Способ автоматического управления процессом дефибрирования Советский патент 1990 года по МПК D21B1/04 H02J3/12 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к управлению процессом дефибрирования при изготовлении древесной массы на дефибрерах, и может быть использовано для управления режимами потребления из энергосистемы реактивной мощности и величиной напряжения в узле нагрузки (секция шин) древесно-мас- сного завода.

Целью изобретения является снижение потребления реактивной мощности

из энергосистемы и повышение качества регулирования напряжения в узле нагрузки.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - линеаризованные статические характеристики цепных дефибреров (j(ji) при различных -0; и статические характеристики САР процесса дефибрирования, обеспечивающие законы q- const.

05 СЛ

Синхронные главные двигатели 1 и 2 (фиг.1) первого 3 и вторрго А дефибреров соединены с датчиками 5 и 6 активных мощностей, потребляемых из сети, и через соответствующие ти- ристорные возбудители 7 и 8 связаны с первым и вторым выходами управляющего устройства 9, первый и второй входы которого подключены соответст- венно к датчикам 5 и 6.

Трансформатор 10 напряжения через датчик 11 напряжения в узле нагрузки подключен к первому входу автомати- ч ского регулятора 12 напряжения, Bijixofl которого соединен с первым входом компаратора 13, подключенного к третьему входу управляющего устройства 9. Трансформатор 10 напряжения по входу связан с узлом 1 нагрузки. Первый выход задатчика 15 подключен к второму входу автоматического регулятора 12 напряжения, а второй и третий выходы - к соответствующим входам компаратора 13-

Кроме того, приняты следующие обозначения: СО; - скорости вращения двигателей подачи баланса дефибрерову fi; - коэффициенты загрузок по активной мощности главных двигателей де- фибреров, -0; - показатели состояний поверхностей дефибрерных камней (). г , острому состоянию камня соответствует о тупому $ ) q; удельные расходы электрической энергии на дефибрирование, отрезки АВ и бС - участие статических характеристик САР процесса дефибрирования, соответствующие насеченному и затупленному состоянию дефибрерных камней.

Сущность способа заключается в следующем.

В исходном состоянии системы регу лирования процесса дефибрирования режим работы первого дефибрера соответ- ствует точке А (фиг.2а). Дефибрериый камень дефибрера 3 (фиг.1) острый, так как произведена его насечка и имеет показатель состояния поверхности 3, . Двигатель подачи баланса к камню имеет скорость вращения Qt. Главный двигатель 1 дефибрера работает с относительной загрузкой по активной мощности Д( 0,6 и током возбуждения, обеспечивающим режим компенсации реактивной мощности и стабилизации напряжения в узле нагрузки. Требуемый ток возбуждения синхронного двигателя 1 получают путем подачи на

вход системы импульсно-фазового управления (СИФУ) тиристорного возбудителя 7 напряжения управления Кц, с первого выхода управляющего устройства 95 на первый вход которого для этого подают напряжение U,, пропорциональное активной мощности, потребляемой двигателем 1 из сети с выхода датчика 5 мощности, а на третий вход - напряжение Us с выхода компаратора 13.

В исходном состоянии режим работы второго дефибрера А соответствует точке В (фиг.26). Его камень (фиг.1) имеет показатель состояния поверхности Ј , т.е. находится в притупленном состоянии по сравнению с камнем первого дефибрера. Двигатель подачи баланса вращается со скоростью 60й, Главный двигатель 2 второго дефибрера работает с относительной загрузкой по активной мощности рг 0,8 и током возбуждения, обеспечивающим режим нулевой реактивной мощности и отсутствия стабилизации напряжения, так как при загрузке по активной мощности 0,8 синхронный двигатель нецелесообразно использовать в режиме компенсатора реактивной мощности и стабилизатора напряжения. Требуемый ток возбуждения синхронного двигателя 2 получают путем подачи на вход СИФУ тирис- ториого возбудителя 8 напряжения упп0

5

0

равления U

„

с второго выхода управляющего устройства 9, на второй вход которого для этого подают напряжение U 2, пропорциональное активной мощности, потребляемой двигателем 2 из сети (с выхода датчика 6 мощности), а на третий вход - напряжение U с выхода компаратора 13.

В процессе дефибрирования происходит неизбежное затупление дефибрерных камней, сопровождающееся увеличением показателей состояний их поверхностей ( , фиг.2). При этом системы автоматического регулирования, обеспечивающие поддержание постоянства заданных соотношений между потребляемой синхронными двигателями дефибреров электрической мощностью и их производительностью, автоматически увеличивают скорость вращения двигателя -подачи баланса. Последнее приводит к

увеличению загрузки обоих синхронных двигателей по активной мощности. При этом для обеспечения режима компенсации реактивной мощности синхронным двигателем 1 и стабилизации напряжения

при работе первого дефибрера на участке АВ характеристики q, const (фиг.2а) и для получения режима нулевой реактивной мощности синхронного двигателя 2 и отсутствия стабилизации напряжения при работе второго дефибрера на участке ВС характеристики q. const (фиг.26) автоматически регулируют токи возбуждения обоих синхронных двигателей в функции загрузки их пс активной мощности уровня напряжения в сети и с учетом состояния поверхностей дефибрерных камней.

С течением времени (от полутора до трех суток) состояние поверхности камня первого дефибрера достигает значения , загрузка первого главного двигателя достигает значения Р, 0,8 (точка В, фиг.2а). Последнее приводит к увеличению напряжения U и соответственно Uu, до таких,значений, при которых автоматически снидвигателя продолжается до точки С, в которой загрузка двигателя становится равной /3| 1,0. При этом для обеспечения режима компенсации реактивной мощности и стабилизации напря жения синхронным двигателем 2 при работе второго дефибрера на участке АВ характеристики qu const и обес д печения режима нулевой реактивной мощности синхронного двигателя и отсутствия стабилизации напряжения при работе первого дефибрера на участке ВС характеристики q const автомаJ5 тически регулируют токи возбуждения обоих синхронных двигателей в функции загрузки их по активной мощности уровня напряжения в сети и с учетом состояния поверхностей дефибрерных

20 камней.

При достижении загрузки главного двигателя первого дефибрера значения ft( 1,0 (точка С, фиг.2а) выходное напряжение U4 датчика 5 мощности и

жают ток возбуждения двигателя перво- 25 соответственно напряжение U (фиг.1)

двигателя продолжается до точки С, в которой загрузка двигателя становится равной /3| 1,0. При этом для обеспечения режима компенсации реактивной мощности и стабилизации напряжения синхронным двигателем 2 при работе второго дефибрера на участке АВ характеристики qu const и обеспечения режима нулевой реактивной мощности синхронного двигателя и отсутствия стабилизации напряжения при работе первого дефибрера на участке ВС характеристики q const автоматически регулируют токи возбуждения обоих синхронных двигателей в функции загрузки их по активной мощности, уровня напряжения в сети и с учетом состояния поверхностей дефибрерных

камней.

При достижении загрузки главного двигателя первого дефибрера значения ft( 1,0 (точка С, фиг.2а) выходное напряжение U4 датчика 5 мощности и

соответственно напряжение U (фиг.1)

Изобретение относится к управлению процессом дефибрирования в целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при изготовлении древесной массы путем дефибрирования древесины. С целью сокращения потребления реактивной мощности из энергосистемы и повышения качества напряжения в узле нагрузки древесно-массных заводов целлюлозно-бумажных комбинатов осуществляют согласование энергетических режимов работы синхронных двигателей дефибреров с технологическими режимами обработки дефибрерных камней. Для этого автоматически регулируют токи возбуждения синхронных двигателей дефибреров в зависимости от их загрузки по активной мощности, уровня напряжения в узле нагрузки и состояния поверхностей дефибрерных камней путем измерения напряжения в узле нагрузки с помощью трансформатора и датчика напряжения, сравнения его в автоматическом регуляторе напряжения с заданным значением напряжения, а также сравнения полученной величины рассогласования с верхним и нижним уровнями напряжения в компараторе и, в случае выхода его за указанные пределы, формирования управляющего воздействия и корректировки напряжений для управления тиристорными возбудителями двигателей обоих дефибреров. 2 ил.

го дефибрера до заданного минимального значения, обеспечивающего режим нулевой реактивной мощности, и отсутствия стабилизации напряжения в узле наг рузки.

К этому времени показатель состояния поверхности камня второго дефибрера достигает значения (камень тупой), а загрузка его двигателя достигает значения Р)г 1,0 (точка С, фиг.26). При этом выходное напряжение U. датчика 6 мощности и соответственно напряжение U (фиг.1) достигает таких величин, при которых подают сигнал на звуковую сирену, оповещающую дефибрерщика о необходимоси очередной насечки камня второго дефибрера А. Производят насечку камня и приводят систему регулирования второго дефибрера в точку А (фиг.26). При этом устанавливают ток возбуждения синхронного двигателя 2, обеспечивающий режим компенсации реактивной мощности и стабилизации напряжения в узле нагрузки. В этом режиме второй двигатель работает на участке АВ характеристики q const.

Первый дефибрер в это время работает на участке ВС характеристики q, const, но в режиме нулевой реактивной мощности и отсутствия стабилизации напряжения, так как загрузка его главного двигателя (Ьt 0,8 (фиг.2а). Этот режим работы первого

5

0

достигают таких величин, при которых подают сигнал на звуковую сирену, оповещающую дефибрерщика о необходимости очередной насечки камня перво0 го дефибрера 3, Производят насечку камня и приводят систему регулирования первого дефибрера в точку А (фиг.2а) и устанавливают ток возбуждения синхронного двигателя 1, обеспечивающий режим компенсации реактивной мощности и стабилизации напряжения. В этом режиме первый двигатель работает на участке АВ характеристики q const.

К этому времени второй дефибрер переходит работать на участок ВС характеристики q const, а его главный двигатель 2 работает в режиме нулевой реактивной мощности и отсутствия стабилизации напряжения. Далее указанный цикл работы повторяют.

Таким образом, если главный двигатель 1 первого дефибрера, имея насеченный камень на валу, работает в режиме компенсации реактивной мощности и стабилизации напряжения в узле нагрузки (участок АВ характеристики q,, const) , то главный двигатель 2 второго дефибрера, имея притупленный камень на валу, работает в режиме нулевой реактивной мощности и отсутствия стабилизации напряжения (участок ВС характеристики qa const). Если же главный двигатель

0

5

1 первого дефибрера, имея притупленный камень на валу, работает в режиме нулевой реактивной мощности и отсутствия стабилизации напряжения (участок ВС характеристики q, const), то главный двигатель 2 вто- рого дефибрера, имея насеченный камень на валу, работает в режиме компенсации реактивной мощности и стаби- 10 лизации напряжения (участок АВ характеристики qa const).

За счет согласования технологического режима изготовления древесной мессы с автоматическим регулировани- 15 ем режимов возбуждения синхронных двигателей в функции их активной мощности, уровня напряжения в сети и с уметом состояния поверхностей дефиб573065

управляющий сигнал

U, который подают на первый вход компаратора 13. На два других входа компаратооа 13 подают от задатчика 15 сигналы управления U 3, , U,,,. Последний сравнивает сигнал U.

. с

сигналом

,, V--,, ,,UJ,,-, задания U31 напряжения в узле 14 нагрузки и сигналом , пропорциональным заданному пределу изменения напряжения. В результате сравнения указанных сигналов компаратор 13 вырабатывает управляющий сигнал Uy, который с выхода последнего подают на третий вход управляющего устройства 9. Последнее в зависимости от величины активной мощности, потребляемой синхронными двигателями дефибреров из сети, от уровня напряжения в узле нагрузки, а такрёрных камней по крайней мере двух де-20 же от состояния поверхности дефибрерных камней (т.е. работают ли дефибреры нз участках характеристик АВ или ВС, фиг. 2а и б), вырабатывает управляющие сигналы Uц,, Ug, которые подают на входы систем импульсно-фазо- вого управления тиристорных возбудителей 7 и 8 синхронных двигателей 1 и 2, С выхода последних требуемые автоматически регулируемые значения напряжений возбуждения подают на обмотки возбуждения синхронных двигателей 1 и 2, по которым под действием указанных напряжений протекают требуемые автоматически регулируемые 35 токи возбуждения. В результате устройство обеспечивает работу по крайней мере двух синхронных двигателей или в режиме компенсации-реактивной мощности и стабилизации напряжения в узле нагрузки древесно-массного завода или в режиме нулевой реактивной мощности и отсутствия стабилизации напряжения.

фйбреров осуществляют режим компенсации реактивной мощности и стабилизации напряжения в узле нагрузки комбината, что снижает потребление реактивной мощности из энергосистемы и повышает качество напряжения, следовательно, снижает себестоимость дефибрируемой древесной массы, а также повышает срок службы электрооборудования, питающего от данного узла нагрузки.

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

Активную мощность, потребляемую синхронными двигателями 1 и 2 дефибреров на выполнение технологической операции изготовления древесной массы, контролируют датчиками 5 и 6 активных мощностей. I

Выходные сигналы И4 и И указанны

датчиков подают на два входа управля йщего устройства 9. Одновременно с помощью трансформатора 10 напряжения контролируют уровень напряжения в узле 14 нагрузки. Выходное напряжени с вторичной обмотки трансформатора 1 напряжения подают на вход датчика 11 напряжения в узле 14 нагрузки. После преобразования выходное напряжение Ug, пропорциональное фактическому напряжению в узле 14 нагрузки, пода- йт на вход автоматического регулятора 12 напряжения. На второй вход последнего от задатчика 15 подают сигнал Uj(, пропорциональный заданному уровню напряжения в узле 14 нагрузки После сравнения указанных сигналов регулятор 12 напряжения вырабатывает

управляющий сигнал

U, который подают на первый вход компаратора 13. На два других входа компаратооа 13 подают от задатчика 15 сигналы управления U 3, , U,,,. Последний сравнивает сигнал U.

. с

сигналом

,, V--,, ,,UJ,,-, задания U31 напряжения в узле 14 нагрузки и сигналом , пропорциональным заданному пределу изменения напряжения. В результате сравнения указанных сигналов компаратор 13 вырабатывает управляющий сигнал Uy, который с выхода последнего подают на третий вход управляющего устройства 9. Последнее в зависимости от величины активной мощности, потребляемой синхронными двигателями дефибреров из сети, от уровня напряжения в узле нагрузки, а также от состояния поверхности дефибрер

ных камней (т.е. работают ли дефибреры нз участках характеристик АВ или ВС, фиг. 2а и б), вырабатывает управляющие сигналы Uц,, Ug, которые подают на входы систем импульсно-фазо- вого управления тиристорных возбудителей 7 и 8 синхронных двигателей 1 и 2, С выхода последних требуемые автоматически регулируемые значения напряжений возбуждения подают на обмотки возбуждения синхронных двигателей 1 и 2, по которым под действием указанных напряжений протекают требуемые автоматически регулируемые токи возбуждения. В результате устройство обеспечивает работу по крайней мере двух синхронных двигателей или в режиме компенсации-реактивной мощности и стабилизации напряжения в узле нагрузки древесно-массного завода или в режиме нулевой реактивной мощности и отсутствия стабилизации напряжения.

Последняя способность позволит осуществить комплексное регулирование реактивной мощности и напряжения в узле нагрузки и дает возможность согласовать технологический режим процесса дефибрирования с энергетическими режимами работы по крайней мере двух дефибреров,,

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом дефибрированияs осуществляемый двумя дефибрерами,, приводимыми во вращение синхронными двигателями,

путем насечки камня одного дефибрера и затупления камня другого дефибрера, регулирования величины токов возбуждения обоих двигателей дефибреров в зависимости от величин активных мощностей, потребляемых ими из сети, отличающийся тем, что, с целью снижения потребления реактивной мощности из энергосистемы и новы- шения качества регулирования напряжег ю3065

ния,

10

измеряют напряжение узла нагрузки, сравнивают его с заданным напряжением, полученную величину рассогласования сравнивает с максимальным и минимальным допустимыми уровнями напряжения и в случае отклонения величины рассогласования напряжений от указанных уровней корректируют величину токов возбуждения обоих двигателей дефибреров.

ft/,

о as

lOfti 0 Фт.1

аб

0,8

w дг