[实用新型]用于大宗发酵产品的非线性综合节能控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于大宗发酵产品的非线性综合节能控制系统。

背景技术

近几年国内不少抗生素生产企业虽采用了自动控制系统，但很少涉及立体化、多层次的智能模糊控制技术，极少涉及以节能减排为目标的多元化、多变量、多参数测量补偿最优控制。

一般情况制药工厂所谓的节能措施只是对电机进行简单的变频控制，难以处理信息量巨大、算法复杂的大容量、大滞后、非线性、多相的生物生命系统的过程参数的优化控制。

这种简单的变频调节方式是根据发酵过程的经验数据，进行简单的阶梯形调节搅拌电机的转速或调节风机的排风量。如果环境的温度、湿度、酸碱度、溶氧、搅拌效果、震动条件、系统传递误差等发生变化，很可能会导致药效下降或批次性生产报废，产生巨大的资源和能源的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有生物制药技术中的电能的利用效率较低的问题，提供一种用于大宗发酵产品的非线性综合节能控制系统。

本实用新型提供的一种用于大宗发酵产品的非线性综合节能控制系统包括中央控制系统单元、整流逆变系统单元、驱动器、信号检测单元及传感器、误差数字仿真器和谐波抑制单元，所述中央控制系统单元分别连接整流逆变系统单元、误差数字仿真器和谐波抑制单元，所述信号检测单元及传感器连接所述误差数字仿真器。

还可以包括驱动器，该驱动器分别与中央控制系统单元、谐波抑制单元和整流逆变连接成。

所述中央控制系统单元可以包括能够实现实时计算特定发酵效价下最低电耗函数的微计算机、信号处理电路、监控系统和指令接收器。

信号检测单元及传感器可以包括：温度传感器、压力传感器、溶氧仪、PH分析仪、震动传感器及电压电流传感器及处理电路。

所述误差数字仿真器可以包括预置单元、译码单元、补偿控制、整形与伺服系统和信号优化电路。

所述谐波抑制单元可以包括谐波采样单元、谐波补偿单元和滤波单元。

利用本实用新型能够解决现有生物制药技术中的电能的利用效率较低的问题，能够在不影响生物发酵效果的前提下，最大能力提高电能的利用效率。

附图说明

图1为用于大宗发酵产品的非线性综合节能控制系统原理图；

图2为用于大宗发酵产品的非线性综合节能控制系统结构图；

图3为用于大宗发酵产品的非线性综合节能控制系统核心结构框图。

具体实施方式

本实用新型包括多方面新技术的应用，其中包括抗生素发酵过程代谢特性、动力学理论、误差数字仿真技术、信息传感采集技术、新型电机矢量控制技术、谐波抑制能量转化技术、模糊控制技术、计算机仿真技术为基础，以实现生物发酵综合目标为前提，提高有功电能利用率和优化过程控制为手段，并且结合了国外先进的生物化工、自动控制、数字变频、能源转换、提高效率、减少误差等领域的技术，是一种用于大宗发酵产品的非线性综合节能控制系统。

如图1所示，该控制系统的工作主要涉及：通过中央计算机(中央控制系统)接收传感器输入谐波抑制单元得到的信号反馈以及模拟量输入数据采集器得到的数据；中央计算机与触摸显示器和驱动单元的交互；驱动单元与谐波抑制单元的交互；驱动器对电机进行驱动输出；电机通过传动机构对发酵罐进行搅拌。

如图2所示，发酵罐上设置的各种传感器通过信号采集器向发酵用节电器(工作原理如图1所示)提供数据信号，驱动电机通过皮带轮变速传动机构对发酵罐进行搅拌。

如图3所示，该控制系统的核心部分(相当于图2中的发酵用节电器)包括中央控制系统单元、整流逆变系统单元(本单元中采用了部分变频技术)、驱动器、信号检测单元及传感器、误差数字仿真器、谐波抑制单元。

中央控制系统包括：微计算机、信号处理电路、监控系统、指令接收器、；

整流逆变系统包括：整流、滤波、逆变、频率调节、自动保护用的切换装置；

驱动器包括：功率分析、能量叠加；

信号检测单元及传感器包括：温度传感器、压力传感器、溶氧仪、PH分析仪、震动传感器及电压电流等传感器及处理电路；

误差数字仿真器包括预置单元，译码单元，补偿控制，整形与伺服系统，信号优化电路；

谐波抑制单元包括谐波采样单元，谐波补偿单元，滤波单元。

研究发酵过程微生物呼吸代谢变化规律，确定细胞生长和产物合成阶段的酸碱度、温度、溶解氧特性。

研究发酵过程中，电机搅拌引起的料液翻动方式与微生物呼吸代谢变化规律。