Способ управления распределением нагрузки между @ параллельно включенными аппаратами отделения кальцинации производства кальцинированной соды Советский патент 1986 года по МПК C01D7/18 G05D27/00 

1

Изобретение относится к автомати- ческому распределению нагрузки межд параллельно включенными аппаратами, в частности отделения кальцинации производства кальцинированной соды, и может найти применение в xи к чecкoЙ5 нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - сокращение удельного потребления энергии в отделении кальцинации.

На фиг. 1 приведена схема управления распределением нагрузки между параллельно включенными аппаратами (содвыми печами) отделения кальцинации содового производства, для варианта, в котором ведувщм материальным потоком является поток топлива (мазута), подаваемого в топку содовых печей на фиг. 2 - то же, для варианта, в котором ведущим материальным потоком является поток бикарбоната натрия, подаваемый в аппарат.

Схема управления (фиг. 1 и 2) содержит барабаны 1 и топку 2 содовых, печей, датчики 3 расхода бикарбоната натрия на каждую из печей, вычислительный блок 4, общий регулятор 5, общую шину 6 задания, частные регуляторы 7 расхода бикарбоната натрия, регуляторы 8 коррекции, шину 9 задания регуляторов 8 коррекции, исполнительные механизмы 10 на линии подачи бикарбоната натрия, регуляторы 11 подачи мазута, датчики 12 расходов мазута, промежуточные регуляторы 13, исполнительные механизмы 14 подачи мазута, сумматор 15, блок 16 вычисления среднего удлинения, датчики 17 удлинений и блоки 18 выбора минимальных значений.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Для варианта, ,,в котором ведущим потоком является топливо (фиг, 1), в барабаны 1 содовых печей подают на переработку бикарбонат натрия, а в топку 2 - мазут. Расход бикарбоната натрия на каждую из печей измеряют датчиками 3. Общую нагрузку отделе- ния калыдинации по бикарбонату натрия определяют с помощью вьгаисли- тельного блока 4 посредством суммирования сигналов, поступающих от датчиков 3.

Дпя стабилизации общей нагрузки отделения кальцинации по бикарбонату натрия служит общий регулятор 5,

472

на один из входов которого поступает сигнал о фактическом значении суммарного расхода бикарбоната натрия с выхода вычислительного бло- ка 4, а на другой,- сигнал задания этого расхода от вьщ1естояией системы согласования нагрузок или, при ее отсутствии, от ценны 6 задания. Регулирование подачи бикарбоната

натрия в барабан каждой содовой печи производят с помощью частных регуляторов 7 расхода, на входы которых поступают сигналы о текущих значениях расходов бикарбоната натрия на содовые печи от датчиков 3 и сигналы о заданных значениях этих расходов от регуляторов 8 коррекции. На входы регуляторов 8 коррекции расхода от шины 9 поступают сигналы от соответствующих подсистем, с помощью которых обеспечивают стабилизацию режимов работы печей. Выходные сигналы частных регуляторов 7 расхода бикарбоната натрия управляют положением

исполнительных механизмов 10.

Регулирование подачи мазута в топку 2 каждой содовой печи производят с помощью регуляторов 11 подачи мазута, на входы которых поступают от

датчиков 12 сигналы о текущих значениях расходов мазута в топку и сигналы задания этого расхода от промежуточных регуляторов 13. Выходные сигналы регуляторов 11 подачи мазута

управляют положением исполнительных механизмов 14.

Таким путем корректируют значение расхода мазута в топку каждой печи в зависимости от заданного значения удлинения барабана содовой печи, которое вычисляют с помощью сумматора 15 как сумму двух сигналов: первого, пропорционального величине отклонения общего значения фактического расхода бикарбоната натрия от его заданного значения, поступающего с вьпсода общего регулятора 5, и второго, пропорционального среднему значению удлинения барабанов одовьгх печей, вычисленному по всем

работающим аппаратам. Последний сигнал определяют с помощью блока 16 вычисления среднего удлинения;, на входы которого поступают масштабиро- ванные сигналы удлинений барабанов содовьгх печей от датчиков 17 удлинений. Сигналы о заданном и текущем значениях удлинений барабанов содовых

3

печей поступают на входы промежуточных регуляторов 13.

При изменении сигнала задания УДЛ нения или при изменении фактическог значения удлинения регуляторы 13 вырабатывают сигналы, направленные на соответствующие изменения расходов мазута в топку содовых печей, которые обеспечивают поддержание текущего значения удлинения барабана содовой печи, соответствующим заданию. I

Если для какой-либо печи величина задаваемого значения удлинения превышает граничное (предельно-допустимое значение этого параметра, в качестве задания удлинения для этой печи используют сигнал, ограниченный указанным допустимым значением. Сравнение сигналов о допустимом и заданном значениях удлинений и выбор меньшего из них производят с помощью блоков 18 выбора минимальных значений. Допустимое значение удлинения устанавливают индивидуально для каждой печи и корректируют в процессе эксплуатации системы с помощью задатчи- ка, содержащегося в блоке 18.

При изменении сигнала задания общего расхода бикарбоната натрия на отделение кальцинации общий регулятор 5 вырабатьюает сигнал на увеличение или уменьшение задания удлинения для всех печей, что вызьгеает соответствующее изменение расходов мазута в топки печей и изменение режимов работы печей. Подсистемы, предназначенные для стабилизации этих режимов, вырабатывают сигналы, направленные на соответствующее изменение расходов бикарбоната натрия в барабаны печей, приводя тем самым фактическое значение общего расхода бикарбоната натрия на группу печей отделения кальцинации : в соответствие с заданием нагрузки группы печей. Для повышения быстродействия и качества регулирования системы целесообразно изменение расхода бикабоната натрия осуществлять не дожидаясь реакции подсистем стабилизации на указанное изменение расхода мазута, что может быть реализовано, например, путем подачи на один из входов регулятора Я сигнала пропорционального расходу мазута в топку данной печи от датчика 12 расхода.

2947i

Способ осуществляют следуклии образом.,

Для варианта, когда ведуший поток поток бикарбоната натрия (фнг. 2),

5 Б барабаны 1 содовых печей гюпают на переработку бикарбонат натрия, а в топку 2 - мазут. Расход бикарбоната натрия нч из печей измеряют датчиками 3. Общую нагрузку

0 группы печей отделения кальцинации по бикарбонату натрия определяют с помощью вычислительного блока посредством сумъшронания сигналов поступаю1цих от датчиков 3.

15 Для стабилнзацт1и общей нагрузки группы печей по бикарбонату натрия служит обпщй регулятор 5, на один из входов которого поступает сигнал о фактическом значении суммарного рас0 хода бикарбоната натрия с выхода вычислительного блока 4, а на другой - сигнал задания этого расхода от вышестоящей системы согласования нагрузок или, при ее отсутствии от

5 шины 6 задания.

Регулирование подачи бикарбоната натрия в барабан каждой содовой печи производят с помощью частных регуляторов расхода, на входы которых

Q поступают сигналы о текутцих значениях расходов бикарбоната натрия на содовые печи от датчиков 3 и сигналы задания зтих расходов от пронежу- точных регуляторов 13. Выходнь1е сигналы частных регулято;)ов 7 расходов бикарбоната натрия управляют положс- ниями исполнительных механизмов 10.

5

Таким путем устанав.ггивают значение расхода бикарбоната натрия в

барабан каждой печи в зависш-юсти

от заданного значения удлинения барабана содовой печи которое вычисляют с помощью сумматора 15 как сумъп двух сигналов: первого, пропорционального

велргчине отклонения общего значения фактического расхода бикарбоната натрия от его заданного значения поступающего с выхода общего регулятора 5, н второго, пропорционалъного среднем г значению удлинения 6apa6aVioB содовых печей, вычисленному по всем работающим аппаратам. Последний сигнал определяют с помощью блока 16 вычисления среднего

удлинения, на входы которого поступают масштабированные сигналы удлинений барабанов содовых печей от датчиков 17 удлинений. Сигналы о

заданном и текущем значениях удлинений барабанов содовых печей поступают на входы промежуточных регуляторов 13.

При изменении сигнала задания удлинения или сигнала о фактическом значении удлинения регул5 торы 13 вырабатывают сигналы, направленны на соответствующее изменение расходо бикарбоната натрия в барабаны содовых печей, приводя тем самым значения удлинений барабана содовых печей в соответствие с заданиями этих удлинений.

Если для какой-либо печи величина задаваемого удлинения превьшает граничное (предельно-допустимое) значение этого параметра, в качестве задания удлинения для этой печи ис- пользуют сигнал, ограниченньш указанным допустимым значением.Сравнение сигналов о допустимом и заданном значениях удлинений и выбор меньшего из них производят помощью блоков 18 выбора минимальных значений. Допустр мое значение удлинения устанавливают индивидуально для каждой печи и при необходимости корректируют в процессе эксплуатации системы с помощью задат чика, содержаи :егося в блоке 18.

Регулирование подачи мазута в топку 2 каждой содовой печи производят с помощью регуляторов 11 подачи мазута, на входы которых поступают сиг налы о текущем значении расхода мазута в топку от датчиков 12 и сигналы задания этого расхода от регуляторов 8 коррекции. На входы регуляторов 8 коррекции расхода мазута от шины 9 поступают сигналы от соответствующих подсистем, с помощью котрых обеспечивают стабилизацию режимо работы печей. Выходные сигналы регуляторов 11 подачи мазутг управляют положением исполнительных механизмов 14.

При изменении сигнала задания общего расхода бикарбоната натрия на группу печей отделения кальцн:нац:ии

общий регулятор 5 вырабатьшает сигнал на увеличение или уменьшение задания удлинения для всех печей, что вызывает соответствующее изменение расходов бикарбоната натрия в барабаны печей и изменение режимов работы п€;чей. Подсистемы, предназначенные для стабилизации этих ре5

Ю t5

20 30

5 О 5

0

5

жимов, вырабатывают сигналы, направленные на соответствующее изменение расходов мазута в топки печей. Для повьпоения быстродействия и качества регулирования системы целесообразно изменение расхода мазута осуществлять не дожидаясь реакции подсистем стабилизации и на указанное изменение расхода бикарбоната натрия, что может быть реализовано, например, путем подачи на один из входов регулятора 8 сигнала, пропорционального расходу бикарбоната натрия в барабан данной печи от датчика 3 расхода. Пример 1 (ведущий поток- мазут) „ Отделение кальцинации включает три содовые печи. На отделение задана общая нагрузка по бикарбонату натрия 45000 кг/ч. При этом в начальный момент времени установлены следующие значения расходов бикарбоната натрия на каждую из печей: 13000i 15000 и 17000 кг/ч. В топках первой, второй и третьей печей подают соответственно 450, 550 и 650 кг/ч мазута. При этом масщта- бированные значения удлинений барабанов содовьгк печей составляют 0,112; 0,1 15, 0,118 м.

Таким образом, в момент включения системы заданное значение общей нагрузки отделения кальцинации по бикарбонату натрия равно фактическому значению суммарной нагрузки, а масштабированные значения удлинений барабанов содовых печей отличаются по величине. После включения в работу системы управления на выходе блока вычисления среднего значения удлинения появляется сигнал, соответствующий среднему для всех печей значению масштабированных удлинений барабанов (0,115 м). Поскольку это значение больще чем 0,112 и меньше 0,118, то гсромежуточные регуляторы 13 вырабатывают сигналы на увеличение подачи мазута в топку первой печи и умень- щение в топку третьей. В результате этого происходит вьфавнивание значений удлинений барабанов для всех печей5 а также изменение расходов бикарбоната натрия .на каждую из печей в соответствии с изменением расходов мазута и сигналами, по -упаю- щими от подсистем стабилизации ре- ясимов работы печей. После завершения переходных процессов в системе на

каждую из иечеГ устанавливают следующие расходы бикарбоната натрия: 14100, 14800 и 16100 кг/ч.

Расходы мазута в топках первой, второй и третьей печей составляет соответственно 480; 540; 615 кг/ч; удлинения барабанов всех содовых печей 0,114 м.

Таким образом, в результате функционирования системы общая нагрузка отделения кальцинации по бикарбонату натрия не изменилась и осталась равна заданной, а суммарньй расход мазута в топках печей составляет 1635 кг/ч, тогда как при такой же нагрузке отделения при управлении по известному способу суммарный расход мазута 1650 кг/ч.

Через один час общий расход бикарбоната натрия на отделение кальцинации увеличивается на 1000 кг/ч. На общий регулятор 5 поступает задающий сигнал, соответствующий рас- ходу бикарбоната натрия 46000 кг/ч. На выходе общего регулятора появляется сигнал рассогласования между фактической суммарной нагрузкой (45000 кг/ч) и заданной нагрузкой (46000 кг/ч), который вызьгоает увеличение сигнала, задающего удлинение барабанов печей и увеличение .расходов мазута в топку каждой печи, а также увеличение расходов бикарбо- ната натрия на каждую печь в соответствии с изменением расхода мазута и сигналами, поступающими от подсистем стабилизации качества соды и уровня материала в барабане печи.

Поскольку характеристики аппаратов

f

различны, то для выравнивания значений удлинений по всем аппаратам реализованы различные приращения расходов мазута и бикарбоната натрия на каждую из печей, в результате чего расходы бикарбоната натрия составляют 14300; 15200 и 16400 кг/ч, расходы мазутана первуюпечь 491 кг/ч, на вторую 556 кг/ч и на третью 628 кг/ч. Удлинения барабанов каждой печи равн 0,115 м. Суммарный расход мазута на отделение кальцинации 1675 кг/ч. При таком же суммарном расходе бикарбоната натрия на отделение кальцинации при управлении по известному способу общий расход мазута составляет 1690 кг/ч.

10

5

0

5 0

5

Пример 2 (ведущий поток - бикарбонат натрия). Отделение кальцинации включает 3 содовые печт. На отделение задана общая нагрузка по бикарбонату натрия, равная 45000 кг/час, При этом в начальньш момент времени были установлены следующие значения расходов бикарбоната натрия на каж- дую из печей: 13000, 15000 и 17000 кг/ч.

В топки первой, второй и третьей печей подают соответственно 450, 550 и 650 кг/ч мазута. При этом масштабированные значения удлинений барабанов содовых печей составляют 0,1 1 2, 0, 1 1 5 и 0, 1 18 м.

Таким образом, в момент включения системы управления заданное значение общей нагрузки отделения кальцина- иу.н по бикарбонату натрия равно значению фактической суммарной нагрузки отделения, а масштабированные значения удлинений барабанов содовых печей отличаются по величине. После включения системы на выходе блока вычисления среднего удлинения появляется сигнал, соответствующий сред- неьгу для всех печей значению масштабированных удлинений барабанов (0,115 м). Поскольку это значение больше чем 0,112 и меньше 0,118, то промежуточные регуляторы 13 вьфа- батывают сигналы на увеличение подачи бикарбоната натрия в барабан первой печи к т шньшение подачи бикарбоната натрия в барабан третьей печи. В результате этого происходит выравнивание значений удлинений барабанов для всех печей, а также изменение расходов мазута в топках печей в соответствии с изменениями расходов бикарбоната натрия и сигналами, поступающи и от подсистем стабилизации работы печей. После завершения переходных процессов в системе на каждую из печей устанавливают следующие расходы бикарбоната натрия: 14100, 14800 и 16100 кг/ч. Расходы мазута в топках первой, второй и третьей печи составляют соответственно 480; 540; 615 кг/ч; удлинения барабанов содовых печей 6,114м.

Таким образом, в результате функционирования системы общая нагрузка отделения кальцинации по бикарбонату натрия остается равна заданной, а суммарный расход мазута в топке печей составляет 1635 кг/ч, тогда как при такой же нагрузке отделения при управлении по известному способу суммарный расход мазута 1650 кг/ч,

Через один час заданное значение общего расхода бикарбоната натрия на отделение кальцинации увеличивается на 1000 кг/ч. На общий регулятор поступает сигнал, соответствуто- щий расходу бикарбоната натрия 46000 кг/ч. На выходе общего регуля - тора появляется сигнал рассогласования между фактической суммарной нагрузкой (45000 кг/ч) и заданн:ой нагрузкой (46000 кг/ч), которьй вызывает увеличение сигнала, задающего удлинение барабанов печей и увеличение расходов бикарбоната натрия на каждую печь, а также расходов мазута в соответствии с изменением расхода бикарбоната натрия и сигналами, поступающими от подсистем стабилизации качества соды. Поскольку характеристики аппаратов различны.

то для выравнивания значении удлинений всех аппаратов реализовг ны различные приращения расходов бикарбоната натрия и мазута на каждую из печей, в результате чего расходы бикарбоната натрия составляют 14300; 15200 и 16400 кг/ч, а расходы мазута на первую печь 491 кг/ч, на вторую 556 кг/ч и на третью 628 кг/ч. Удлинения барабанов всех печей равны 0,115 м. Суммарный расход мазута на отделение кальцинации 1675 кг/ч,

При таком ёуммарном значении расхода бикарбоната натрия на отделение кальцинации при управлении по известно; способу общий расход мазута составляет 1690 кг/ч.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа по сравне нию с изветньм состоят в снижении расхода мазута на отделение кальцинации за счет обеспечения субоптимального распределения нагрузки по содовым печам.

Coffa

Мазут

1Илг.

Сода

Редактор М. Бланар

Составитель Г. Огаджанов

Техред М.Пароцай Корректор О. Луговая

Заказ 716/31Тираж 452Подписное

ВНРШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ТШП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4