Способ автоматического управления процессом грануляции и сушки сыпучих материалов в барабанной сушилке Советский патент 1990 года по МПК F26B25/22 

Изобретение относится к технике автоматического управления процессами сушки и грануляции в барабанных сушилках и может быть использовано в химической отрасли промышленности и производствах минеральных удобрений.

Цель изобретения - повышение точности управления.

На чертеже представлена блок-схема системы для реализации способа автоматического управления процессом грануляции и сушки сыпучих материалов в барабанной сушилке.

Система включает топку 1, барабанную сушилку 2 с форсункой 3, классификатор 4, соединенный линией возврата мелкой фракции с барабанной сушилкой 2, дробилку 5 для размола крупной фракции и возврата ее в классификатор 4.

Система автоматического управления содержит датчики расхода 6 и 7 соответственно первичного воздуха и топлива, подключенные к регулятору 8 со- отношения расход первичного воздуха - расход топлива и исполнительному механизму 9 на линии подачи первичного воздуха, датчик 10 давления (разряжения) в топке, связанный с регулятором 11 давления в топке и исполнительным механизмом 12 на линии отработавшего теплоносителя, датчик температуры 13 свежего теплоносителя, подключенный к регулятору 14 температуры свежего теплоносителя и исполнительно му механизму 15 на линии подачи вторичного воздуха, датчики 16 и 17 соответственно расхода и плотности исходного

,20

25

35

,„ 50

55

материала, подключенные к вычислительному устройству 18, первый выход которого соединен с регулятором 19 соотношения расход влаги с исходным материалом - расход топлива. К вычислительному устройству 18 подсоединены также датчики 20 и 21 соответственно гранулометрического состава материала и температуры отработавшего теплоносителя на выходе из барабанной сушилки 2. Регулятор 19 подключен к исполнительному механизму 22 на линии подачи топлива в топку 1. Датчик 23 расхода сжатого воздуха подсоединен к регулятору 24 соотношения расход исходного материала - расход сжатого воздуха, к которому также подключены датчик 16 расхода исходного материала и второй выход вычислительного устройства 18, подающий корректирующий сигнал по значению температуры исходного материала, измеряемой датчиком 25, при этом регулятор 24 подключен к исполнительному механизму 26 на линии подачи сжатого воздуха.

Способ автоматического управления процессом грануляции и сушки сыпучих материалов в барабанной сушилке реализуют следующим образом.

От датчиков 6 и 7 соответственно расхода первичного воздуха и топлива подают сигналы на регулятор 8, поддерживающий заданное соотношение между этими расходами путем воздействия на подачу первичного воздуха, осуществляемого посредством исполнительного механизма 9, установленного на линии подачи первичного воздуха. Разрежение в топке 1 измеряют датчиком 10

давления и стабилизируют его с помощью регулятора 11 и исполнительного механизма 12, воздействием на расход отходящих газов. Температуру свежего теплоносителя измеряют датчиком 13 и стабилизируют с помощью регулятора 14 и исполнительного механизма 15 путем воздействия на расход вторичного воздуха. Сигналы от датчиков 16 и 17 соответственно расхода и плотности исходного материала подают в вычислительное устройство 18, где определяют расход влаги в исходном материале по Формуле

W Г Р Р м М МР,М-Р

где W

«

CM

PI.; РМ

расход влаги в исходном

материале;

расход исходного материала

Р

&

плотности соответственно исходного материала, его абсолютно сухой части, воды.

От вычислительного устройства 18 сигнал, соответствующий Ww, подают вместе с сигналом от датчика расхода 7 топлива к регулятору 19 для поддержания соотношения между расходом влаги с исходным материалом и расходом топлива. Величину этого соотношения корректируют по разности текущего для данного шага измерения значения грансостава материала на выходе из барабанной сушилки 2 и расчетного для последующего шага измерения значения грансостава с учетом температуры отработавшего теплоносителя косвено характеризующей влажность готового материала.

Коррекцию осуществляют следующим образом.

Грансостав в данном случае характеризуют измеренной на текущем шаге концентрацией мелкой фракции Г, определяемой датчиком 20 гранулометрического состава. Вычисление значения грансостава, ожидаемого для последующего шага измерения, производят так. Через равные интервалы времени At (шаг измерения), определяемые различными методами, например по автокорреляционной функции параметра, измеряют посредством датчика 20 .грансостав и измеренные значения

15

20

25

30

35

подают в вычислительное устройство 18. где запоминают ряд последовательных результатов измерения концентрации мелкой фракции в продукте Г. Далее в вычислительном устройстве 18 производят следующие операции. Методом .аи шньших квадратов аппроксимируют этот дискретный ряд уравнением второго порядка вида

гм ао + a,- net + a2 nftt (2)

где nuЈ - количество членов дискретного ряда; а0 - а2- коэффициенты.

Затем n увеличивают на единицу и это новое его значение подставляют в уравнение (2), определяя таким образом значение грансостава для последующего шага измерения Гм+1 (т.е. осуществляют экстраполяцию). В дальнейшем при вводе в вычислительное устройство 18 нового результата измерения грансостава самый ранний из членов ряда, использованных при аппроксимации, отбрасывают. Таким образом, аппроксимацию осуществляют каждый раз по неизменному числу членов п (например, пйЈ 3). Температуру отработавшего теплоносителя определяют датчиком 21, и соответствующий ей сигнал также подают в вычислительное устройство 18.

Сигнал, корректирующий задание регулятору 19, соотношения расход влаги с исходным материалом - расход топлива формируют в вычислительном устройстве 18 по формуле

х ,

W

.t

xiW,2

(3)

где X, Гм- Гм + , , т.е. разность

между сигналами, соответствующими измеренному на данном шаге измерения значение грансостава и вычисленному для последующего шага измерения;

х - сигнал, соответствующий температуре отходящих газов; W,,- передаточная функция, обратная передаточной функции Sti канала: соотношение расход влаги с исходным материалом расход топлива - концентрация мелкой фракции Гм; - передаточная функция, обратная передаточной функции S,i2 канала: соотношение расход влаги с исходным материалом - расход топлива - температура отработавшего теплоносителя. Так, например, передаточная функция S ,,2. имеет вид

--ляг (А)

иь t

где u0от ; ЛС,- соответственно приращения температуры отработавшего теплоносителя и соотношение расход влаги с исходным материалом - расход топлива.

Пусть

К-е

-Р1

Т-р + 1

(5)

где К, Т, о - соответственно коэффициент усиления, постоянная времени, время транспортного запаздывания объекта по рассматриваемому каналу. Тогда

Т-р+ 1

WM(P) К-е

1

(6)

Конкретный вид (структура и параметры) S, и S |4 целесообразно определять экспериментально.

Таким образом, регулятор 19 вырабатывает управляющий скорректирован43208

воздуха

10

15

20

концентрация мелкой фракции Гуц S,j определяют экспериментально. С помощью регулятора 24 вырабатывают управляющий скорректированный сигнал, подаваемый на исполнительный механизм 26, воздействующий на расход сжатого воздуха.

Концентрация мелкой фракции Гм выбрана в качестве параметра, характеризующего грансостав в связи с тем, что является наиболее информативной, так как уменьшение ее однозначно говорит об укрупнении продукта, а увеличение - о его измельчении.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом грануляции и сушки сыпучих материалов в барабанной сушилке, путем измерения и регулирования соотношения расходов пульпы исходного материала и общего сжатого воздуха из

Изобретение относится к автоматизации процессов сушки и грануляции материалов в барабанных сушилках и позволяет повысить точность управления. Способ автоматического управления осуществляют путем регулирования соотношений расхода топлива и расхода первичного воздуха - изменением последнего, расхода исходного материала и расхода сжатого воздуха - изменением последнего, расхода влаги с исходным материалом и расхода топлива - изменением последнего посредством соответствующих регуляторов 8, 24 и 19, а также регулирования температуры сушильного агента воздействием на расход вторичного воздуха посредством регулятора 14, разрежения в топке 1 воздействием на расход отработавшего теплоносителя посредством регулятора 11. При этом ведут измерение температуры исходного материала и отработавшего теплоносителя и пошаговое измерение грансостава готового продукта через интервалы времени, определяемые экспериментально. По ряду последовательных измерений грансостава дополнительно определяют зависимость этого параметра от времени и по этой зависимости в вычислительном устройстве 18 рассчитывают значение грансостава для последующего шага измерения, сравнивают его с результатом измерения грансостава на данном шаге измерения и по результатам сравнения корректируют величину соотношения расхода влаги с исходным материалом и расхода топлива с учетом температуры отработанного теплоносителя, а с учетом температуры исходного м

ный сигнал, подаваемый на исполнитель-25 менением расхода последнего, регулиный механизм 22, воздействующий на расход топлива.

Сигнал от датчика 16 расхода исходного материала и датчика 23 расхода сжатого воздуха подают на регулятор 24 для поддержания соотношения между этими расходами. Величину этого соотношения корректируют по разности вышеназванных параметров гран- состава Гм и Г/IЛ с учетом температуры исходного материала. По этой температуре косвенно определяют вязкость исходного материала, оказывающую существенное влияние на процесс распыла исходного материала. Эту температуру определяют датчиком 25 и соответствующий ей сигнал подают в вычислительное устройство 18. Алгоритмы расчета грансостава для последующего шага измерения описан выше. Сигнал, корректирующий задание регулятору 24, формируют в вычислительном устройстве 1-8 по формуле

30

35

40

45

рования температуры сушильного агента изменением расхода вторичного воздуха измерение температуры и влажности исходного материала, температуры отработанного теплоносителя, разрежения перед сушилкой и пошаговое измерение грансостава готового продукта через равные интервалы времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления, дополнительно определяют расход влаги с исходным материалом, соотношение расходов влаги с исходным материалом и топлива и соотношение расходов топлива и первичного воздуха со стабилизацией последних двух соотношений изменением соответственно расхода топлива и расхода первичного воздуха, а также определяют зависимость грансостава от времени, находят по ней значение грансостава для последующего шага измерения, сравнивают найденное значе ние с результатом измерения грансоста ва на данном шаге измерения и по результатам сравнения корректируют величину соотношения расходов влаги с исходным материалом и топлива с учетом температуры отработавшего теплоносителя, а величину соотношения расходов исходного материала и общего сжатого воздуха - с учетом температуры исходного материала.

24 ,W2.,+

X .

(7)

где х, - см.(З); хэ - сигнал, соответствующий температуре исходного материала; W2 { - передаточная функция, обратная передаточной функции канала: соотношение расход исходного материала - расход сжатого

0

5

0

5

0

5

рования температуры сушильного агента изменением расхода вторичного воздуха, измерение температуры и влажности исходного материала, температуры отработанного теплоносителя, разрежения перед сушилкой и пошаговое измерение грансостава готового продукта через равные интервалы времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления, дополнительно определяют расход влаги с исходным материалом, соотношение расходов влаги с исходным материалом и топлива и соотношение расходов топлива и первичного воздуха со стабилизацией последних двух соотношений изменением соответственно расхода топлива и расхода первичного воздуха, а также определяют зависимость грансостава от времени, находят по ней значение грансостава для последующего шага измерения, сравнивают найденное значение с результатом измерения грансостава на данном шаге измерения и по результатам сравнения корректируют величину соотношения расходов влаги с исходным материалом и топлива с учетом температуры отработавшего теплоносителя, а величину соотношения расходов исходного материала и общего сжатого воздуха - с учетом температуры исходного материала.