Способ управления производительностью группы центрифуг непрерывного действия сахарного производства Советский патент 1987 года по МПК B04B13/00 C13F1/06 

Изобретение относится к пищевой промьшшенности и может найти применение на сахарных заводах в системах автоматического управления производительностью завода.

Целью изобретения является снижение неравномерности потоков продуктов центрифугирования.

На фиг.1 изображена схема, поясняющая осуществление способаj на фиг.2 блок-схема управляющего микропроцессорного вычислительного устройства.

Устройство для осуществления способа управления производительностью группы центрифуг непрерывного действия сахарного производства состоит из группы емкостей-утфелемешалок 1 (к штук), в которых установлены датчики 2 непрерывного измерения уровня посредством клапанов 3 соединенных с утфелераспределителем 4. Последний связан клапанами 5 с центрифугами 6 (т штук)5 которые также соединены с магистралью 7 пробеливающей среды посредством клапанов 8. Приводы клапанов 5 и 8 связаны с вычислительным устройством 9, а на общем трубопроводе оттека, центрифуг размещен расходомер 10. Управление производительностью группы центрифуг производится с помощью вычислительного устройства 9.

Управляющее микропроцессорное вычислительное устройство 9 включает связанные с датчиками 2 уровня.(К штук) блоки дифференцирования 11 и 12 и нелинейности 13 и 14, соединенные с блоками 15 и 16 умножения, которые связаны с сумматором 17. Последний соединен с блоком 18 задержки, который связан с делителем 19, соединенным с расходомером 10 и блоком 20 сравнения. Последний связан с ручным задатчиком 21 и блоком 22 сравнения, подключенным к делителю 23. Последний связан с блоками 24 и 25 умножения посредством ключа 26 или 27, блока 28 запаздывания и ключа 29. Блоки 24 и 25 умножения соединены соответственно с блоками 30 и 31 усиления и с клапанами 5, а также с вычислительным блоком 32. Блоки 30 и 31 усиления связаны также с клапанами 8

Способ осуществляют следующим образом.

Вводят задание по производительности группы центрифуг на заданный интервал времени, которое определяется

исходя из технологической ситуации и может изменяться в процессе работы, а также информацию о работоспособности центрифуг RJ, , где R функция

состояния (признак работоспособности) п-й центрифуги. , если п-ная центрифуга готова к работе, R,0, если п-ная центрифуга не готова к работе. Информация о максимальной производительности каждой центрифуги v «

4yj

где Q - минимальная из номинальных

(паспортных) величин производительности центрифуг в груп- пе, т/ч;

п - номер, присвоенный каждой

центрифуге в группе j -г - весовой коэффициент для п-й

центрифуги,

и ряд других справочных данньк хранятся в памяти вычислительного уст- |ройства 9.

Утфель поступает из утфелемешалок ,1 через клапаны 3 в утфелераспреде- j литель 4, откуда проходит в центрифу- ги через клапаны 5.

Вычислительное устройство осуществляет последовательно, начиная с первой центрифуги, открытие клапанов 5 подачи утфеля в центрифуги п 1,2,..., m на соответствующую номинальной производительности степень открытия и, соответственно, клапанов подачи пробеливающей среды

„.,

где К - коэффициент пропорциональности

45

50

ти (К 1).

При этом соблюдается логическое неравенство

Пр5 П,,(1)

где п - номера центрифуг, не готовых к работе, т.е. центрифуг, для которых Rf,0,

Кроме того, вычислительное устройство 9 после выдачи управляющего воздействия на клапан подачи очередной п-й центрифуги производит вычисление небаланса производительности

ч.. i

|J«

(2)

5

где F - корректирующий коэффициент. После этого проверяется условие

4Q

Т

(3)

Vft в мм Если это условие выполняется, то проверяется условие

n ,

(4)

где N - количество центрифуг в группе.

В случае невыполнения условия (4) производится вьщача управляющих воздействий , на клапан следующей по номеру центрифуги (п+1). Если условие (4) выполняется, возможности по увеличению производительности группы центрифуг исчерпаны, и задание не может быть выполнено. Вычислительное устройство 9 рассчитывает реализованную, производительность группы

Q«° Q,

z

(5)

после чего выдает сообщение обслуживающему персоналу о возникшем ограничении производительности и величине реализованной производительности, В случае невыполнения условия (3) вычислительное устройство 9 рассчи- тывает степень открытия клапанов 5 и 8 подачи (п+1)-и регулировочной центрифуги, которая должна обеспечит точное поддержание задания, и реализует эти управляющие воздействия

и 5

rfitt по

F, (с,,. Л), (6)

; V Тп+1 п„, .

Использование при расчете управляющих воздействий корректирующего коэффициента F обусловлено необходимостью компенсации нелинейности и неоднозначности расходной характеристики клапанов подачи утфеля. Изменение физических свойств (плотности, текучести) утфеля в процессе работы является возмущающим воздействием, влияющим на степень нелинейности и неоднозначности расходной характеристики клапана подачи утфеля и снижающим точность управления.

Использование корректирующего коэффициента F, определяемого по параметрам, косвенно связанным с физическими характеристиками утфеля, позволяет добиться инвариантности управления к указанным возмущениям.

В качестве косвенного показателя используется отношение расхода первого оттенка и утфеля Q

Текущее значение суммарного расхода утфеля (сигнал, на выходе сумматора 17) получают в соответствии с выражением

,Q dt

где

Qz.bl.-

H-(t)

dHj-(t)

S.(H)K

H

(7) в j-й

15

текущий уровень утфелемешалке; сечение j-й утфелемешал- ки в зависимости от уровня;

коэффициент пропорциональности.

Текущее значение корректирующего коэффициента получают в соответствии с выражением

I р - ;: ;:; /. . (8)

Sj{H)

К,

1

Q oTT(t) ,

77(1)

0

где ft - заданный по технологическому регламенту коэффициент выхода первого оттека из утфеля.

Вид формулы корректирующего коэффициента получен в результате аппроксимации кривой (.-5li), полученной

QI

по экспериментальным данным, обеспечивающей компенсацию нелинейности неоднозначности расходной характерис- 0 тики клапана подачи утфеля.

Сигналы уровня, измеренные датчиками 2, подают на блоки 11 и 12 дифференцирования и блоки 13 и 14 нелинейности. Последние реализуют зависимость площади сечения утфелемешалки от ее уровня с учетом масштабного коэффициента, который обеспечивает согласование размерности и знаков. Сигналы уровня, продифференцированные в блоках 11 и 12, поступают в блоки 15 и 16 умножения, куда поступают также сигналы с блоков 13 и 14. Сигналы произведения с блоков умножения, соответствующие величинам расходов утфеля из каждой утфелемешалки, складывают в сумматоре 17, на выходе которого получают сигнал, соответствующий общему расходу утфеля Q,,(t). Сигнал с сумматора 17 пропускают че5

0

5

рез блок 18 задержки, в котором осуществляют задержку сигнала на время С, , равное времени прохождения продукта от утфелемешалок до расходомера, таким образом учитывая запаздывание в объекте управления.

На делителе 19 получают сигнал частного 1 от деления сигнала расхода общего оттека на сигнал общего расхода утфеля, который подают на

5132

блок 20 сравнения, где его сравнивают с сигналом от ручного задатчика 21, заданным по технологическому регламенту коэффициента (о) выхода оттенка из центрифугируемого продукта (утфеля). Сигнал с блока 20 сравнения подают на вход Минус следующего блока 35 сравнения, на вход Плюс которого подают сигнал, соответствующий единице, а полученный на последнем блоке 22 сравнения сигнал подают на вход Делитель делителя 23, на вход Делимое которого подают сигнал соответствующий единице. Сигнал частотного, соответствующий величине корректирующего коэффициента F, с делителя 23 подают на блоки 24 и 25 умножения напрямую через размыкающий контакт ключа 26 либо на период наполнения утфелемещалок от блока 28 за- паздывания через замыкающий контакт ключа 29. В период наполнения утфеле- мешалок утфелем сигнал корректирую

При постугагении в утфелемешалки утфеля с отличными от заданных физищего коэффициента ложный,-поскольку ескими свойствами способ осуществля- устройство позволяет получать сигнал следующим образом, расхода утфеля при условии отсутствия

Например, исходный утфель поступает с пониженной плотностью, при этом фактически расход утфеля, пода- J,. ваемого в центрифуги, при открытии клапанов подачи утфеля на расчетную величину (jU ) ниже заданного вследствие нелинейности и неоднозначности расходной характеристики клапанов подачи утфеля.

притока в утфелемешалки. Период напонения утфелемешалок соответствует периоду очередного спуска вакуум-аппаратов и составляет несколько минут () при средней частоте наполнения, примерно, один раз в час.

Для исключения ложных сигналов на период наполнения размыкают контакты ключей 26 и 27 и замыкают контакт ключа 29. При этом сигнал с делителя 23 запоминается в блоке 28 запаздывания, где он задерживается на время tJ J и с блока 28 через замкнутый контакт ключа 29 поступает на блоки 24 и 25 умножения. На блоки 24 и 25 подают также сигналы, соответствующие расчетным воздействиям на клапаны подачи .продукта в центрифуги (л ,. . ,, (К,от вычислительного блока 32,который рассчитывает их исходя из задания по производительности группы центрифуг (fl ) них состояния (R|) по какому-либо алгоритму (например, по приведенному)

На блоках 24 и 25 умножения полу- чают скорректированные управляющие сигналы на клапаны подачи продукта в цент рифуги

, к F

«.,

которые подают на соответствующие клапаны 5.

Кроме того, указанные сигналы с блоков 24 и 25 подают на блоки 30 и 31 усиления, на которых получают управляющие сигналы на клапаны 8 подачи пробеливающей среды

,к., ,Таким образом, управляют клапанами подачи продукта и пробеливающей среды в центрифуги, учитывая изменения физических свойств продукта (утфеля) . При этом управляют потоками утфеля, обрабатываемого в каждой центрифуге, достигая независимого (инвариантного) управления от указанных изменений свойств утфеля, за счет чего повышают точность управления каждой центрифугой и, как следствие, снижают неравномерность потоков продуктов центрифугирования.

При постугагении в утфелемешалки утфеля с отличными от заданных физи ескими свойствами способ осуществля- следующим образом,

ескими свойствами способ осуществля- следующим образом,

Например, исходный утфель поступает с пониженной плотностью, при этом фактически расход утфеля, пода- ваемого в центрифуги, при открытии клапанов подачи утфеля на расчетную величину (jU ) ниже заданного вследствие нелинейности и неоднозначности расходной характеристики клапанов подачи утфеля.

Сигнал с делителя 19 текущего коэффициента вькода оттека из утфеля, косвенно отражающего физические свойства (плотность, текучесть) утфеля, сравнивают с заданным () сигнал которого устанавливают ручным задат- чиком 21.

Полученный результат сравнения (сигнал с блока 20) . .

QorT(t)

)

в рассматриваемом случае (пониженная плотность утфеля) представляет собой положительную величину, поскольку в утфеле с понилсеннрй плотностью содержится больще межкристального раствора и, соответственно, меньше кристалпов сахара, чем в утфеле заданной плотности.

Следовательно, представляюп1его собой отделяемый в центрифуге меж- кристапьньй раствор, больше.

Тогда величина коррекции (сигнал с делителя 23) больше единицы

i

QoTT(t)

-с.

1,

следовательно, производя коррекцию в блоках 24 и 25, увеличивают степень открытия клапанов подачи в каждую О центрифугу, за счет чего расход ут- феля, обрабатываемого в центрифугах,, увеличивают на величину, необходимую для компенсации снижения расхода утСоотношение степеней открытия кла панов подачи утфеля () и пробеливающей среды (t) требуется поддерживат постоянным для обеспечения постоянно го соотношения, требуемого по технологическому регламенту расходов утфеля и пробеливающей среды, подаваемых в каждую центрифугу. Это требование выполняют благодаря тому, Что управляют клапанами 8 пробеливающей

феля, вызванного понижением его плот- 5 среды от блоков 30 и 31 усиления, на

ности.

Аналогичным образом производят коррекций) при поступлении утфеля повышенной плотности. При этом фактичес- ,кий расход утфеля повышается (по от- 20 ношению к заданному Q) вследствие нелинейности и неоднозначности расходной характеристики клапанов подачи утфеля при открытии их на расчетную величину ((л).

При повьш енной плотности утфеля межкристального раствора в нем содержится меньше, чем при заданной, следовательно, величина рассогласования (сигнал с блока 20) меньше нуля 30

25

вход которых подают сигналы управления, подаваемые на клапаны 5 подачи

утфеля.

Таким образом осуществляют автоматическое управление производительностью группы центрифуг непрерывного действия, п«рддерживая ее на уровне задания и стабилизируя количество сахара в центрифугируемом утфеле, что позволяет снизить неравномерность потоков продуктов центрифугирования и, как следствие, потери в производстве и расходы энергоносителей.

QOTT (t)

,)

и, соответственно, величина коррекции (сигнал с делителя 23) меньше единицы

1

:

1QpTT(t)

Q(t-C,)

1.

-о/.

Тогда, производя коррекцию в блоках 24 и 25, уменьшают степень открытия клапанов подачи в каждую центрифугу, за счет чего уменьшают расход , утфеля на величину, необходимую для компенсации повышения расхода утфеля, вызванного повышением его плотности.

При поступлении утфеля с заданными физическими свойствами (требуемой

45

Способ управления производительностью группы центрифуг непрерывного действия сахарного производства, предусматривающий изменение подачи центрифугируемого продукта и пробеливающей среды каждой центрифуги, о т- личающийся тем, что, с целью снижения неравномерности потоков продуктов центрифугирования, измеряют уровень продукта в каждой утфеле- мешалке и общий расход первого ка с центрифуг, определяют текущее значение коэффициента выхода первого оттека из продукта по измеренным значениям и сравнивают его с заданным, а изменение подачи центрифугируемого продукта и пробеливающей среды

плотности) результат сравнения(сиг 50 каждой центрифуги корректируют в за- нал с блока 20) равен нулювисимости от рассогласования текуще, QQTT (.t; 0го и заданного значений коэффициента

выхода первого оттека из продукта. .

тогда коррекция не производится, поскольку сигнал с делителя 23 соответствует единице ().

Соотношение степеней открытия клапанов подачи утфеля () и пробеливающей среды (t) требуется поддерживать постоянным для обеспечения постоянного соотношения, требуемого по технологическому регламенту расходов утфеля и пробеливающей среды, подаваемых в каждую центрифугу. Это требование выполняют благодаря тому, Что управляют клапанами 8 пробеливающей

среды от блоков 30 и 31 усиления, на

0

0

5

5

0

5

вход которых подают сигналы управления, подаваемые на клапаны 5 подачи

утфеля.

Таким образом осуществляют автоматическое управление производительностью группы центрифуг непрерывного действия, п«рддерживая ее на уровне задания и стабилизируя количество сахара в центрифугируемом утфеле, что позволяет снизить неравномерность потоков продуктов центрифугирования и, как следствие, потери в производстве и расходы энергоносителей.

Формула изобретения

Способ управления производительностью группы центрифуг непрерывного действия сахарного производства, предусматривающий изменение подачи центрифугируемого продукта и пробеливающей среды каждой центрифуги, о т- личающийся тем, что, с целью снижения неравномерности потоков продуктов центрифугирования, измеряют уровень продукта в каждой утфеле- мешалке и общий расход первого ка с центрифуг, определяют текущее значение коэффициента выхода первого оттека из продукта по измеренным значениям и сравнивают его с заданным, а изменение подачи центрифугируемого продукта и пробеливающей среды

0 каждой центрифуги корректируют в за- висимости от рассогласования текущеГТя„

Задание

Изобретение относится к пищевой промьшшенности и может найти применение на сахарных заводах в системах автоматического управления производительностью завода. Целью изобретения является снижение неравномерности потоков продуктов центрифугирования. Способ управления осуществляют путем измерения уровня продукта в каждой утфелемешалке и общего расхода первого оттека с центрифуг, определения текущего значения коэффициента выхода первого оттека из продукта по измеренным значениям, сравнения его с заданным, при этом изменение подачи центрифугируемого продукта корректируют в зависимости от рассогласования текущего и заданного коэффициентов выхода первого оттека из продукта. Способ управления производительностью группы центрифуг позволяет осуществлять инвариантное к изменению физических свойств (плотности, текучести) продукта управление, за счет чего снизить неравномерность потоков продуктов центрифугирования и, как следствие, снизить потери в производстве и расход энергоносителей. 2 ил. с $ (Л О5 со to

Фиг.

Qm2 Hit

ОтЮ uomm(t)

Задание

Фиг.2

Составитель Г.Самбурская Редактор О.Юрковецкая Техред А.Кравчук Корректор Л.Бескид

- - -- - -------.-..- -------..-.---.-.- -.-.,.-..-.-,-. -..„.-.

Заказ 2990/5Тираж 516Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

К клапанам 8.5

п