论糖厂生产管理的发展方向

论糖厂生产管理的发展方向--自动化、信息化
云南临沧南华糖业有限公司 陈子华

摘 要：制糖生产的自动化控制、信息化管理是糖厂生产管理的发展方向，本文根据制糖生产的季节性、流水线、简单重复等的特点和管理体制机制的集团化，分析了自动化控制、信息化管理在制糖生产的可行性及很好的应用前景。

引 言

    “科学技术是第一生产力”。放眼国内外，新的科技方法不断涌现，极大地提高了各行各业的生产力，世界的面貌也因此而发生了巨大的变化，日新月异。一切事物都证明了这个论断是无比正确的。

    回顾我们所从事和热爱的“甜蜜的事业”--制糖行业，情况却难以令人满意。尽管近年来甘蔗的单产和糖份都有一定的提高（其中包含了科技研究的成果），但在生产方面，生产工艺和生产技术基本上还是几十年甚至100年前的模样，主要的体制机制、生产规模虽然变化很大，但技术进步、科技创新方面的变化不大。我们不能不承认，即使与国内的其他工业相比，制糖工业的科技进步实在太慢了，甚至可能是倒数第一。特别是当今已经十分成熟的自动化控制、信息化管理在其他行业应用得很普遍，而制糖行业却基本上仍然是江山依旧。

一、糖厂生产管理自动化、信息化的现状

    目前糖厂生产管理的自动化、信息化，一方面是近年来取得了很大进步；另一方面是与国外同行业及国内其他行业相比还存在很大差距：

（一） 取得的进步
    1、体制已经由原来的单元化企业发展成集团化管理的模式，单条生产线的处理能力已经由原来的500t/d、1000 t/d、1500 t/d发展到现在的3000 t/d甚至有的到10000 t/d以上。
    2、制糖生产新技术、新设备的应用取得了很大的进步，特别是自动化控制、信息化管理较之以前有了很大的应用。

（二） 存在的差距
    1、集团管理迅速、准确的信息化和大规模生产的劳动力成本与国内其他行业相比还有待加强。
    2、好的企业已经可以利用网络及时准确地传递管理信息和进行异地办公、异地实时的生产监控和电视电话会议，大规模生产的员工人数远远比我们的少。
    3、自动化控制、流水线生产与国外同行业相比还有很大差距。
    4、国外同行业从甘蔗的自动收割到生产的全过程自动化流水线生产已经应用得很普遍，而我们目前还处于半自动化。
    5、目前我们公司自动化控制、信息化管理存在的问题：一是理念和行为观念没有认识到自动化、信息化的作用和意义，没有积极主动地学习和运用自动化、信息化的激情和意识；二是自动化控制在下属八个子公司中每个公司都有一点，但没有整条生产线地使用，上一工序使用了生产稳定及工艺指标较好，下一工序没有使用工艺指标又不稳定、也是前功尽弃，有撒胡椒粉的感觉，今后应该有条件有能力做一个厂就做一个厂逐步地来；三是有了自动化控制的又不能熟练地掌握运用；四是能运用了又执行不到位，没有责任心来很好地使用维护，导致设备、仪器随意被损坏。

    近年来，全球强调节能减排的要求越来越强烈，制糖行业标准日益提高、生产规模不断扩大、各项食糖国标不断推陈出新，人工操作已经难以达到稳定生产、保证产品质量、提高收回、降低消耗、提高效益的要求；对制糖生产简单但重复性强的工作来说，由于操作工操作技术不熟练、操作技术水平不统一，操作不认真负责、执行力不到位，导致生产不稳定、工人劳动力成本不断上升、产品质量波动大、收回底、效益差。为加快制糖企业实现用高新技术改造传统行业，实现节能减排、提高企业经济效益的步伐，自动化控制、信息化管理已经成为糖业可持续发展的一个必然趋势。

二、制糖生产自动化、信息化管理的内容

    我公司近年来在下属的八个制糖子公司中与广西宏智公司对自动化控制、信息化管理进行了多方面的合作（广西宏智公司多年来不断钻研糖厂信息化自动控制新技术，自主创新、在糖厂自动化控制、信息化管理方面取得了显著的成果，其中研发了十多项技术成果，荣获广西科技厅、南宁市科技局等政府部门颁发的数十项奖励。于2008年3月，宏智公司自主研发的“糖厂澄清、蒸发工段自动控制系统”通过广西科技厅技术鉴定！鉴定结论：该项目的开发是成功的，技术居国内领先水平，具备很好的推广应用价值！同年12月宏智公司研发的“糖厂压榨全过程自动控制DCS系统”分别荣获广西壮族自治区科技进步三等奖和南宁市科技进步一等奖。锅炉DCS系统已遍布云南、广西、广东、海南等地，得到用户的一致好评。），糖厂自动化控制、信息化管理包括了集团信息化管理系统（OA办公系统）、全厂三大车间的自动化控制系统以及能耗管理、分析等7个大系统80多个子系统。

制糖企业全厂自控、信息管理系统及子系统含以下内容：
1.压榨车间全过程DCS系统；
2.制炼车间全过程DCS系统；
3.锅炉车间全过程DCS系统；
4.制糖集团生产调度指挥系统；
5.全厂效能分析、能耗计量统计系统；
6.糖厂制糖工艺分析系统（化验分析、报表、质量统计分析等）；
7.全厂关键工艺点视频监视系统。

各控制系统包含的子系统如下：

1.压榨车间自动控制（DCS）系统；
（1）输送带自动控制：均衡进榨自控系统、核子秤计量系统；  
（2）压榨机自动控制：榨机自控系统、高位槽翻板自控系统 ；    
（3）压出汁泵送自控系统；
（4）混合汁泵送自控系统 ；    
（5）渗透控制：渗透水流量、水温度、液位自控系统；     
（6）磷酸添加控制：磷酸添加自控系统；
（7）预灰添加控制；
（8）榨机润滑油及冷却水控制；
（9）压榨车间机械及流程连锁控制。

2.制炼车间DCS系统
（1）澄清工段自动控制（DCS）系统
① 混合汁均匀泵送控制；
② 混合汁加热控制；
③ 中和控制；
④ 硫熏控制；
⑤ 中和汁泵送控制；
⑥ 中和汁加热控制；
⑦絮凝剂配制添加控制；
⑧沉淀池控制；
⑨ 清汁均匀泵送控制；
⑩清汁加热控制。
（2）蒸发工段自动控制（DCS）系统
①减温减压站控制；
② 蒸发罐液位控制；
③ 蒸发糖浆锤度控制；
④ 蒸发等压排水控制；
⑤ 蒸发排氨控制；
⑥ 糖浆平衡箱泵送控制；
⑦ 粗糖浆箱泵送控制。 
（3）煮糖工段自动控制（DCS）系统
① 结晶罐煮糖控制；
② 助晶箱糖膏计量；
③ 分蜜自动控制；
④ 糖蜜泵送控制。
（4）、包装、仓储自控管理系统

3．锅炉车间自动控制（DCS）系统
（1）给水过程监视；
（2）减温水过程监视；
（3）省煤器过程监视；
（4）过热器过程监视；
（5）空气预热器过程监视；
（6）给料过程监视；
（7）炉况及燃烧过程监视；
（8）排烟过程监视；
（9）鼓引风过程监视；
（10）汽包水位控制；
（11）蒸汽温度控制；
（12）鼓风控制；
（13）引风控制；
（14）给料控制；
（15）除氧箱控制；
（16）热电控制。

4.全厂能耗计量统计系统
（1）全厂用水计量统计系统；     
（2）全厂用汽计量统计系统；
（3）全厂用电计量统计系统；     
（4）电网参数采集系统。

5.全厂关键工艺点视频监视系统
（1）压榨工段工艺点视频监视系统；
（2）澄清工段工艺点视频监视系统；
（3）蒸发工段工艺点视频监视系统；
（4）煮糖工段工艺点视频监视系统；
（5）锅炉工艺点视频监视系统。

6.生产调度指挥系统
（1）压榨工段生产调度指挥子系统；
（2）澄清工段生产调度指挥子系统；
（3）蒸发工段生产调度指挥子系统；
（4）煮糖工段生产调度指挥子系统；
（5）锅炉生产调度指挥子系统；
（6）热电生产调度指挥子系统。

三、制糖生产自动化、信息化管理的应用

    通过对制糖生产自动化、信息化管理的建设，建立集团化管理的信息平台，实现快速准确地传递信息，做到对糖厂重要工段、关键岗位都能实施有效控制、监控，把班组、车间、全厂、集团建设成为一个反应灵敏、控制自如的有机整体，彻底改变以往靠人工、靠经验控制的落后面貌，真正发挥自动控制、信息化管理的杠杆作用和增幅效应，使甘蔗制糖这一传统产业跨入高效、节能、环保的现代化工业体系。

（一）、压榨车间

    压榨车间的主要工艺特点是重载大型机械设备，从喂料台、输送带、撕解机、理平机到压榨机、耙齿机，以及混合汁泵、渗透水泵，其中大部分是大负荷设备，占全厂用电量的大部分。蔗料输送各环节不均匀，容易造成设备故障，传统以来设备故障率较高，严重影响全厂的生产。有效避免压榨生产的尖峰负荷，提高生产安全率，降低能耗，最大限度发挥设备的处理能力，以及提高甘蔗的糖份抽出率，是压榨车间的主要任务。

（压榨车间自控系统图）

压榨车间的控制系统有：
1．均衡进榨计量自动控系统
2．榨机自动控制系统
3．榨机高位槽翻板自动控制
4．轴温监控、报警系统
5．榨机自动润滑系统
7．渗透水流量自动控制系统
8．渗透水箱液位、温度控制系统
9．压出汁箱液位控制
10．磷酸自动控制系统
11．石灰乳箱液位控制
12．系统连锁保护
13．摄像监控系统
14．压榨自控系统中心站

    系统实施后的效果：
1. 降低了蔗渣水份和转光度，提高蔗糖份抽出率。
2. 由于压榨平稳，避免了尖端负荷，压榨车间用电量将大大降低，节约能源成本。
3. 使进入锅炉的蔗渣质高量稳，保证了锅炉燃烧的安全稳定和提高了燃烧效率。
4. 实时监控报警，大大降低了故障率，确保了生产的持续安全进行，提高了生产管理效率。
5. 从总体上达到了均衡进榨、均衡用电、均衡输出蔗渣、均衡输出混合汁。同等负荷条件下，甘蔗处理能力提高10-15％；
6. 降低榨机的电流波动，有效的防止撕解机和榨机的堵塞事故发生，降低润滑油的消耗。

（二）、制炼车间

澄清、蒸发工段：
    减温、减压站在人工操作时温度波动大，易造成蒸发效率降低、产品质量下降、糖份转化严重，加水量过大又易造成蒸汽能量的浪费；同时，蒸发工段是一个复杂的、操作频繁的过程，人工操作时控制很难实现稳定状态，而且设备故障率高，若有故障发生时，操作工很难在短时间内找到故障原因，导致在生产中存在隐患致使产糖率下降，有时甚至出现顶笼和干锅等重大事故，需要用一两天来处理后面的物料，这些故障带来的损失数据是惊人的。

澄清、蒸发工段控制的内容有：
1．混合汁箱液位、流量自动控制及混合汁加热器的控制
2．中和汁箱液位、流量自动控制及中和汁加热器的控制
3．清汁箱液位、流量自动控制及中和汁加热器的控制
4．减温减压站出口蒸汽温度和压力的控制
5．I-V效蒸发罐糖浆液位控制及末效糖浆锤度控制
6．蒸发汽凝水控制
7. 粗糖浆箱控制及糖浆加热器的控制
8. 蒸发自动排氨系统

系统实施后的效果：
1. 将蒸发过程由繁重、紧张的手工操作模式转变成简单、明了、清晰的自动化操作；
2. 稳定蒸发Ⅰ效汽室温度及压力，从而稳定整个蒸发工段的操作；
3. 稳定提高蒸发效能；提高蒸发工段的处理能力；
4. 稳定粗糖浆锤度，利于产品质量的提高及煮糖操作；
5. 实现物料快进快出，减少糖份转化；
6. 节约蒸汽使用量，降低了能耗，减少了污染物的排放。
7. 实现五个稳定——稳定入料、稳定真空、稳定压力、稳定排水、稳定抽汽；减少跑糖，提高了热能利用效率，减轻环保系统的污水处理压力。

煮糖工段：
    目前国内糖厂煮糖（结晶）过程自动控制系统属于空白，在此所叙述的煮糖过程自动控制系统指能脱离人工干预而独立运行两个周期以上的过程控制系统，目前国内某些单位，如扶南东亚、广西廖平、广西柳兴所使用的控制系统需要由熟练的操作工人不断改变各种操作参数，系统过多地依赖熟练的操作工人及煮糖之外相关的工艺点稳定去保证系统的正常运行，故不适应目前国内糖厂的生产国情及工人操作水平，在国外，这样的系统能运行，是由他们的生产情况（煮糖之外相关的工艺点参数绝对稳定）及操作、维护人员较高的操作水平去保证，所以适应了英国、澳大利亚的生产线，而不能适应国内的生产线，且价格昂贵，每罐的控制系统单价约为70万人民币左右，维护难度较大，是今后要努力攻克的方向。

（三）、锅炉车间

锅炉车间包含的控制内容有：
1. 汽包水位自动控制：
2. 过热蒸汽温度自动控制：
3. 除氧器温度自动控制：
4. 烟道气氧含量自动控制：
5. 燃料系统的自动控制：
6. 喂料器料斗的料位自动控制：
7. 炉膛负压的控制：

系统实施后的效果：
1、保证锅炉的安全运行和炉况的稳定。
2、采用温度二冲量PID自动控制，控制精度优于±10℃,保证过热蒸汽的质量。
3、控制背压蒸汽阀,有利于锅炉的长期安全运行。
4、通过控制鼓风机的风门开度来控制烟道气氧含量的基本稳定，有利于经济燃烧和节能。
5、根据过热蒸汽压力、蒸汽流量、炉膛温度，DCS系统可通过控制喂料系统的电磁调速电机的转速进行燃料量自动调节，以保证蒸汽压力的稳定。
6、通过调节蔗渣输送带上刮板的开度来控制喂料器料斗的料位，有利于经济燃烧和节能。
7、通过控制引风机的风门开度来控制炉膛负压的基本稳定，有利于经济燃烧和节能。

（四）、全厂能源消耗管理

    在榨季生产过程中，没有实时在线记录和历史数据查询，人工记录存在技术水平及责任心等因素的局限性，使动力车间实际生产状况无法真实的体现，常出现动力和制炼车间的责任分歧，比如动力车间供给制炼车间的废气的流量、温度、压力是否足够等；动力车间的能源管理没有一个考核依据，无法评价动力车间的效能，项目实施后，将有利于各车间的能源管理，有利于能源成本的核算及考核。
    本系统将全厂的能源信息实时的传输到生产调度系统中，为动力车间的能源管理提供了一个数据依据，使生产管理者及时对生产状况做出决策；消除人为因素的影响，同时可增强员工的生产责任心和积极性。
    为了对全厂蒸汽能源消耗进行无人为干预的原始记录，方便各车间生产成本管理及考核，将锅炉产汽及其分配作计量记录，重点测量记录点如下：

1. 锅炉燃料计量
2. 锅炉用水流量
3. 锅炉过热蒸汽流量、温度、压力
4. 发电机用汽量、发电量
5. 发电机废汽流量
6. 压榨车间用电负荷
7. 制炼车间用电负荷
8. 蒸发工段用生汽流量、温度、压力
9. 分蜜工段用生汽流量、温度、压力
10. 煮糖工段用汁汽、废汽流量
11. 酒精车间用生汽流量
12. 蒸发工段用水流量
13. 分蜜工段用水流量
14. 煮糖工段用水流量

（五）、生产指挥调度系统

1.集检测、监视、通讯、管理 于一体
    采集全厂生产全过程的重要参数，实时通过局域网、因特网发送到各生产调度管理部门、集团内各糖厂及集团总部，使生产工况及信息在集团内实现实时共享，并以图形方式实时显示，非常方便随时随地掌握工业现场与企业运营状态，了解所需的各项信息，大幅度提高工作效率，实现成功决策。

2.支持广泛
    糖厂生产调度系统集动画显示、流程检测、数据采集、设备检测与输出、网络数据传输、视频检测、工程报表、数据与曲线显示等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，同时可以与现有的网络资源无缝连接，支持ADSL、ISDN、Modem、CDMA、GPRS、WLAN等各种Internet接入方式。

3.实现远程监视
    支持局域网和因特网内的多用户同时在线远程获取生产现场的信息，实现远程的生产管理。

四、结论与讨论

    我们公司目前在信息化管理方面已经建设了生产的实时监控系统、财务用友软件系统、办公的内部局域网OA系统和农务原料管理系统，下步在继续完善已有系统的基础上还将建立管理系统（金蝶软件管理系统）、办公电视电话会议系统等；在自动化控制方面已经在下属八个子公司分别应用了核子秤计量均衡控制系统、榨机自控系统、预灰添加中和控制系统、一二次加热控制系统、减温减压站控制系统、糖糊输送控制系统、锅炉车间自动控制（DCS）系统和甲羔全自动分蜜机的应用，下步在继续完善已有系统的基础上还将继续引用上面介绍的其他系统，特别是煮糖（结晶）过程自动控制系统，以实现整条生产线全部自动化流水线的目标。

    在2009集团年会上，焦念民常务副总裁对下步的工作安排中已经明确提出为了“提高集办公效率和办公质量、实现集团各种信息及时共享、优化集团对个企业和各业务线的监督、管理和控制”要“加快集团信息化建设的步伐，为加强控制、优化管理提供技术保障”，冯小华总裁在2009年年会报告中对如何完善控制体系也明确指出“从提高控制效率的角度讲，在有条件用机器的地方要尽量多用机器，尽量多用自动化控制技术，少用人。”由此可见，自动化、信息化是糖厂生产管理实现可持续发展的必由之路。

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参考文献：
[1] 霍汉镇，制糖工艺与装备的新概念与新实践（第一分册），广西大学生物技术与糖业工程学院，广西大学糖业工程研究中心。
[2] 华　清：把信息化放在新型工业化的关键位置
[3] 孙卫东，甘蔗制糖新工艺，广西大学内部讲义
[4] 焦念民，广西洋浦南华糖业集团2009集团年会工作报告
[5] 冯小华，广西洋浦南华糖业集团2009集团年会报告