糖廠冷凝水微糖檢測方法及裝置與流程

2023-07-27 14:26:01 1

技術領域

本發明涉及電子類的蔗糖含量檢測領域，具體是指一種糖廠冷凝水中微量糖份檢測的方法及裝置。

背景技術：

糖廠在蔗糖生產過程中，通常將在蒸發工段中糖液蒸發出的蒸汽收集冷凝，形成溫度較高的冷凝水，並將這些冷凝水補給到鍋爐中重新產生蒸汽，以達到節約能源和減少排汙的目的。由於這些循環使用的冷凝水來自於蒸發的糖液，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，大於50ppm)，會引起鍋爐設備的結垢與腐蝕，影響鍋爐熱效率，甚至造成嚴重的安全事故。因此必須對冷凝水的含糖量進行精確嚴格的檢測，避免糖分高的冷凝水進入鍋爐。

目前，國內糖廠對冷凝水含糖量的檢測基本是依賴化學處理及人工比色測量方法。在冷凝水中加入化學試劑並加熱反應，再加入顯色劑與比色卡進行顏色對比，進而確定糖分含量。這種方法耗時過長，難於實時檢測報警，因而存在含糖量超標的冷凝水入爐的風險，或者，將本來合格的冷凝水當超標水排放掉。發明專利CN 101393154A提出了用電導率檢測糖分的方法，通過檢測含糖冷凝水的電導率和溫度，利用不同糖分濃度下電導率值、溫度值的對應關係式測得糖分濃度。此方法檢測時間短，能夠在線實時檢測冷凝水中的糖含量。但該發明測量的參數少，測量結果易受冷凝水中其他雜質的幹擾，檢測的精度有限，甚至會出現雜質的電導效應大於糖質的電導效應的情況，測量結果失去使用價值。

技術實現要素：

本發明根據含糖溶液的特性，提出一種糖廠冷凝水微糖檢測方法及裝置。

蔗糖溶解在水中，會改變水的電導效應、電容效應和介質損耗值，用測量電極直接測量冷凝水的電導、電容和介質損耗，加上溫度補償，就能快速準確地計算出含糖量。

一種糖廠冷凝水微糖檢測裝置，包含測量電極、交流信號發生器、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，其特徵是：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、等效電容和介質損耗，加上溫度補償，用四維變量計算冷凝水含糖量。

測量電極安裝在冷凝水中，為增強電容效應，測量電極可採用面積較大的板狀結構，最好是兩個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。

交流信號發生器採用頻率和幅值都很穩定的正弦信號發生器。

信號處理單元處理信號的過程分為兩步：第一步計算冷凝水的電氣參數，先用傅立葉變換計算複數電流和複數電壓，得到復導納，復導納的實部即為電導，復導納的虛部即代表電容，復導納的角度餘切值就代表介質損耗；第二步根據電氣參數和溫度計算冷凝水含糖量，具體方法有很多種，可採用線性回歸或泰勒級數展開等經典傳統算法，也可採用更複雜的模型算法。實驗表明：用神經網絡模型，根據測量的電導、電容、介質損耗和冷凝水溫度，計算冷凝水含糖量，可取得更高的精度。

信號處理單元的計算量並不大，可用普通的單片機或DSP完成實時計算顯示和控制任務。。

本發明直接測量冷凝水特性，在設備發生故障(比如出現洩露)時能及時發現故障，避免更嚴重的損失。

本發明與現有技術相比，具有的優點和有益效果

本發明與現有技術相比，具有如下優點：本發明測量冷凝水的電導、電容和介質損耗，計算冷凝水含糖量，比現有的單純測電導的方法，有更多的測量維度，更能抑制雜質的幹擾，測量靈敏度高，可靠性和穩定性更好。

附圖說明

圖1是本發明一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

圖1是本發明一個實施例的結構示意圖。本實施例包含測量電極、正弦信號發生器、電流測量電路、電壓測量電路、溫度測量電路、信號處理單片機、顯示報警單元及鍵盤。電極採用兩個套在一起的同心的圓形管狀金屬電極，電極和測溫元件安裝在冷凝水中。信號處理單片機首先用傅立葉變換計算冷凝水的電氣參數(包括電導、電容和介質損耗)，然後根據電氣參數和溫度用RBF神經網絡模型計算冷凝水含糖量。