糖廠冷凝水含糖量實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)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(lèi)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分實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]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。
[0003]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(zhuān)利CN101393154A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。

【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(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警方法及裝置。
[0005]根據(jù)不同的測(cè)量原理，糖廠冷凝水含糖量實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警方法可分為兩種方案:第一種方案是通過(guò)測(cè)量糖液蒸發(fā)速度計(jì)算冷凝水含糖量；第二種方案直接測(cè)量冷凝水的電氣特性，從而計(jì)算冷凝水的含糖量。
[0006]首先說(shuō)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(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警方法及裝置，包含蒸發(fā)速度測(cè)量單元和計(jì)算顯示控制單元，其特征是:蒸發(fā)速度測(cè)量單元連接到計(jì)算顯示控制單元，計(jì)算顯示控制單元根據(jù)蒸發(fā)速度計(jì)算冷凝水的含糖量，并顯示出來(lái)，當(dāng)含糖量超過(guò)設(shè)定值時(shí)，輸出相應(yīng)的報(bào)警和控制信號(hào)。
[0008]蒸發(fā)速度測(cè)量單元的構(gòu)成可有以下三種方式:1、蒸發(fā)速度測(cè)量單元是安裝在蒸發(fā)罐蒸汽出口的蒸汽流量測(cè)量單元。這是最直接且最及時(shí)的測(cè)量方法，只需在蒸發(fā)罐蒸汽出口管道加裝蒸汽流量計(jì)即可。2、蒸發(fā)速度測(cè)量單元是安裝在冷凝器出口的冷凝水流量測(cè)量單元。液體流量計(jì)比蒸汽流量計(jì)要簡(jiǎn)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(shí)間，這種測(cè)量方式有一定的時(shí)間滯后。但大多數(shù)情況下，滯后時(shí)間很短，可以忽略不計(jì)。3、蒸發(fā)速度測(cè)量單元是安裝在加熱蒸汽入口的蒸汽流量測(cè)量單元。在正常工作時(shí)，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(dòng)，為保證測(cè)量精度，應(yīng)加裝蒸汽溫度測(cè)量單元，對(duì)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(shí)，應(yīng)對(duì)尾氣和加熱蒸汽的冷凝水的熱量進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)蒸發(fā)速度值做相應(yīng)的修正。
[0009]有時(shí)候，蒸發(fā)罐中糖液的濃度會(huì)有較大變化，為提高測(cè)量精度，檢測(cè)報(bào)警裝置還包含蒸發(fā)罐糖液濃度測(cè)量單元，計(jì)算顯示控制單元根據(jù)蒸發(fā)速度和糖液濃度計(jì)算冷凝水的含糖量。
[0010]實(shí)驗(yàn)表明，糖廠冷凝水的含糖量可由下面的公式計(jì)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(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得出。在實(shí)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(shí)糖液濃度基本恒定，糖廠冷凝水的含糖量計(jì)算公式可簡(jiǎn)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(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得出。在實(shí)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(shí)候，蒸發(fā)罐中糖液的液位會(huì)有較大變化，對(duì)冷凝水含糖量有很大影響，為保證測(cè)量精度，檢測(cè)報(bào)警裝置還包含蒸發(fā)罐糖液液位測(cè)量單元，對(duì)計(jì)算出的冷凝水含糖量作進(jìn)一步的修正。一種簡(jiǎn)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(gè)比例系數(shù)，而這個(gè)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。
[0017]蒸發(fā)罐糖液濃度測(cè)量單元的安裝和蒸發(fā)罐糖液液位測(cè)量單元的安裝是相互獨(dú)立的，可同時(shí)安裝，也可任選一種安裝。
[0018]計(jì)算顯示控制單元的計(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)。
[0019]本發(fā)明的第二方案是直接測(cè)量冷凝水的電氣特性，從而計(jì)算冷凝水的含糖量。
[0020]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。
[0021]一種糖廠冷凝水含糖量實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警方法及裝置，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。
[0022]測(cè)量電極安裝在