料的入料管；所述蒸汽管接入不同温度和不同压力的蒸汽，所述蒸汽为引入锅炉出来的生蒸汽、或经过汽轮机出来的乏汽、或一效蒸发罐出来的汁汽、或二效蒸发罐出来的汁汽；所述稀释液管为引入水、或比本糖液罐体内的介质锤度值低的介质的稀释液管。
[0010]本系统包括锤度测控主机、各糖液罐体或其管道上安装的锤度检测器及清洗设施；
[0011]锤度检测器的采样面与糖液罐体内的糖液相接触，锤度检测器的输出信号接入锤度测控主机；
[0012]清洗设施包括清洗介质发生器、清洗介质管道和清洗嘴，清洗介质管道连接清洗介质发生器和清洗嘴，清洗嘴朝向锤度检测器的采样面。清洗介质管道上安装有控制管道通断的清洗控制电磁阀，清洗介质发生器的电磁开关和清洗控制电磁阀均与锤度测控主机的信号输出端相连接。锤度测控主机按设定的清洗周期和每次的清洗时间，自动启动清洗介质发生器产生清洗介质，打开清洗控制电磁阀，根据锤度检测器的测量结果，当测量精度受到影响，清洗介质即可对采样点进行清洗。使采样面无积垢，保证锤度检测的准确度。
[0013]各糖液罐体内安装有液位传感器，和/或其出料管内安装流量计，液位传感器和流量计的信号输出端与锤度测控主机的信号输入端连接。
[0014]本系统各糖液罐体内安装有温度传感器，与锤度测控主机的信号输入端连接，锤度测控主机根据各温度传感器的当前温度信号对其锤度检测器的当前锤度值进行实时温度补偿，得到该罐内物料的实时锤度值。
[0015]需要控制的入料管、蒸汽管、稀释液管和出料管分别安装电磁阀，各电磁阀分别连接锤度测控主机的各个信号输出端，锤度测控主机根据各罐内物料的实时锤度值和各液位传感器的各罐内物料液位控制各管路的通断，对各糖液罐体内物料进行加热浓缩、或稀释，或加料、或放料，调控各糖液罐体内物料的温度、液位和锤度值于最佳工艺设定值。
[0016]所述锤度测控主机接有显示屏，实时显示各糖液罐体内介质的锤度、液位、温度以及所接的各管道上控制阀的开度数据。
[0017]所述锤度检测器包括安装在检测器外壳内的棱镜、光源、光学成像传感器、信号电路板、运算电路板和电缆插座，所述检测器外壳为圆柱形，采样面位于检测器外壳底部，连接器为上、下端开口的圆筒，连接器下端密封固定于糖液罐体或其管道上，其内腔与糖液罐体或管道相通，锤度检测器插在连接器内，检测器外壳上端高于连接器上端，锤度检测器的底部采样面与罐体或管道内的糖液相接触。连接器上部与锤度检测器外壳固定连接。
[0018]所述连接器底部和检测器外壳底部有相互配合的止口，止口上安装有连接器密封圈，使锤度检测器的底部采样面与连接器底面相平，且保证密封。
[0019]所述连接器顶部有凸缘环，该凸缘环上表面为平面，下表面为由外端向下倾斜的斜面，检测器外壳外侧壁上有台阶面，该台阶面与检测器外壳底面的距离比连接器凸缘环上表面与连接器底面的距离长I?3mm。对接板为2个相同的半圆环板，2个半圆环板合成圆环板，对接板圆环的内径与检测器外壳台阶面上方的外径相等，圆环的外径与连接器凸缘环外径相等，对接板圆环上表面为由外缘向上倾斜的斜面。对接板位于检测器外壳外侧壁的台阶面和连接器凸缘环上表面上，2块对接板合成圆环、环抱检测器外壳。卡箍包括半圆的卡箍主臂和半圆的卡箍转动臂，卡箍主臂一端铰接卡箍转动臂的一端，卡箍主臂另一端铰接卡箍压紧头，卡箍压紧头与卡箍转动臂的另一端的接头相配合。卡箍主臂和卡箍转动臂的内壁有凹槽，卡箍主臂和卡箍转动臂形成的卡箍的最大内径，即其内壁凹槽底部圆环的内径，等于连接器凸缘环的外径，凹槽上侧壁向上倾斜、倾斜角度与对接板上表面倾斜角度相同，凹槽下侧壁向下倾斜、倾斜角度与连接器凸缘环下表面倾斜角度相同。当卡箍主臂和卡箍转动臂对夹在连接器凸缘环外，卡箍压紧头连接卡箍转动臂另一端的接头，使卡箍主臂和卡箍转动臂形成闭合的环形卡箍，卡箍主臂和卡箍转动臂内壁凹槽侧壁的斜面压迫对接板上表面和连接器凸缘的斜面，对接板压迫检测器外壳外侧面的台阶，检测器外壳和连接器的止口被压紧，连接器密封圈密封检测器外壳与连接器的止口间隙。
[0020]所述检测器外壳内有内置管，内置管上端在连接器上方伸出检测器外壳，内置管上端可与清洗介质管道经管接头与内置管上端连接，内置管下端从检测器外壳底部穿出、连接清洗嘴。此种结构使内置管、清洗嘴与检测器成为一体，便于安装。
[0021]所述棱镜是四棱柱，其底面和顶面为矩形、相互平行，底面小于顶面，检测器外壳底面有采样孔，棱镜底面经该采样孔与被测介质接触；棱镜的前后两个侧面为等边梯形、相互平行，左右两个侧面为矩形，侧面与底面的交角为60°?70°，左右两侧面以底面的中心垂直面相互对称；
[0022]所述锤度检测器的光源和入射光聚光镜位于棱镜顶面的上方，聚光后