Способ управления технологической системой с аккумулирующими емкостями Советский патент 1990 года по МПК B65G47/19 

сл

сл

00

Изобретение относится к горнодобывающей и угольной промышленности и может быть использовано для управления технологическими процессами систем, содержащих аккумулирующие емкости. Цель изобретения - выравнивание графика нагрузки предприятия. Задают пропускную способность звена технологической системы, его максимальную производительность, среднюю производительность поступления продукта в аккумулирующую емкость, максимальное и минимальное количества продукта в емкостях. Затем измеряют текущее значение количества продукта в емкостях. Определяют действительное значение графика нагрузки предприятия, время периодов недогрузки и перегрузки и время до окончания текущего периода по которым с помощью математических формул определяют оптимальное значение производительности для каждого звена. Определяют сумму заданных производительностей разгрузки аккумулирующих емкостей всех предыдущих звеньев и производительностей разгрузки каждой аккумулирующей емкости звена с недостаточной пропускной способностью и всех предыдущих звеньев. Таким образом обеспечивается оптимальное использование аккумулирующих емкостей и резервов производительности технологических звеньев для организации и режимов работы с минимальным потреблением электроэнергии в часы максимумов энергосистемы. 3 ил.

Изобретение относится к управлению технологическими процессами систем, содержащих аккумулирующие емкости, в частности, в горнодобывающей промышленности.

Цель изобретения - выравнивание графика нагрузки предприятия.

На фиг,1 представлена блок-схема системы управления технологическим процессом, реализующей предлагаемый

способ; н - схема блока управ- ,ления производительностью; на фиг.З - графики изменения технологических параметров системы в течение суток.

Сущность способа состоит в том, что задают пропускную способность звена технологической системы, его максимальную производительность, определяют действительное значение графика нагрузки предприятия и периоды недогрузки и перс-i руэки, задают среднюю производительность поступления технологического продукта и максимальное и минимальное количество териологического продукта в аккумулирующих емкостях, измеряют его текущее значение, а затем определяют время до окончания текущего периода, по которым определяют оптимальное значение производительности для каждого звена, затем определяют сумму заданных производителыюстей разгрузки аккумулирующих емкостей всех предыдущих звеньев и производительность разгрузки каждой аккумулирующей емкости звена с. недостаточной пропускной способностью и всех предыдущих звеньев.

Система управления (фиг.1) состоит из генератора 1 импульсов, вычитающего счетчика 2 импульсов, цифроаналогового преобразователя 3, npoi рам- много реле 4 времени, делите.чя 5, сумматора 6, блоков 7 управления производительностью, датчиков 8 уровня технологического продукта в аккумулирующих емкостях, регулируемых электроприводов 9 разгрузки емкостей, регулируемых электроприводов 10 технологических звеньев

Каждый блок 7 управления производительностью имеет десять входов и одиннадцать выходов. Третьи, четвертые, шестыеs седьмые и восьмме выходы предыдущих по технологической цепочке блоков 7 управл in производительное-- тыо (БУП() соединены - гветственно с. третьими, четвертыми, шестыми, седьмыми и восьмыми входами следующих по технологической цепочке блоков 7 управления производительностью (БУИ ;+,). Первые, вторые, пятые и девятые входы каждого последующего блока БУП 7 соединены соответственно с первыми, вторыми, пятыми и девятыми входами предьпущих блоков БУП ;, 7.

Десятые входы блоков БУП ; 7 подключены к датчикам 8 уровня технологического продукта в аккумулирующих емкостях, десятые и одиннадцатые выходы блоков БУП, 7 подключены соотвеа ственно к регулируемым электроприводам 9 разгрузки аккумулирующих емкостей и регулируемым электроприводам 10 технологических звеньев.

Первый, второй и девятый входы поспеднего по технологической цепочке блока БУПп 7, а также седьмой и

5

0

5

0

.S

0

5

U

5

восьмой входы первого блока БУП ( 7 заземлены. Первый и второй выходы первого по технологической цепочке блока БУП, 7 подключены соответственно к первому входу делителя 5 и первому входу сумматора 6. Второй вход сумматора 6 соединен с пятым выходом первого блока БУП 7, а выход подключен к второму входу делителя 5, выход которого подключен к третьему входу первого блока БУП, 7. Выход программного реле 4 времени соединен с четвертым входом первого блока БУП 7 и с устанавливающим входом вычитающего счетчика 2 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу генератора 1 импульсов, а выход - через цифроаналоговый преобразователь 3 к шестому входу первого блока БУП , 7.

Каждый блок 7 управления производительностью (БУЛ ( ) состоит из (фиг. 2) диодов 11 и 12, логических элементов НЕ 13, логических элементов И 14, компараторов 15 и 16, двухпо- зиционных реле 17-21, сумматоров 22- 32, блоков 33 и 34 умножения, дели- тепей 35 и 36 и потенциометров 37-39.

Принцип работы заключается в следующем .

На выходе программного реле 4 времени в периоды максимумов энергосистемы появляется сигнал, который подается на четвертые входы всех блоков 7 управления производительностью (БУП,-БУЛ.) и управляет двухпози- ционными реле 20. После окончания пе- риоДов максимума этот сигнал снимается. Входы двухпозиционных репе 20 подключены к потенциометрам 39, регулируемые напряжения на выходах которых задаются пропорциональными максимальным (Vmo, ;) и минимальным (,;) -оличествам технологического продукта в аккумулирующих емкостях. Таким образом, сигналы на выходах двухпозиционных реле 20 пропорциональны У „,;„;- в междупиковые периоды и Vmai( ; - в периоды максимумов энергосистемы.

В моменты-начала и окончания периодов максимума энергосистемы программное реле 4 времени устанавливает на выходе вычитающего счетчика 2 импульсов код, пропорциональный длительности наступившего периода (максимума энергосистемы или непикового периода), который при поступлении импульсов от

5153

генератора J импульсов начинает уменьшаться. Выход вычитающего счетчика 2 импульсов подключен к входу цифро- аналогового преобразователя 3, так,им образом, аналоговый сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 3 пропорционален времени ut, оставшемуся до кончания текущего периода.

Сигналы, пропорциональные Vm; n; (V) поступают на первые входы

nlQ в i

сумматоров 29, к вторым входам которых подключены датчики 8 уровня технологического продукта в аккумулирующих емкостях. Сигналы на выходах сум- маторов 29 пропорциональны разности VT) -V г,, ; - в непиковые периоды и Vv -Vma,, - в периоды максимума энергосистемы, где V4 - измеренные текущие количества технологического продукта в аккумулирующих емкостях. Эти сигналы поступают на первые входы делителей 36, на вторых входах которых сигналы пропорциональны вре

мени bt, оставшемуся до окончания те- 25 ды 10 технологических звеньев, подкущего периода. Сигналь на выходе делителей 3b пропорциональна отнощеVT.-VnK,,; VT;-Vn,, n: ниям - ™- или --1-- . Эти

сигналы суммируются сумматорами 27 с сигналами заданной /средней производительности поступления технилоги- jecKoic продукта в аккумулирующее емкости q |, снимаемыми с движков потенциометров 38, и через нормально замкнутые контакты дв}хпозиционных реле 18 и 17 воздействуют на регулируемые электроприводы 9 разгрузки аккумулирующчх емкостей, поддерживая производительности разгрузки равными Vr, -VK ,

Q;

где V,

q,+

(i)

к; Тщагдля периодов максимума энергосистемы и

VK vm,n Для непиковых периодов Для непиковых периодов регулирование производительности разгрузки ак- кумулируь лих емкостей на основании оптимачьных значений, согласно формуле (1), обеспечивая уменьшение количеств технологического продукта в емкостях к началу периода максимума энергосистемы до минимальных значений V „,-,„, ;

V0 . w -VT;+(q,-Q:)

где V

С и ,ч

- ожидаемые

т i ч ; количества

технологическ-н о продукта в емкостях к моменту начала максимума энерго- гиг темы.

0

$

0

а в периоды максимумов энергосистемы минимальные значения производитель- ностей разгрузки аккумулирующих емкостей обеспечивают исключение возможности переполнения емкостей к моменту окончания периода максимума VO.K.V; -VT;+ q;-Q;)AtiVwaj(i ,

где V . . „ - ожидаемые количества

ОЖ К Лп1

технологического продукта в емкостях к моменту окончания периодов максимума энергосистемы.

Сигналы, пропорциональные задаваемым производительностям разгрузки аккумулирующих емкостей Q , поступают на первые входы сумматоров 22. На вторые входы сумматоров 22 подаются сигналы, пропорциональные производительностям подачи технологического продукта предыдущими по технологической цепочке звеньями системы. Сигналы с выходов сумматоров 22 воздействуют на регулируемые электроприводерживая производительности подачи технологического продукта равными

, +Q,, (2)

где QJ - задаваемая производитель- ность разгрузки аккумулирующей емкости данного звена; G;,- задаваемая производитель-1ность подачи технологичес- г кого продукта предыдущего

эвена.

Регулирование производительности . подачи технологического продукта звеньями системы в соответствии с пе- риодачи максимумов энергосистемы предполагает разуплотнение графика работы технологической системы в течение суток, т.е. накопление технологического продукта в аккумулирую- ших емкостях и уменьшение производительности в периоды максимумов энергосистемы, а в междупиковые периоды - увеличение производительности для максимального освобождения акку- мулирующих емкостей к началу следующего максимума энергосистемы, что связано с необходимостью учета пропускной способности технологических звеньев системы.

Если в любой момент времени между

пикового периода производительность технологического эвена С«, определенная по формуле (2), окажется больше величины пропускной способности этого

звена П, то это значит, что технологическое звено не может обеспечить производительность G, и к моменту начала периода максимума энергосис- темы количество технологического продукта, равное

&VK(GK-nKHt,

должно остаться в аккумулирующих емкостях звеньев с 1-го до К-го.

При этом задаваемые производительности разгрузки емкостей и задаваемые производительности подачи технологического продукта звеньями с 1-го до К-го включительно должны быть скорректированы таким образом, чтобы производительность подачи технологического продукта К-ым звеном не превышала его пропускной способности.

Сигнал, пропорциональный пропуск- ной способности К-го эвена, снимается с движка потенциометра 37 и поступает на первый вход сумматора 23, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный

+ -TiSЛ,.° f- с выхода сумматора 27 ,

tit

на третий вход - сигнал, пропорциональный задаваемой производительности подачи технологического продукта пре- дыдущим звеном GX ( . Таким образом, сигнал на выходе сумматора 23 пропорционален разности пропускной способности К-го звена и задаваемой производительности подачи технологического продукта

S-HI-G

Этот сигнал подается на инвертирующий вход компаратора 16, неинвертирующий вход которого заземлен. Таким образом, если напряжение на выходе сумматора 23 снижается ниже нуля, что соответствует , то на выходе компаратора 16 генерируется логический сигнал высокого уровня , соответствующий логической единице. Этот сигнал через диод 12 К-го звена и диоды И всех предыдущих звеньев (с 1-го до К-1-го) поступает на управляющие входы двухпозиционных реле 18 и 21 звеньев с 1-го до К-го, Одновременно этот сигнал подается на первый вход логического элемента И 14 К-го звена, и при отсутствии сигнала на входе логического элемента НЕ 13 К-го звена, соответствующего достаточной пропускной способности последующих звеньев, на выходе логического элемента И 14 К-го эвена

5

Q

появляется сигнал логической единицы, который воздействует на двухпозици- онное реле 19 К-го звена. Для всех предыдущих звеньев (с 1-го до К-1-го) запрещается срабатывание реле 19 ввиду наличия логического нуля на вторых входах логических элементов И 14. Таким образом, на второй вход сумматора 6 поступает сигнал с выхода блока 3 умножения того звена, для которого G П .

Сигнал, пропорциональный пропускной способности К-го звена, подается на первый вход сумматора 24, а сигнал, пропорциональный сумме произво- дительностей разгрузки емкостей звеньев с 1-го до К-го К , К

SK- ZQ; (q; +

Ут . -VmivT, bt

),

подается с выхода сумматора 25 на второй вход сумматора 24. На выходе сумматора 24 сигнал пропорционален разности Sx-nk. Этот сигнал подается на первый вход блока 33 умножения, на втором входе которого пропорционален времени &t, оставшемуся до окончания текущего периода. Таким образом, на второй вход сумматора 6 через реле 19 подается сигнал, пропорциональный ( того звена, где .

Срабатывание реле 21 звеньев с 1-го до К-го соответствует подаче на первый вход сумматора 6 сигнала, порционального сумме ..V (сум0

5

5

0

мирование осуществляется сумматорами 31 звеньев с 1-го до К-го), а на

первый вход блока 5 деления -.сигнак

ла, пропорционального сумме 2l4,

i

(суммирование осуществляется сумматорами 32 звеньев с 1-го до К-го), Поэтому сигнал на выходе блока деления 5 пропорционален v

(st-n)&t

, t - - -

q;

Этот сигнал поступает на первые входы блоков 34 умножения всех звеньев. Вторые входы блоков 34 умножения подключены к потенциометрам 38, являющимся задатчиками q., а выходы блоков 34 умножения подключены к первым входам сумматоров 30, вторые

входы которых подключены к потенциометрам 39, являющимся эадатчиками Vwav . Поэтому на входы сумматоров 28 подаются сигналы, пропорциональные требуемым количествам технологического продукта в емкостях

2Lvma i-(sK-nK)ut mo. ; Ч ; z (3)

V. v

-ч;

Срабатывание реле 18 звеньев с 1-го до К-го соответствует подключению сигналов регулирования проиэво- дительностей разгрузки емкостей к выходам сумматоров 26. 5

Сигналы на выходах сумматоров 26 пропорциональны скорректированным значениям производительностей разгрузки

;-,;

(операцию вычитание осуществляет сумматор 28, операцию деление - делитель 35, а операцию сложение - сумматор 26).

Сигналы Q регулирования производительностей разгрузки емкостей звеньев с 1-го до К-го соответствуют режиму работы технологической системы, обеспечивающему

производительность подачи технологического продукта звеном с номером К, равную eio пропускной способности

Q Sk+

it

ПК;

распределение остатка технологического продукта

Sk-nK)ut

в емкостях звеньев с 1-го до К-го к началу периода максимума энергосистемы в соответствии с формулой (3), что обеспечивает аккумулирующие резервы емкостей к началу периода максимума энергосистемы, пропорциональные средним производительностям поступления технологического продук

емкости

и

-v ,

Vr a i-ViU Vmaii-V.1

50

Vmax к -VK.

Qi

ч;

Такое регулирование производительностей позволяет максимально ис пользовать аккумулирующую способность емкостей в периоды максимумов энергосистемы при недостаточной про

ые )

10

5

20

-

т

35

4045

50

55

пускной способности одного или нескольких звеньев.

Сигналы регулирования разгрузки аккумулирующих емкостей Q- с выходов

двухпозиционных реле 18 поступают на инвертирующие входы компараторов 15, неинвертирующие входы которых заземлены. Поэтому при снижении напряжения задания проиэводительностей разгрузки емкостей ниже нуля на выходе компараторов 15 генерируются логические сигналы, которые управляют двухпози- ционными реле 17. При этом сигналы задания проиэводительностей разгрузки равны нулю.

На фиг. 3 представлены графики изменения технологических параметров системы.

Штриховые линии на графиках Q,, G соответствуют расчетным значениям производительностей, при которых пропускная способность одного из звеньев системы (третьего) не может обеспечить расчетный режим. Соответствующие им сплошные линии представляют скорректированные графики проиэводительностей, обеспечивающие одновременно непревышение пропускной способности и пропорциональное распределение производительностей разгрузки емкостей с точки зрения аккумулирующей способности звеньев в следующий период максимума энергосистемы.

Снижение производительностей звеньев технологической системы в периоды максимумов энергосистемы обеспечивает без нарушения технологического процесса соответствующее снижение потребления электроэнергии в эти периоды на величину, которая определяется технологическими параметрами системы (величинами аккумулирующих емкостей, пропускными способностями звеньев и др.).

Из анализа графиков фиг. 3 следует, что предлагаемый способ обеспечивает использование аккумулирующих емкостей и резервов проиэводительностей технологических звеньев для организации режима работы системы с минимальным потреблением электроэнергии в часы максимумов энергосистемы, что способствует выравниванию графика электрической нагрузки энергосистем, снижению энергозатрат предприятий. Формула изобретения

Способ управления технологической системой с аккумулирующими емкостями, заключающийся в том, что задают пропускную способность звена П технологической системы, его максимальную производительность и регулируют производительность разгрузки аккумулирующей емкости Q , отличающий с я тем, что, с целью выравнивания графика нагрузки предприятия, определяют его действительное значе- ние и время периодов недогрузки и перегрузки, задают среднюю производительность поступления технологического продукта qj в аккумулирующую емкость, задают максимальное Vma)t ;

и минимальное V

количества технологического продукта в аккумулирующих емкостях и измеряют его текущее значение VTi, а затем определяют время до окончания текущего периода нагрузки &t и регулируют производительность каждого звена системы для получения оптимального значения по формуле

,

Ут. -У. bt

где

V для периодов перегрузки.

5

Vf eV«,-« Яля периодов недогрузt I I Т1 |

ки,

затем определяют сумму заданных про- изводительностей разгрузки аккумулирующих емкостей всех предыдущих звеньев и сравнивают ее с производительностью данного звена и если максимальная производительность звена больше, то производительность разгрузки аккумулирующей емкости данного звена задают равной оптимальному значению, а если - меньше, то производительность разгрузки каждой аккумулирующей емкости данного звена и всех предыдущих звеньев определяют по формуле к

vma. -(sK-nK)&t.

V,.

ma

ч;

где S к - сумма производительностей

разгрузки емкостей звеньев, причем производительность разгрузки каждой аккумулирующей емкости эвена с недостаточной пропускной способностью и всех, предыдущих звеньев опг

ределяют исходя из соотношения

.+ v -У.- . bt

Q,q;фиг

Фиг г

4j,3 №)

то

800 400

о

V37

WQ 200

GT ° 200

Щ

&ъ

4г

2466 10 П № 16 S 20 2Z 24 teymfd

9№

100

Уп, 100

о Ъщ юо

(7/А 0

I Ч Ь в 10 12 14 16 18 20 22 /4 ./)

Редактор Н. Киштулинец

Составитель Л. Виноградов

Техред Л.Сердюкова Корректор. Малец

Заказ 80

Тираж 648

ВНИИПИ Государственного комитета nq кзобрегениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

4г

фиг.З

Подписное