Система автоматизированного управления реактором периодического действия Советский патент 1989 года по МПК D21C3/02 D21C7/12 

Изобретение относится к системам автоматизированного управления процессами целлюлозного производства и может быть использовано для управления периодическим процессом сульфатной варки целлюлозы.

Цель изобретения - повыщение качества управления процессом делигнит фикации.

На чертеже изображена блок-схема системы автоматизированного управ- пения реактором периодического действия.

Система содержит реактор 1 периог дического действия, теплообменник 2, насос 3 подачи варочного раствора в

теЪлообменник, промежуточную емкость

4целлюлозы, размалывающий аппарат

5к его привод 6, датчики температуры 7 и 8 прямой и 9 обратной цирку- . ляции варочного раствора, блок усреднения 10, регулятор расхода 11 греющего пара, блок логики 12, блок задания 13 ряда температур в реакторе, первый таймер 14, первый и второй блоки 15 и 16 селекции, блок нормирования 17, блок прогноза качества целлюлозы 18, первое вычислительное устройство 19, первое реле 20, блок коррекции 21 прогноза качества целлюлозы, первый блок сравнения 22, первый блок дифференцирования 23,

lU

;о

со

второе и третье вычислительные устройства 24 и 25, датчик 26 массы в промежуточной емкости 4, датчики температуры полуфабриката 27 до и 28 после размалывающего аппарата 5,первый сумматор 29, блок определения степени помола 30, второй блок сравнения 31, второе реле 32, третий блок сравнения 33, второй таймер 34, делитель 35, преобразователь 36, датчик температуры конденсата пара 37, второй сумматор 38, анализатор 39, четвертый блок сравнения 40, третье реле 41, второй дифференциатор 42, пятый блок сравнения- 43, четвертое реле 44.

Система работает следующим образом.

Сигналы текущих значений температур линий прямой и обратной циркуляции варочного раствора от датчиков 7-9 поступают в блок усреднения трех величин 10. Сигнал Т текущего средв котле яв

него значения температур ляется переменной величиной для регулятора расхода (типа IIP3.24) греюще- то пара 11 в теплообменник 2. Регу- |лятор 11 изменяет.степень открытия автоматического клапана на линии по- дачи пара. Сигналы ряда величин за

4)

Дании температуры, Т (t) С массы в реакторе на время варки (t,..., поступают в регулятор через блок ло- гики 12 (типа Р1Р.З) от блока задания 13, в котором (на базе МК-46) реализуется следующее уравнение:

,T(t) 175 СС

-128, (1,02 + (,t2 + p,t)

Сигналы текущего времени t) с интервалом 0,05 ч поступают от таймера 14

Сигналы величины коэффициентов fx, и (U- выбора траектории изменения .температуры массы на время варки, т.е. селекторные коэффициенты /I графика варки определяются соответственно piB первом 15 и fx-i во

втором 16 селекторных блоках (на базе БЗ-34) путем реализации следующих уравнений: в первом устройстве

М , а (Нф)2-А(1-а,Нф), во втором устройстве

М и1Нф- 1-аэНф-(а. Нф) , при а (129271,6t) , а ,4,536-Ю ,

г Де S

А4 2,09i ,6 10-з, ,54-10 ,24-10-.

Коэффициенты аппроксимации безразмерные.

Необходимая для расчета селекторных коэффициентов величина прогнозируемого (через качество целлюлозы) безразмерного Нф-фактора (интеграль- ньй критерий Врума) нормируется в блоке 17 (типа ПФ1.9) путем умножения последнего на нормирующий комплексный коэффициент C-rJ:

Нф уНф

Сигнал безразмерной величины Нф формируется в блоке прогноза качества 18 (на базе МК-46) путем реализации следующей статистической модели процесса делигнификации:

Нф Нф-А, (1 - н P3« S Ьр) + (AiH4Sep). C(H5( ) -MtSgp)- « J;

при:

Нф 4054,14; А-114,286; 3,88 10 «.г. 0,24 А 0,742i f/. 2,624- lO-i, fx,. 0,31-10- A4 3,07,- 0,147,

О г Де S

Нф, А

AT. 5

- концентрация варочного раствора, %,

1

5

0

- постоянные величины аппроксимирующего многочлена, безразмерные; Pi 5 по тоянные коэффициенты,

безразмерные; U постоянные коэффициенты,

соответственно, % ; {7,) , (%)

Величина текущего значения S j определяется в первом 19 вычислительном устройстве (на базе БЗ-21) по следующему уравнению:

5 Sgp q,- А ,-V«,(1-0,01 W)где А - постоянная величина содержания химиката, кг; Ч;, - постоянный коэффициент пропорциональности, 10 (% кг)- V - объем щепы в реакторе, %, V - объем реактора, Wm - влажность, % по отношению

к объему сырья. Величина прогноза а качества целлюлозы на данную варку поступает от задатчика через блок коррекции 21

и открытое первое реле 20 в блок 18, где вычисляется безразмерный Нф. Ре0

5

жим вычисления нового значения данного прогнозируемого Нф имеет место тогда, когда изменяется величина « Cn+lJ последующего прогноза. Для этого в первом блоке дифференцирования 23 (на базе ПФ2.1) определяется

величина скорости которая

в блоке 22 (типа П2ЭС.1) сравниваетс

„ rdaeP-isp

с ранее заданной -п- J и если имет место существенное изменение нового прогноза aeTn+l , то в блоке 22 формируется сигнал 1, который открывает первое реле 20 и далее осуществляется выбор нового режима перед варкой. Причиной выбора ново- .го режима в процессе варки является величина дополнительной коррекции ,й прогнозированного ранее качества у,. Для этого в блоке коррекции (на базе П2ЭС.З) реализуются следующие два уравнения

- N х%лж

X.

Величина f качества производимой целлюплозы, используемая для коррекции ранее выполненного прогноза , определяется во втором вычислительном устройстве 24 путем pea- - лизации данного уравнения

(L.K - V,) L,

де л

м

к

К4 L. -/1,прогнозируемый показатель качества целлюлозы в промежуточной емкости, безразмерная величина; уровень емкости, щ объемньш коэффициент, м f содержание лигнина по Нортону, %,

комплексный коэффициент пропорциональности между содержанием лигнина по Нортону, разницей объемов запаса произведенной целлюлозы и реактора и числом Карра, () объем дополнительной поставки в промежуточную емкость целлюлозы или другими словами, производительность варочного реактора, который будет вьшолнять промежуточную емкость, м. Необходимая для вычисления корекции прогноза величина L ,,д (%) соKi

держания остаточного лигнина в про- изведенной и размальшаемой целлютозе определяется в третьем вь ислитепь- ном устройстве 25 (на базе МК-46). Сигнал величины уровня в промежуточной емкости 4 поступает от датчика уровня 26.

Для определения L используются

0 параметры размалывающего аппарата 5. Сигналы величин температуры массы от датчиков 27 до и 28 после размола поступают в первьй сумматор 29 (типа ПФ 1.1), где определяется

5 величина разности ЛТ указанных температур. В блоке определения степени помола 30 (типа 11Ф1.9) путем умножения величины &Т°С на ком- плексньй коэффициент пропорциональ г SR )

ности d Vp J текущее значение величины разности температуры преобразуется в величину текущего значения степени помола. Во втором блоке 31 сравнения (типа П2ЭС.1) текущего значения °SR с номинальным определяется величина приращения flSR. Аналогично в третьем блоке сравнения 33 определяется величина приращения

ЙR(M)paзpьшнoй длины путем срав- нения ее текущего значения R (М) (определяемого по штатному анализу на стандартной разрывной машине, соответствующей TAPPI) с номинальным

2 R (М) значением. Во втором реле 32 , (типа П1.РЗ) выполняется операция квантования указанных приращений по сигналу (t:,,..., t ) от второго таймера 34. Ряд дискретных значений

0 указанных приращений поступает в блок 35 (типа 11Ф1.18) деления, где формируется сигнал частной производ3RL „ « (Который после преобразо0

5

0

5

0

° rSR вания в электрический в блоке преобразования 36 (типа П3-55м) поступает в третье вычислительное устройство 25 (на базе Ж-46), где реализуется следующее уравнение

т.

-HI t

L ц, exp L К, N exp

(K

- )

„ RL X M . « N FSR - при К,14,83; ,55 3,311 40 ti n -0,4; , iJ5 , n..j -8,53,

К , K, Kj- - постоянные коэффициенты, безразмерные.

lo-n

Кз

П|5 n - показатель степени.

Сигнал вычислительного содержания остаточного лигнина в размалываемой целлюлозе далее используется для дополнительной коррекции режима варки, а коррекция величины расхода греющего пара осуществляется по каналу измерения температур 9 потока варочного раствора средней циркуля- ции и конденсата пара 37 путем опре-г деления их разности во втором сумматоре 38 (типа ПФЫ) 4T T4-Tj, текущая величина которой сравнивается в анализаторе 39 (типа П1Р.1) с ранее заданной , и если , то в анализаторе формируется сигнал 1, который закрывает выход блока логики и, тем самым, при перерасходе пара сохраняется предьщущее значение задания темпера туры массы в котле на последующем шаге регулировок.

Дополнительная коррекция расхода пара вьшолняется по каналу температуры конденсата, сигнал которой Т| от датчика сравнивается в четвертом (типа PII1.1) блоке 40 с заданным Т| и при достия ении заданной температуры открывается треть е реле 41 (типа ПР1,3) J через которое сигнал Т поступает на второй блок дифференциро- вания 42 (типа ПФ2,1) и далее в пято блоке 43 сравнения текзщей скорости

dT с заданной (-тг-) и при ее понижении

Mt

открьшается четвертое реле 44, через которое сигнал коррек и поступает в регулятор, увеличивая величину задания расхода пара.

Формула изобретения

Система автоматизированного управления реактором периодического действия, содержащая реактор, теплообменник, насос подачи варочного раствора в теплообменник, размалывающий аппарат и его привод, датчики температуры потоков раствора, связанные с блоком усреднения, регулятор расхода греющего пара, соединенный с автоматическим клапаном на линии подачи пара -в теплообменник и первым входом подключенный к выходу блока логики, блок задания ряда температур в реакторе, первый таймер, перв| 1й блок селекции режима процесса, вход которого через блок нормирования соединен с выходом блока

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

прогноза качества целлюлозы, пер: -1 вход которого соединен с выходом г:ер- вого вычислительного устройства за- датчиками величин объема щепы в реакторе, ее влажности и объема реактора, а также постоянных величин уравнения, блок коррекции прогноза качества целлюлозы, первый блок сравнения, анализатор, выход которого связан с первым входом блока логики, датчик температуры конденсатора пара на выходе теплообменника, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества управления процессом делигнификации, она дополнительно содержит.промежуточную емкость с датчиком уровня массы, первое, второе, третье и четвертое реле, второй, третий, четвертьй и пятый блоки сравнения, первый и второй блоки дифференцирования, второе и третье вычислительные устройства, датчики температуры до и после размалывающего аппарата, первый и второй сумматоры, блок определения степени помола, второй таймер, делитель, преобразователь, второй блок селекции, при этом выходы блоков селекции подключены к блоку задания ряда температур, связанного с выходом первого таймера и вторым входом блока логики, выходы блоков селекции связаны между собой, выход первого реле соединен с вторым входом блока прогноза, первый вход первого реле соединен с выходом блока коррекции и входом первого блока дифференцирования, второй вход - с выходом первого блока сравнения, связанного с выходом первого блока дифференцирования, два входа блока коррекции соединены с задатчиком прогноза качества и выходом второго вычислительного устройства, пять входов которого соединены соответственно с датчиком уровня массы в промежуточной емкости, выходом третьего вычислительного устройства и задатчи- |ками величин объемного коэффициента, дополнительной поставки целлюлозы в промежуточную емкость и комплексного коэффициента пропорциональности, выходы датчиков температуры полуфабриката до и после размалывающего аппарата подключены к входам первого сумматора, выход которого соединен с первым входом блока определения степени помола, второй вход ко

Система автоматизированного управления реактором периодического действия, которая используется в целлюлозно-бумажной промышленности для управления сульфат-целлюлозным производством. Цель изобретения - повышение качества оптимального управления процессом делигнификации и упрощение системы управления. Система управления включает регулятор расхода пара, к блоку задания, регулятору подключены блоки выбора графика изменения задания в зависимости от прогноза вещества целлюлозы, регулятор также подключен к блокам коррекции задания по разности температуры в реакторе и конденсата пара. Новым в системе является подключение к блоку прогноза качества целлюлозы блоков коррекции по характеристикам размола целлюлозы, причем дополнительно к регулятору подключен блок коррекции по изменению температуры конденсата. 1 ил.