Устройство для автоматического управления процессом получения сернистого газа Советский патент 1992 года по МПК C01B17/74 G05D27/00 

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом получения сернистого газа в печных агрегатах сернокислотных производств и может быть использовано в химической промышленности.

Известно устройство для автоматического управления процессом получения сернистого газа, содержащее контур стабилизации расхода сернистого газа на выходе печи, контур регулирования расхода серы в печь в зависимости от концентрации сернистого газа с коррекцией по расходу воздуха и вычисленному соотношению концентраций кислорода и сернистого газа.

Недостатком устройства является низкая надежность автоматического управления из- за отсутствия анализа достоверности измеряемых концентраций.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического управления процессом получения сернистого газа, содержащее контур стабилизации расхода сернистого газа на выходе печи, состоящий из последовательно соединенных датчика расхода сернистого газа, регулятоXI

W

со

Сл) VJ СЛ

pa и исполнительного механизма на линии подачи воздуха в печь, датчик концентрации сернистого газа, выход которого парал- лельно подключен через первый блок запаздывания ко входу первого блока памяти, к первому входу блока деления и ко входу первого элемента сравнения, датчик концентрации кислорода в сернистом газе, выход которого подключен ко входу второго элемента сравнения и ко второму входу блока деления, соединенного своим выходом через третий элемент сравнения со входом второго блока запаздывания, выход которого соединен со входом второго блока памяти, логический элемент, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов сравнения и выход которого параллельно подключен к блоку сигнализации и к управляющим входам первого и второго блоков памяти, контур регулирования подачи серы в печь, состоящий из последовательно соединенных датчика расхода воздуха в печь, корректирующего и основного регуляторов и исполнительного механизма на/шнии подачи серы в печь, причем выходы первого и второго блоковл памяти соединены со вторыми входами соответственно основного и корректирующего регу- ляторов. Принцип действия устройства состоит в анализе знаков отклонений и подаче на входы регуляторов последних достоверных значений концентраций при совпадении знаков отклонений.

Недостатком устройства является ухудшение качества стабилизации процесса из-за возможного запоминания и использования для регулирования недостоверных сигналов при выходе из строя одного из датчиков концентрации. В ситуации, когда неисправность датчика концентрации не вызвала изменения знака отклонения измеряемой концентрации от заданного значения, команда на запоминание концентрации на выходе логического элемента появляется не сразу, а во время переходных процессов, но к этому моменту на входы регуляторов уже могут пройти недостоверные сигналы. Снижение качества стабилизации имеет место и при исправных датчиков концентрации из- за постоянного включения в контур регулирования расхода серы временных задержек, реализованных в блоках запаздывания.

Цель изобретения - снижение потерь сырья за счет стабилизации производительности процесса.

Указанная цель достигается тем, что применяются дополнительно два реле переключения и два реле сравнения, при этом выходы первого и второго элементов сравнения параллельно подключены к обоим

входам первого и второго реле переключения, выходы которых соединены с обоими входами логического элемента ИЛИ, выход датчика концентрации сернистого газа подключей также к первому входу первого реле переключения, соединенного своим вторым входом с выходом первого блока памяти, выход третьего элемента сравнения связан с первым входом второго реле переключе0 ния, подключенного своим вторым входом к выходу второго блока памяти, выход элемента ИЛИ соединен также с управляющими уходами первого и второго реле переключения, соединенных своими выхо5 дами со вторыми входами соответственно основного и корректирующих регуляторов. В устройствах для автоматического управления процессом получения сернистого газа неизвестно применение элементов

0 сравнения и переключения, выполняющих функции сравнения абсолютных значений отклонений концентраций и переключения, что ускоряет диагностику неисправности датчиков концентрации и не вносит дополнитель5 ную инерционность в контур регулирования при исправных датчиках концентрации.

На чертеже изображена схема устройства для автоматического управления процессом получения сернистого газа.

0 Устройство содержит контур стабилизации расхода сернистого газа на выходе печи 1, состоящий из последовательно соединенных датчика 2 расхода сернистого газа, регулятора 3 расхода воздуха и исполнительного

5 механизма 4 на линии подачи воздуха. Выход датчика 5 концентрации сернистого газа соединен со входом первого электропневматического преобразователя 6. Его выход параллельно подключен через первый блок

0 7 запаздывания ко входу первого блока 8 памяти, к первому входу блока 9 деления и ко входу первого элемента 10 сравнения. Выход датчика 11 концентрации кислорода в сернистом газе соединен со вторым электро5 пневматическим преобразователем 12, выход которого параллельно подключен ко входу второго элемента 13 сравнения и ко второму входу блока 9 деления, соединенного своим выходом через третий элемент 14 сравне0 ния со входом второго блока 15 запаздывания, выход которого соединен со входом второго блока 16 памяти, Контур регулирования подачи серы в печь состоит из последовательно соединенных датчика 17

5 расхода воздуха в печь, корректирующего и основного регуляторов 18 и 9 и исполнительного механизма 20 на линии подачи серы в печь. Первое и второе реле 21 и 22 сравнения соединены своими входами с выходами одновременно первого и.второго

элементов 10 и 13 сравнения. Выходы обоих реле 21 и 22 подключены ко входам элемента 23 ИЛИ, выход которого соединен параллельно с управляющими входами блоков 8 и 16 памяти, с блоком 24 сигнализации, а также с управляющими входами первого и второго реле 25 и 26 переключения. Первое реле 25 переключения подключено первым входом к выходу перзого преобразователя 6, вторым входом - к выходу первого блока 8 памяти, а выходом - ко второму входу основного регулятора 19. Второе реле 26 переключения соединено своим первым входом с выходом третьего элемента 14 сравнения, вторым входом с выходом третьего элемента 14 сравнения, вторым входом - с выходом второго блока 16 памяти, а выходом - с вторым входом корректирующего регулятора 18.

Устройство работает следующим образом.

Датчики концентрации сернистого газа и кислорода исправны. Исходное состояние: на выходе элемента 23 ИЛИ сигнал - лог. О, переключающие контакты обоих реле 25 и 26 переключения находятся в верхнем положении.

В серную печь 1 подают серу и воздух. Расход газа на выходе печи измеряют датчиком 2 расхода и стабилизируют с помощью регулятора 3, воздействуя на исполнительный механизм 4 на линии подачи воздуха. Сигнал с датчика 17 расхода воздуха подается на вход корректирующего регулятора 18, выходной сигнал которого поступает на вход основного регулятора 19, управляющего с помощью исполнительного механизма 20 подачей серы в печь.

Концентрации сернистого газа и кислорода в нем измеряют соответственно датчиками 5 и 11 концентрации, выходные электрические сигналы которых преобразуются в пневматические с помощью соответ- ственно преобразователей 6 и 12. Выходной сигнал первого преобразователя 6 поступает через первое реле 25 переключения на основной регулятор 19, а также на первый вход блока 9 деления, на вход первого элемента 10 сравнения и через первый блок 7 запаздывания на первый вход первого блока 8 памяти, на выходе которого с некоторым запаздыванием отслеживается сигнал по концентрации сернистого газа. Выходной сигнал второго преобразователя 12 поступает на вход второго элемента 13 сравнения и на второй вход блока 9 деления, который формирует сигнал по соотношению концентраций. Этот сигнал сравнивается с заданным соотношением в третьем элементе 14 сравнения и поступает

через второе реле 26 переключения на корректирующий регулятор 18, а также через второй блок 15 запаздывания на вход второго блока 16 памяти, на выходе которого с 5 некоторым запаздыванием отслеживается сигнал по соотношению концентраций.

Выходные сигналы преобразователей 6 и 12 сравниваются с заданными значениями концентраций в элементах 10 и 13 сравне:

0 ния, причем сигналы отклонений текущих концентраций от заданных значений поступают параллельно на входы первого и второго реле 21 и 22 сравнения. При исправных датчиках концентрации отклонения концен5 трации равны по величине и противоположны по знаку, при этом выходные сигналы реле 21 и 22 сравнения, поступающие на входы элемента 23 ИЛИ, равны 0: на выходе элемента ИЛИ также формируется сигнал,

0 равный нулю.

Один из датчиков концентрации неисправен. Исходное состояние: на выходе элемента 23 ИЛИ сигнал - лог. 1, переключающие контакты обоих реле 25 и 26

5 переключения находятся в нижнем положении.

Выход из строя одного из датчиков 5 или 11 концентрации вызывает изменение сигнала рассогласования на выходе соответст0 вующего элемента 10 или 13 сравнения. При этом нарушается равенство отклонений измеренных концентраций от заданных значений. На выходе одного из реле 21 или 22 сравнения появляется сигнал 1. Выходной

5 сигнал элемента 23 ИЛИ, также равный 1 поступает на командные входы двух реле 25 и 26 переключения и двух блоков 8 и 16 памяти. Происходит запоминание последних достоверных значений концентрации

0 сернистого газа и соотношения концентраций сернистого газа и кислорода. Эти достоверные значения поступают на входы регуляторов 19 и 18. Одновременно на выходе блока 24 сигнализации появляется сиг5 нал, предупреждающий персонал о неисправности датчика концентрации.

Одновременный выход из строя двух датчиков концентрации практически неве0 роятен, поэтому такой вариант не рассматривается.

Стабилизация производительности процесса обеспечивает более ритмичную работу последующих отделений за счет сни5 жения колебаний нагрузки, что приводит в результате к улучшению технико-экономических показателей всего производства серной кислоты. Уменьшение колебаний суточной выработки серной кислоты в 1,1 раза позволяет снизить потери сырья, что

обеспечивает дополнительный выпуск 0,1%-ной серной кислоты.

Формула изобретения Устройство для автоматического управ- ления процессом получения сернистого газа, содержащее контур стабилизации расхода сернистого газа на выходе печи, состоящий из последовательно соединенных датчика расхода сернистого газа, регу- лятора и исполнительного механизма на линии подачи воздуха в печь, датчик концентрации сернистого газа, выход которого параллельно подключен через первый блок запаздывания к входу первого блока памя- ти, к первому входу блока деления и к входу первого элемента сравнения, датчик концентрации кислорода в сернистом газе, выход которого параллельно подключен к входу второго элемента сравнения и к вто- рому входу блока деления, соединенному своим выходом через третий элемент сравнения к входу второго блока запаздывания, элемента ИЛИ, выход которого параллельно подключен к блоку сигнализации и к управ- ляющим входам первого и второго блоков памяти, контур регулирования подачи серы

в печь, состоящего из последовательно соединенных датчика расхода воздуха в печь, корректирующего и основного регуляторов и исполнительного механизма на линии подачи серы в печь, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь сырья за счет стабилизации производительности процесса, оно дополнительно содержит два реле переключения и два реле сравнения, при этом выходы первого и второго элементов сравнения параллельно подключены к обоим входам первого и второго реле переключения, выходы которых соединены с обоими входами элемента ИЛИ, выход датчика концентрации сернистого газа подключен также к первому входу первого реле переключения, соединенному своим вторым входом к выходу первого блока памяти, выход третьего элемента сравнения связан с первым входом второго реле переключения, подключенному своим вторым входом к выходу второго блока памяти, выход элемента ИЛИ соединен также с управляющими входами первого и второго реле переключения, соединенных своими выходами вторыми входами соответственно основного и корректирующих регуляторов.

j

Изобретение относится к средствам управления процессом получения сернистого газа, может быть использовано в производстве серной кислоты и позволяет снизить потери сырья за счет стабилизации производительности процесса. Устройство содержит контур стабилизации расхода сернистого газа, датчики концентраций сернистого газа и кислорода, блок деления, элемент сравнения вычисленного соотношения концентраций с заданным значением, два блока запаздывания, два блока памяти для запоминания последних достоверных значений концентрации сернистого газа и соотношения концентраций, контур регулирования подачи серы в печь, два элемента сравнения концентраций с заданными значениями, два реле сравнения, элемент ИЛИ, два реле переключения и блок сигнализации, Стабилизация производительности процесса достигается сравнением абсолютных значений отклонений концентрации с помощью реле сравнения, что ускоряет диагностику неисправности датчиков концентрации, а также переключением сигналов на входах регуляторов, что исключает дополнительную инерционность из контура регулирования при исправных датчиках концентрации. 1 ил. СО с

Воздух.

Сера

77

19

«ҐН

1

jX

Сернистый газ

U

7/