Способ автоматического управления процессом сушки Советский патент 1987 года по МПК F26B25/22 

Изобретение относится к технике сушки, а именно к автоматическому управлению процессами сушки, может найти применение в химической, легкой и пиш,е- вой промышленности при сушке волокнистых материалов и является усовершенствованием известного способа по основному авт. св. № 1142713.

Цель изобретения - интенсификация тепло- и массообмена.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа автоматического управления процессом сушки.

Устройство содержит сушилку 1, топку 2,

К2

Кз

G.в .

GH

(7); (8)

10

где Ci; Сг; Сз - коэффициенты, определяемые экспериментально, вводимые в вычислительное устройство б и характеризующие влияние окружаюшей среды на температуру теплоносителя внутри сушилки 1 на расстоянии 1/3 и 3/4 ее длины от входа материала и на количество топлива, расходуемого на получение теплоносителя (соответственно коэффициенты От; G/);

Кь К2; Кз - коэффициенты передачи по каналам топливо - теплоноситель - волокнистый материал - влагоотбор соответ- регулятор 3 расхода топлива с исполнитель- ственно, которые определяются в вычисли- ным механизмом 4, блок 5 настройки, вы- тельном устройстве 6 по экспериментальным числительное устройство 6, блок 7 зада- данным d; €2; Сз, а также измеряемым НИИ, датчики 8 и 9 температуры, установ-значениям WH; W; Т,; Т2; G и расчетным

ленные на расстоянии 1/3 и 3/4 длины су-значениям В; GT; G/; GH по формулам 3-8.

шилки 1, например барабанной сушилки.Полученные данные WH; W; Ti; 12; GT;

датчик 10 влажности готового материала, 20 GH; G; В; Ci; €2; Сз; Кь К2; Кз, а также фор- сумматоры 11, 12 и 13, датчик 14 влаж-мируемые блоком 7 задания задаваемые знаности исходного материала, датчик 15 массы готового продукта, сумматор 16, регуляторы 17 и 18 расхода теплоносителя и исходного материала соответственно с исполнительными механизмами 19 и 20 соответственно и блок 21 оптимизации, причем выходы датчиков 8, 9, 10 и 15, а также блока 7 заданий соответственно связаны с входами сумматоров 11, 12, 13 и 16, выходы кочения и сумматорами 11, 12, 13 и 16 допускаемые значения переменных и отклонения от них фактических текуших значений 25 переменных Шзад; Т2доп; Вдоп; AW W-

торых, а также выход датчика 14 соединены с входами вычислительного устройства 6, первый выход которого соединен с регулятором 3, а второй выход - с входом блока 5 настройки, который в свою очередь через регулятор 3 подключен к исполWзaд; ДГ| TI 1 |доп; Д 12 Т2 Т2ДОП

служат исходными данными для расчета коэффициентов усиления Kpi; Крг; Крз регуляторов 3, 17 и 18 и коэффициентов времени изодрома Ти|; Ти2; Тиз для каналов 30 расход топлива, теплоносителя, волокнистого материала - влагоотбор из материала соответственно.

Коэффициенты настройки регуляторов 3, 17 и 18 рассчитывают, считая, что сушилка в первом приближении относится как объект

нительному механизму 4, а третий и четвер- управления к апериодическому звену перво- тый выходы вычислительного устройства 6го порядка с большой инерционностью и

подключены к регуляторам 17 и 18, при этом пятый выход его соединен с блоком 21 оптимизации, выходы которого через регуляторы 18 и 17 подключены к исполнитель40

ным механизмам 20 и 19.

Способ автоматического управления процессом сушки реализуется следующим образом.

Волокнистый материал, например хлопок- сырец, подается в сушилку 1, куда посту-печивает подачу топлива в топку 2 в копает теплоноситель, получаемый в топке 2. личестве GT, позволяющем выполнить услоналичием транспортного запаздывания.

Стабилизирующая часть устройства для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

В статическом режиме контур автоматического регулирования подачи топлива обеспечивает подачу топлива в топку 2 в коВ статическом режиме контур автоматического регулирования подачи топлива обесВлагоотбор В из материала в процессе сушки связан со значениями влажности WH и W и количества материала GK и G до и после сушилки соотношениями: B G(WH -W); (1) GK G + B.(2)

Для небольших относительно времени переходного процесса временных интервалов режима сушки принято: W C|T|+C2T2(3)

С, C3GT; В KiGr K2G, K3GH; (4) откуда В G(WH- CiTi- С2Т2); (5)

ВИЯ материального (1, 2 и 4) и теплового (3) баланса сушилки 1 при заданном значении влажности готового продукта и допустимых значений температуры Т|доп и

50 Т2ДОП теплоносителя на расстоянии соответственно 1/3 и 3/4 длины сушилки 1.

В динамическом режиме контур автоматического регулирования подачи топлива обеспечивает изменение подачи топлива (AGr в количестве, позволяющем устранить

55 случайно возникшие отклонения влажности готового продукта AW от заданного его значения, а также отклонения температуры ATi; АТ2 от допустимых значений:

К, --В--- &т

(6)

К2

Кз

G.в .

GH

(7); (8)

е Ci; Сг; Сз - коэффициенты, опреде яемые экспериментально, вводимые в вычис ительное устройство б и характеризующи лияние окружаюшей среды на темпера уру теплоносителя внутри сушилки 1 н асстоянии 1/3 и 3/4 ее длины от вход атериала и на количество топлива, расхо уемого на получение теплоносителя (соот етственно коэффициенты От; G/);

GH; G; В; Ci; €2; Сз; Кь К2; Кз, а также фор- мируемые блоком 7 задания задаваемые значения и сумматорами 11, 12, 13 и 16 допускаемые значения переменных и отклонения от них фактических текуших значений переменных Шзад; Т2доп; Вдоп; AW W-

Wзaд; ДГ| TI 1 |доп; Д 12 Т2 Т2ДОП

служат исходными данными для расчета коэффициентов усиления Kpi; Крг; Крз регуляторов 3, 17 и 18 и коэффициентов времени изодрома Ти|; Ти2; Тиз для каналов расход топлива, теплоносителя, волокнистого материала - влагоотбор из материала соответственно.

Коэффициенты настройки регуляторов 3, 17 и 18 рассчитывают, считая, что сушилка в первом приближении относится как объект

управления к апериодическому звену перво- го порядка с большой инерционностью и

печивает подачу топлива в топку 2 в ко личестве GT, позволяющем выполнить услоналичием транспортного запаздывания.

Стабилизирующая часть устройства для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

В статическом режиме контур автоматического регулирования подачи топлива обеспечивает подачу топлива в топку 2 в коВ статическом режиме контур автоматического регулирования подачи топлива обесВИЯ материального (1, 2 и 4) и теплового (3) баланса сушилки 1 при заданном значении влажности готового продукта и допустимых значений температуры Т|доп и

Т2ДОП теплоносителя на расстоянии соответственно 1/3 и 3/4 длины сушилки 1.

В динамическом режиме контур автоматического регулирования подачи топлива обеспечивает изменение подачи топлива (AGr в количестве, позволяющем устранить

случайно возникшие отклонения влажности готового продукта AW от заданного его значения, а также отклонения температуры ATi; АТ2 от допустимых значений:

ДОт 4-ДВ; ДВ G(WH -AW); (9) AW C|ATi + C2AT2; AT, T, - TM,,; AT2 TZ - Тгдоп.(10)

Параметры статической и динамической настроек регулятора 3 посредством блока 5 настройки определяются вычислительным устройством 6.

тг (J,o2 fос, 7; 1 ,Э Т|,

где KPI - коэффициент усиления регулятора; К: - передаточное число объекта, определяемое оптимизирующей частью устройства;

Ти1 - время изодрома; TI - постоянная транспортного запаздывания объекта, а также оптимизирующей частью устройства. Формируемые в вычислительном устройстве 6 значения KPI; TI; Тн| поступают в блок 5 настройки параметров регулятора 3, задавая закон регулирования расхода топлива в топку 2 регулятором 3 с исполнительным механизмом 4.

Оптимизирующая часть устройства для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

В статическом режиме оптимизирующая часть обеспечивает подачу теплоносителя Gr и волокнистого материала Он в сушилку 1 в количествах, позволяющих выполнять условия материального (1, 2, 4) и теплового (3) баланса и критерия оптимальности, в качестве которого используют отношение интенсивности влагоотбора к массе готового продукта.

лпАб . с,Лв.

ли/ , Лин jf--, КгА

при Т: TI

(12)

Т2

15 где АВ Вдоп - В

Т2ДО„; W Wзaд.

Одновременно в динамическом режиме оптимизирующая часть позволяет рассчитать постоянные времени изодрома Тл:; Ти2; Тиз по общей формуле

20

Тн 2,5т,(13)

где т TI; Т2; тз, экспериментально определяемым участкам транспортного запаздывания сигналов управления по каналам

, соответственно расход топлива - влажность готового продукта и расход теплоносителя - влагоотбор из материала, расход волокнистого материала - влагоотбор из материала. Значения Тн2 и Тнз в блоке 21 оптимизации преобразуются в кор30 ректирующие сигналы для регуляторов 17 и 18 с исполнительными механизмами 19 и 20, т.е. формируются законы регулирования соответственно расхода теплоносителя и исходного материала.

В

tG

при В Вдоп; t - время.

Значение критерия поддерживают максимальным воздействием на регуляторы 17 и 18 расхода теплоносителя и исходного волокнистого материала. Кроме того, в статическом режиме вычислительное устройство постоянно корректирует значение коэффициентов Ki; К2; Кз, которые подаются соответственно в блок 5 настройки и блок 21

40

35Формула изобретения

Способ автоматического управления про- (11)цессом сущки по авт. св. № 1142713, отличающийся тем, что, с целью интенсификации тепло- и массообмена, дополнительно измеряют исходную влажность материала и массу готового продукта, определяют интенсивность влагоотбора и при ограничениях на допустимые значения последней и температуры теплоносителя поддерживают 45 максимальное значение отношения интенсивности влагоотбора к массе готового продукта воздействием на рас.ход теплоносителя и материала.

оптимизации, где формируются корректирующие коэффициенты усиления (Km; КРЗ регуляторов 3, 17 и 18 по общей формуле Кр -.

В динамическом режиме оптимизирующая часть устройства обеспечивает изменение подачи теплоносителя AGr и волокнистого материала AGn в количестве, позволяющем устранить случайно возникшее отклонение значения интенсивности влагоотбора от максимально допустимого его значения:

лпАб . с,Лв.

ли/ , Лин jf--, КгА

при Т: TI

(12)

Т2

5 где АВ Вдоп - В

Т2ДО„; W Wзaд.

Одновременно в динамическом режиме оптимизирующая часть позволяет рассчитать постоянные времени изодрома Тл:; Ти2; Тиз по общей формуле

0

Тн 2,5т,(13)

где т TI; Т2; тз, экспериментально определяемым участкам транспортного запаздывания сигналов управления по каналам

, соответственно расход топлива - влажность готового продукта и расход теплоносителя - влагоотбор из материала, расход волокнистого материала - влагоотбор из материала. Значения Тн2 и Тнз в блоке 21 оптимизации преобразуются в кор0 ректирующие сигналы для регуляторов 17 и 18 с исполнительными механизмами 19 и 20, т.е. формируются законы регулирования соответственно расхода теплоносителя и исходного материала.

Изобретение относится к технике сушки и может найти применение в химической и нищевой пром-сти при сушке волокнистых материалов. Целью изобретения является интенсификация тепломассообмена. В вычислительное устр-во 6 вводятся экспериментальные коэффициенты, характеризующие влияние окружающей среды на т-ру теплоносителя внутри сушилки, и расчетные значения влагоотбора, влажности и количества материала до и после сушки. В устр-ве 6 определяются коэффициенты передачи по каналам топливо- теплоноситель - волокнистый материал - влагоотбор. Коэффициенты настройки регуляторов ЗО, 17 и 18 рассчитывают, считая, что сушилка в первом приближении относится как объект управления к апериодическому звену. Управление осуществляется поддержанием максимального значения отношения интенсивности влагоотбора к массе готового продукта воздействием на расход теплоносителя и материала. 1 ил. с (Л со tc о О5 Is:) 1 IVJ