Устройство согласования потоков сыпучих материалов в технологическом процессе Советский патент 1983 года по МПК C22B1/00 

Вый и втооой выходы которого соединены с входами собтает-ственво блока нахождения производной интегральных суммарных потерь по величинам потоков и блока проверки варианта будущих потоков на оптимальность, первый и. второй выходы блока Нахождения производной интегральных суммарных потерь по величинам потоков соединены с первым и вторым входами первого электронного ключа, третий вход ко- торого соединен с выходом блока проверки варианта будущих потоков на оптимальность, выход блока проверки, варианта будущих потоков на оптимдльность, первый и второй выходы первого электронного ключа соединены соответственно с первым, вторым и третьим входаг ш блока вычисления величин будущих потоков, первый и второй выходы которого соединены с первый- и вторым входами блока управления приводами питателей и .потребителя ма- териала.

2.-Устройство по п. 1, о т л и 1 аю щ- е е с я тем, что блок вычисления величин будущих потоков содержит одновибратор, три ключа, логический элемент НЕ, логический элемент И, блок памяти, четыре блока умножения, два сумматора, эадатчик постоянных коэффициентов и задатчик времени цикла .расчета очередного варианта, причем выход одновибратора соединен с первым входом второго ключа, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами 5лока памяти, первый и второй выходы блока памяти

соединены с первым выходом задатчика постоянных коэффициентов, а выходы первого и второго блоков умножения соединены с первыми входами первого и второго сумматоров соответственно, вторые входы первого и второго сум- маторов соединены соответственно с выходами третьего и четвертого блоков умножения, первые входы которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого ключей, а вторые входы - с вторым выходом задатчика постоянных коэффициентов, первые входы третьего и четвертого ключей соеди1 ены с выходом блока проверки варианта будущих потоков.на оптимальность, вторые входы третьего и четвертого ключей соединены соответственно с перйлм и вторым выходами блока нахождения производной интегральных суммарных потерь;, выходы первого и второго сумматоров соеданены соответственно С третьим и четвертым входами блока памяти, а также .с вторыми входами соответственно прогнозатора поступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора уровня материала в загрузочном бункере, пятый И шестой входы блока памяти соединены с выходами соответственно логических

элементов И и НЕ, первый и второй входы логического элемента И соединены соответственно с выходом задатчика времени цикла расчета очередного варианта и выходом блока проверки варианта будущих потоков на оптимальность, выход которого также соединен с входом логического элемента НЕ.

УСТРОЙСТЮ СОГЛАСОВАНИЯ ПОТОКОВ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ, содержащее приемный бункер с питателем, приводом, весоизмерителями, промежуточную еглкость, загрузочный бункер с питателем, приводом и датчиком контроля степени его заполнения и потребитель материала о приводом,, от-личающееся тем, что, с целью повьааения Лачествй агломерата, увеличения срока службы оборудования за счет-более ритмичной его работы и повышения производительности агломамины, оно дополнительно содержит генератор импульсов, блок усреднения параметров, блок вычисления величин будугдах потоков, прогнозатор поступления материала в загрузочный бункер, прогноэатор уровня материала в загрузочном бункере, прогнозатор потерь из-за отклонения величины потока от заданного прогнозатор потерь из-за отклонения уровня материала s загрузочном бункере от заданного, блок определения интегральных по времени суммарных потерь, блок нахождения производной интегральных суммарных потерь по величинам потоков, блок проверки варианта будущих потоков на оптимальность,. первый электронный ключ и блок управления приводами питателей и потребителя материала, причем выходы весоизмерителей, датчика контроля степени заполнения загрузочного бункера и генератора импульсов соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока усредненияпараметров, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами прогнозатора поступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора уровня материала в загрузочном бункере, вторые входы прогнозатора поступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора уровня маi териала в загрузочном бункере соединены соответственно с первыми вторым СЛ клходами блока вычисления величин бу-г дудах потоков., третий вход прогнозатора уровня материала соединен у выходом прогнозатора поступления, материала в загрузочный -бункер, второй выход блока вычисления величин будурдих потоков соединен также с первым входом прогнозатора потерь из-за отклонения величины потока от задан00 СП ного, выход прогнозатора уровня материала .в загрузочном бункере соединей с первым входом прогнозатора потерь из-за отклонения уровня материала в загрузочном кере от заданного, вторые входы прогнозатора потерь из-за отклонения величины потока от заданного и прогнозатора потерь из-за отклонения уровня материала в загрузочном бункере от заданного соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика, выходы прогнозатора потерь из-за отклонения величины потока от заданного и прогнозатора потерь из-за отклонения уровня материала в загру- зочном бункере от заданного соединены соответственно с первым и вторым .входами блока определения интеграль- . иых по времени суммарных потерь, пер

/.. .. . 1 ; ,- , Изобретение относится к системс1М м управления технологическими процес|Сами, связанными с движением потоков сыпучих материалов и может быть использовано, например, в черной и : цветной металлургии.

Задача согласования потоков маТериала возникает вследствие изменения одного или нескольких потоков или вследствие непредвиденных колебаний вскорости или величине потоков материалов. Указанные колебания, вызываются, .с одной стороны неточностью измерения потоков, а с другой - изменением свойств материала. Например, если величина одних потоков в технологи- . ческом процессе измеряется в единицах объема, то колебания объемной массы материала приводят к рассогласованию потоков.

-- известно устройство для согласовв, ;Вия производительностей шихтового и

спекательного отделения, которое по информации об уровне шихты в приемных бункерах управляет расходом ведущего компонента шихты Cl.

Однако в связи с большим транспортным запаздыванием скорректированная шихта достигает спекательного отделения , -когда ситуация уже может измениться и приход новой шихты не будет соответствовать необходимому расходу.

Известно также устройство, предусматривающее установку дополнительных трактов подачи щихты и обеспечиваюиее Управление расходом ведущего компонента следящей системой дозирования по сигналу о весе шихты, загружаемой на агломашину Г2}.

Указанное устройство не компенсирует большого транспортного запаздывания между шихтовым и спекательным отделением. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и. достигаемо му результату является устройство, .содержащее приемный бункер с приво,дом, весоизмерителйми, промежуточную ,емкость с приводом, загрузочный бункер с питателем, приводом и датчи ком контроля степени его заполнения и потребитель материала с привож м. Для ликвидации транспортного запаздывания оно снабжено специал.ьным распределит.ельным устройством СЗ. Однако указанное устройство предусялатривае ликвидацию транспрртног запаздывания лишь на тракте подачи шихты в спекательном отделений и не решает задачи согласования производи тельности шихтового и спекательного отделений. Кроме того, устройство может нормально функционировать лишь при условии подачи из приемных бункеров заведомо большего расхода шихты, г.е, накладывает на систему управления подачей шихты дополнительные ограничения, тем самым сужая диапазон ее (нкционирования/ что в конечном счете приводит к большим экономическим потерям. цель изобретения - повышение качества агломерата, увеличение срока сйужйл оборудования за счет более .ритмичной его работы и повышение про изводительности .агломашины. Поставленная цель достигается тем, что устройство согласования потоков сыпучих материалов в техноло1ли ческом процессе, содержащее приемный бункер с питателем, приводом, весоиз мepитeля бI, промежуточную- емкость, загрузочный бункер с питателем, приводом и датчиком контроля степени его заполнения и потребитель материала с приводом, дополнительно содержит генератор импульсов, блок ycpejcjнения параметров, блок 1аычисления величин будущих потоков, прогнозатор поступления материала в загрузочный бункер, прогноз атор уровня Мс1териала в загрузочном бункере, прогнозатор потерь из-за отклонения величины потока от заданного, п&огнозатор по-,. ткрь. отклонения уровня материа ла в загрузочном бункере от эаданно го/ блок определения инте|2ральных по времени суммарных .потерь по вели чинам потоков блок нахождения производной интегральных суммарных 6i7tOK проверки варианта будущих потоков на оптимальность, первый электронный ключ и блок управления приводами питателей и привож м потребителя материала, причем выходы весоизмерителей, датчика контроля степени заполнения загрузочного бункера и генератора импульсов соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока усреднения параметров, первый и второй выходы которого -соединены соответственно с первыми входами прогнозатора поступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора уровня материала в за;грузочном бункере, вторые входы прогнозатора поступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора уровня материала в загрузочном бункере соединены соответст-венно с первым и вторым выходами блока вычислени:я величин будущих потоков, третий вход прогнозатора уровня материала соединен с К1ХОДОМ прогнозатора поступления материала в загрузочный бункер, второй выход блока вычисления величин будущих потоков соединен также с первым входом прогнозатора потерь из-за отклонения величины потока от заданного,, выход прогнозатора уровня материала в загрузочном бункере динен с первым входом прогнозггтора потерь из-за отклонения уровня материала в загрузочном бункере от заданного, втоЕйле входы прогнозатора потерь из-за отклонения величины потока от заданного и прогнозатора потерь иа-за отклонения уровня материала в загрузочном бун1сере от заданного соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика, выходы прогнозатора потерь из-за отклонения величины потока от заданного и ;нозатора потерь из-за отклонения уровня материала в загрузочном бунквIре .от заданного соединены соответст:венно спервыми вторым входами блока определения интегральных по времени суммарных потерь, первый и второй выходы которого соединены с входами соответственно блока нахождения производной интегральных суммарных потерь по величинам потоков и блока проверки варианта будущих по-, токов на оптимальность, первый и второй выходы блока нахождения производной интегральных суммарных потерь по величинам потоков соединены с -первым и вторым входами первого электронного ключа, третий вход которого соединен с выходом блока проверки варианта будущих потоков на оптимальность, первый и второй выходы первого электронного ключа соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока вычисления величины будущих потоков, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока управления привода) питателей и потребителя материала. Кроме того, блок вычисления величины будущих потоков содержит одновибратору три ключа, логический элемент НЕ, логический элемент И, блок памяти, четыре блока умножения, два сумматора, задатчик постолиных коэффицйентов и задатчик времени цикла расчета очередного варианта, причем

выход одновибратора соединен с первымвходом второго ключа, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока памяти, первый и второй выходы блока памяти соединены с первым выходом задатчика постояиных коэффициентов, а выходы первого и второго блоков умножения соединены с первыми входами первого и второго сумматоров соответственно, вторые входы первого и второго сумматоров соединены соответственно с выходами .третьего и четвертого блоков умножения, первые входы которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого ключей, а входы - с вторым выходом задатчика постоянных коэффициентов, первые входы третьего и четвертого ключей соединены с выходом блока проверки варианта будущих потоков на оптимальность, вторые входы третьего и четвертого ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами блока нахождения производной интегральных суммарных потерь, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока памяти, а также с вторыми входами соответственно прогнозатора поступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора уровня материала в загрузочном бункере, пятый и шестой входы блока памяти соединены с выходами соответственно логических элементов И и НЕ, первый . и второй входы логического элемента И соединены соответственно с выходом эадатчика времени цикла расчета очередного варианта и выходом блока проверки варианта будущих потоков на оптимальность, выход которого также соединен с входом логического элемента НЕ.

На фиг.1 приведена блдк схема устройства; на фиг.2 - блок-схема внутренней структуры блока вычисления величин будущих потоков , на фиг.З .блок-схема внутренней структуры блока усреднения параметров на фиг.4 блок-схема внутренней структуры блока проверки варианта будувс сх потоков на бптимальность.

Устройство содержит приемный кер 1, тракт подачи материала, оборудованный питателями 2 с приводами 3 и весоизмерителями 4, промежуточную емкость 5 с приводом б, загрузочный бункер СЗБ) 7, оборудованный питателем 2 с приводом 3 и датчиком 8 контроля степени его заполнения, потребитель 9 материала, оборудованный приводом 10, блок 11 усреднения параметров, блок 12 вычисления величин будущих Потоков, прогнозатор 13 поступления материала в загрузочный бункер, прогнозатор 14 уровня материала в загрузочном бункере, прогнозатор 15

1потерь из-за отклонения величины потока от заданного, прогнозатор 16 потерь из-за отклонения уровня материала в загрузочном бункере от задан ноге, блок 17 определения интеграль|Ных по времени суммарных потерь, блок 18 нахождения производной интегральных суммарных потерь по величинам потоков,,блок 19 проверки варианта будущих потоков на оптимальность, первый ключ 20, блок 21 управления приводами 3 питателей и приводом 10 потребителя материала.

Блок 12 вычисления величин будущих потоков (фиг.2 содержит одновибратор 22, второй ключ 23, задатчик 24 времени цикла расчета очередного варианта, логический элемент 25 И, первый блок 26 памяти, первый, второй, третий и четвертый блоки 27, 28, 29 и 30 умножения, третий и четвертый ключи 31 к 32, первый и второй сумматоры 33 и 34, логический элемент НЕ 35 и задатчик 36 постоянных коэффициентов.

. Блок 11 усреднения параметров (фиг.3) содержит второй блок 37 памяти и блок 38 усреднения величин потоков.

Блок 29 проверки варианта будущих потоков на оптимальность (фиг.4 содержит третий блок 39 памяти предыдущего прогноза суммарных интегральных потерь, третий сумматор 40, элемент . 41 сравнения, преобразователь аналогкод 42. Под позицией 43 обозначен генератор импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В отделениях подготовки и переработки, на тракте подачи материала и в промежуточной емкости непрерывно автоматически измеряются параметры, характеризующие ход технологического процесса: поступление материала из отделения подготовки и уровень материала в загрузочном бункере. В каждый дискретный момент времени { И - , 1..,) по сигналу, поступающему из генератора импульсов (ГИ, в блоке 11 проводится усреднение измеренных за период ПИ-f, и значений параметров.

Входом в , производящие оптимизацию, служат усредненные прошлые величины потоков из блокс 11, а выходом - оптимальные величины поступления материала из отделения подготовки и расхода материала в отделение переработки на интервале прогнозирования f И, И + vn 3 где М - глубина прогнозирования потерь.

В первоначальный момент времени для расчета вариантов потоков в блоке 12 задается начальный вариант, в качестве которого могут быть выбраны, например, заранее определенные средние значения величин потоков 2 и Н . Эти заданные величины через второй ключ 23, управляемый сигналом с однрвибратора 22, формирукщего сигнал определенной длительности, соответствукнцей времени первого цикла расчета, поступают на вторые входы прогнозатора 13 поступления материала в загрузочный бункер и прогнозатора 14 уровня материала в загрузочном бункере, а также на первый и вто рой входы блока 26 памяти, где хра;нятся до следующего второгоцикла расчета, причем управляА)Щий сигнал н считывание запомненной первым блоком 26 памяти информации, в случае не оптимального варианта для «очередного 1цикла расчета поступает с бло ка 19 проверки варис1нта будущих потоков на оптимальность/ Вычисление очередного {второго и последующих вариантов ) осуществляется по следующей схеме. , После окончания первого цикла . расчета будущих вариантов потоков и проверки их на оптимальность, с выхода блока 19 проверки варианта будущих потоков.на оптимальность сним ется сигнал логическая 1 (первый вариант не оптимален), разрешаюц й вычисление очередного варианта (сигнал на пятый вход первого блока 26 памяти и первые входы третьего и четвер того ключей 31. и 32 . блока 12 вычисле ния величин будущих потоков) и откры ватели первый ключ 20 для пропуска производных интегральных суммарных потерь, полученных в блоке 17 по вариантам будущих потоков поступления и расхода соответственно, на вторые входы третьего и четвертого ключей 31 и 32 блока 12. Начинается второй цикл расчета вариантов потоков. . В блоке 12 находится очередной вариант будущих величин потоков по формулам . Oj,(bQ , I , , где иц,, - прошлые варианты величин будущих потоко поступления и расхода соответственно (из блока 26 памяти) для второго цикла расчета это Z и N , у - очередные варианты величин будущих протоков поступления и расхода соответствен но/ GK, QK - .производные потерь п величинам будуидах по токов поступления и расхода соответствен но; ot,i - заданные величины. По сигналу логическая 1, снимаекю му с выхода блока 19, из первого бло ка 26 памяти снимае ся информация о предыдущих вариантах потокош, поступившая впервый блок 26 памйти с выхода второго ключа 23. Затем величины предыдущих потоков Z и Ы умножаются в первом и втором блоках 27 и 28 умножения на постоянный коэффициент 0 , а с выхода последних величины о(. 2 и odN поступа1 г на первые входы первого и второго сумматоров 33 и 34 соответс- венно, на вторые входы которых приходит с выходов третьего и четвертого блоков 30 умножения величины pQj и /Ь.С|ц соответственно, причем производные интеграпьных суммарных потерь и Q поступают через вторые входы, соот- « ветственно третьего и четвертого клю:ча 31 и 32 ( ключи открыты сигналом логическая 1 с выхода блока 19 в случае, когда первый вариант расчета не является оптимальным) на первые входы третьего и четвертого блоков 29 и 30 умножения, на вторые входы которых поступает постоянный коэффициент f . в первом и втором су 1матор ах .получаются очередные (для второго варианта расчета) величины будущих потоков поступления и расхода материала соответственно. Затем эти полученные величины поступают на третий и четвертый входы первого , блока 26 памяти и на вторые входы прогнозаторов 13 поступления материа- . ла в загрузочный бункер и 14 уровня материала в загрузочном бункере. Если же величины потоков, полученные и при - втором цикле расчета не оптимальны, то все операции, описанные выше, повторяются до получения оптимальных вариантов потоков. В случае, когда очередной ва)иант в блоке 19 признается оптимальным, то по соответствуклцему сигналу отключается блок вычисления очередного варианта и запрещается подача значений производных потерь из блока 18, т.е. с клхода блока 19 поступает на эти блоки - О. Одновременно противоположный сигнал 1 (полученный на выходе элемента НЕ) подается на шестой вход блока 26 памяти, из которого запомненный оптимальный вариант поступления и расхода подается в блок 21 управлений приводами поступления и расхода материала. В блоке 13 осуществляется прогнои оступления материала из отделения подготовки в загрузочный бункер. Для этого на вход блока 13 подаются прошые значения поступления материала из отделения подготовки (из блока 11 и вариант будущего поступления из блока 26 памяти блока 12 . Прогноз поступления материала в загрузочный бункер на интервале прогноэирования Си, И+1J определяется

согласно фор,муле .

.)).

- прохноз поступления

где

mi

материала в гагрузочный бункер в момент

(п-и). ;

и . . - поступление материала J из отделения подготовки, при IS j подается из блока 11, при из блока 12; jrQ,f,.t; 4i; - заданные числа л

3 017

VfJ.« Величина определяется инерционностью процесса.

В блоке 14 осуществляется прогноз уровня материала в загрузочном бунке.ре на интервале Си,

Для этого на входы блока 14 подаются прошлое значение уровня материала в загрузочный бункер из блока 11, прогноз поступления - материала в загрузочный бункер из блока 13 и вариант будущего расхода материала из i блока 26 памяти блока 12. Прогноз ; уровня материала в ЗБ осуществляется по формуле

.-t.,1,...M,/

fv

где прогноз уровня материала в загрузочный бункер в ( -ый момент полу чается из блока ll)i

И41 материала в ЗБ (из блока 13);

- вариант расхода маV141териала в момент ( (из блока 26 памяти блока 12). У- заданный коэффициент

Коэффициент Т;является величиной, обратной объемной массе материала. Он введен вследствие того, что поступление материала в ЗБ - Z измеряется в единицах массы, а расход материала -. Х,ц. -Ь-в единицах объема. Уровень jt/у,. получается, таким образом, в единицах объема.

В блоке 15 на основании полученнбго в блоке 12 варианта будущего pac- ;хода материала в отделении переработки определяется прогноз будущих поTejjb из-за отклонения расхода потреблАемого материала от номингшьного. Указанный прогноз вычисляется по

1в1Хо- „ 4),

.-.

вариант расхода материсша

«4-1 в отделении переработки Cl 0,1,.,.М ) полученный из блока 12;

Х - заданйый номинальный расход потребляемого материч ала;

А,аДЬ- положительные параметры, определяемые свойства ми ТП.

В блоке 16 на основании полученного в блоке 14 щэогноза уровня материала в загрузочном бункере определяется прогноз будущих потерь из-за от- : клойения уровня материала в загруэочном бункере от номинального с учетом вероятности переполнения бункера. Указанный прогноз получается по формуле.

F uU w vi-Wo); w«(fe

to,WM.sWo,i-0,i,...M, где J - прогноз уровня материала

в бункере, в момент (и , . Wo - ааданный номинальный уро. вень Материала в бункере, - положительные параметры, определяемые свойствами потока.

В блоке 17 потери, найденные в блоках 15 и 16, суммируются и интегрируются по времени. Общий прогноз потерь определяется по формуле

),,

Результирующий прогноз потерь является функцией варианта будущего поступления Материала из отделения подготовки и будущего расхода материала в отделении переработки, которые получены в блоке 12.

В блоке 18, который представляет собой дифференциатор, проводится дифференцирование прогноза суммарных интегральных потерь F , полученных в блоке 17, по вариантам будущих потоков поступления и расхода ссютветственно.

В блоке 19 осуществляется проверка варианта будущих потоков на оптимальность. ЕСЛИ при переходе от предущего варианта будущих потоков к текущему прогноз потерь уменьшился незначительно ( разница меньше наперед заданного маленького положительного числа А, то текущий вариант считается оптимальным и, вырабатывается соответствующий сигнал - логический О, который, поступая в блок 12, запрещает вычисление очередного варианта, и не пропускает сигналы из блока 18 через первый ключ 20 на блок 12. После .этого ПРОИСХОДИТ передача текущего варианта из блока прогноза S блок 21 управления приводами поступления и расхода материала.

Если результат сравнения оказывается обратным разница между предыдущим и текущим значениями прогноза потерь больше указанного положительного числа), то продолжается поиск опФймальяого варианта,- для чего с помопи,ю схютвётствукхцего сигнала - логическая 1 разрешается вычиспемие очередного вгфнанта в блоке 12 и пропускаются сигналы из блока 18 через ключ 20 в блок

Таким образом, блок 19 может быть выполнен как последовательно соединенные третий блок 39 памяти, третий сумматор 40, элемент 41 арифметического сравнения и преобразователь аналог - Код 42. На сумматоре 40 получается разность прогнозов потерь в предыдущей (снимается с блока 39 памяти) и теку|ф1й момент, которая затем сравнивается с заданным положительным числом в элементе 41 сравнения. В м 4ент|1 при анализе первого варианта вместо прогноза потерь в предыдущий момент на блок 39 памяти подается болыоое положительное чис.ло Б, так чтобы результат сравнения

для первого варианта заведомо привел бы к разрешению на вычи :ление очередного варианта. Выходнсл величина элемента 41 сравнения преоед азовывается преобразователем ангшог-код 42 в логические сигналы 1 или О.

Устройство поз воляет обеспечить согласованный ритм работы спекательного и шихтового отделений аглофаОрнк, предотвратить завалы и разрывы потока шихты, сегрегацию и зависания в бункерах. В результате повысится качество агломерата на 15-20%, увеличится срок службы оборудования за счет более ритмичной его работы, по(«ысится производительность агломгшганы на 1-1,5% путем снижения экономических потерь.

Экономический эффект от использо,вания устройства составит 150 тыс.руб. в год на одну агломашину. /7-

0fff, f igt, fff /у

Фиг. J

3 /7