Способ автоматического управления параллельно работающими сушильными агрегатами Советский патент 1993 года по МПК F26B25/22 

Изобретение относится к технике управления процессом сушки на нескольких параллельно работающих агрегатах при производстве калийных удобрений и может быть использовано в других областях промышленности,

Цель изобретения -улучшение качества управления и стабилизация влажности конечного продукта.

На чертеже представлена структурная схема, реализующая предлагаемый способ.

Устройство содержит сушилку 1 с топкой 2 и камерой смешения 3. распределительный конвейер 4, бункер 5, питатель 6. сборный конвейер высушенного продукта 7. датчик 8 расхода первичного воздуха, исполнительный механизм 9 с регулирующим органом 10, датчик 11 расхода вторичного воздуха, исполнительный механизм 12с ре- гулирующим.органом 13, датчик 14температуры в.камере смешивания, датчик 15 давления в топке, исполнительный механизм 16с регулирующим органом 17, датчик 18 расхода исходного материала в сушилку, исполнительный механизм 19 с регулирующим органом 20, датчик 21 уровня в бункере 5, исполнительный механизм 22 с регулирующим органом 23, датчик 24 расхода топлива, исполнительный механизм 25 с регулирующим органом 26, датчики 27 общего расхода и влажности 28 исходного материала, датчик 29 общей влажности высушенного материала, датчик 30 температуры высушенного материала на выходе из сушилки, микропроцессорный контроллер 31, адаптер 32, вычислительное устройство 33.

Способ управления сушильными агрегатами осуществляется следующим образом. Сигналы от всех датчиков поступают на входы микропроцессорного контроллерл 31

со

о о

00

ы

(в дальнейшем МПК), связанного с вычислительным устройством 33 через адаптер 32. Алгоблоки МПК 31 осуществляют регулирование в соответствии с выбранными из библиотеки МПК алгоритмами. К выходу МПК подключены исполнительные механизмы 9, 12, 16, 19,22.25. Расход первичного воздуха, измеряемого датчика 8 с помощью исполнительного механизма 9 и регулирующего органа 10 изменяется МПК в зависимости от сигнала расхода топлива, измеряемого датчиком 24. Расход вторичного воздуха, измеряемого датчиком 11 с помощью исполнительного механизма 12 и регулирующего органа 13 изменяется МПК в зависимости от сигнала температуры в камере смешения 3, измеряемой датчиком 14. МПК выполняет стабилизацию давления в топке 2, измеряемого датчиком 15, воздействуя на исполнительный механизм 16 и регулирующий орган 17. В вычислительном устройстве 33 по сигналу температуры высушенного материала, измеряемого датчиком 30, определяется текущее значение влажности высушенного материала по формуле

Wic bo - bifTi0)2 + b2Tic,

где Wic - текущее значение влажности высушенного материала на выходе 1-го сушильного агрегата, %;

Т(с - температура высушенного материала на выходе i-ro сушильного агрегата, °С;

bo, bi, ba - коэффициенты, определяемые экспериментально; для сушки концентрата хлористого калия они соответственно равны 1,556; 0,0001; 0,0219,

Используя сигналы общего расхода материала, измеряемого датчиком 27, его влажности от датчика 28, расхода материала и топлива в каждый сушильный агрегат от датчиков 18, 24, заданное W3° и рассчитанное Wjc значения влажности высушенного материала, решается задача управления параллельно работающими сушильными агрегатами, заключающаяся в минимизации общего расхода топлива и стабилизации влажности высушенного продукта по формуле.

QT j. Q (w-wf)

1 1 (100-Wf )Ki

где Qcl - общий расход топлива на сушильные агрегаты, тч;

QI - расход исходного материала в 1-тый сушильный агрегат, т/ч;

W - влажность исходного материала, %;

KI - коэффициент, характеризующий отношение количества испаренной влаги к расходу топлива 1-ого сушильного агрегата.

Его KI значение определяется в процес- 5 се эксплуатации для каждой сушилки при значениях влажности высушенного концентрата близких к заданному.

Выражение (1) должно обеспечить обработку общего расхода исходного материала 10. п

Qo X Q РИ заданном значении влажноi V

сти высушенного продукта на выходе каждого сушильного агрегата.

W3c-wЈ

Решение выражения (2) с указанными ограничениями позволяет получить опти20 мальные значения расходов материала и топлива на каждый сушильный агрегат.

Сформированные в вычислительном устройстве 33 оптимальные управляющие сигналы через .,адаптер 32 поступают

25 непосредственно на первые входы алгобло- ковМПК31, осуществляющих ПИД-регулирование расходов исходного материала и топлива на каждый сушильный агрегат, В алгоблоках осуществляется сравнение рас30 четных и текущих значений и в случае несоответствия сигналов, алгоблоки выдают управляющие воздействия на исполнительные механизмы 19, 25, которые воздействуют на регулирующие органы 20, 26, до тех

35 пор и в ту сторону, пока текущие значения- расходов не станут равны расчетным. Далее в вычислительном устройстве 33 выполняется сравнение заданного и расчетных по фор- муле (1) текущих значений влажности

40 высушенного материала для всех работающих сушильных агрегатов.

AWic W3c-Wic, Д W2c W3C - W2Cl ..., AWic W3c-W(;(3)

После расчета величин разностных отклонений, определяется их суммарное значение по формуле

45

Ј Д Wc Д Wtc + A W2C +... + Д N (4)

о

При изменении общего расхода исходного материала его приращение ± Д Q перераспределяется по сушильным агрегатам в зависимости от величины произведения отношения изменения общего расхода

материала ДО к суммарному значению разностных отклонений Wc

(5

на величину разностных отклонений, Л Wi° по формулам

AQi 5Q-AWic, A W2C, .... AQ(- 5 Q AWic,(6)

где AOi, AQ2,.... A Qi - изменение расходов исходного материала на 1,2,..., 1-й сушильные агрегаты.

Сигналы AWic, AWac, .... A Wic и ДСП, AQ2, .... A QI поступают с вычислительного устройства 33 через адаптер 32 на вторые входы алгоблоков МПК31, осуществляющих соответственно ПИД-регулиро- вание расходов топлива и исходного материала. После фильтрации и масштабировав ния вышеуказанных сигналов, алгоблокиформи-; руют и выдают новые управлягощие воздействия на исполнительные механизмы 19, 25 и регулирующие органы 20, 26, обеспечивающие изменение расхода топлива и исходного материала, компенсирующих отклонения текущих значений влажностей высушенного материала от заданного значения на каждом сушильном агрегате.

Способ управления испытан в промышленных условиях на трех параллельно работающих барабанных сушилках на СОФ 4 РУ п.о. Белорускалий.

Схема автоматизации смонтирована на базе микропроцессорного контроллера Р- 110 и персональной ЭВМ Видеотон.

Общий расход Qo кека концентрата, изменялся от 190 до 210 т/час, а его влажность изменялась от 7,5 до 8,2%.

Коэффициенты, характеризующие отношение испаренной влаги к расходу топлива Ki, K2, Кз определялись для каждого сушильного барабана при параметрах, близких к оптимальным по формуле

К Qmi(W-Wh ( 100 - Wf ) Q TI

где Qmi, W, Wi , QTI - соответственно близкие к оптимальным значения расхода исходного материала, его влажности, влажности высушенного материала, расхода топлива на. 1-тый сушильный барабан. Данные для расчета, определенные с учетом технического состояния барабанов, сведены в табл. 1.

Подставив в формулу (7) табличные значения, получим Ki 6,41, К2 6,2, Кз 5,56.

Заданное значение влажности высушенного материала Л/з с учетом последующей обработки антислеживателем принято 0,5%., .

На ПЭВМ Видеотон рассчитывались текущие значение влажности Wic, Wac, Л/зс на выходе каждого сушильного барабана по

. формуле (1) и управляющие воздействия на регулирования расходов кека концентрата Qi, 0.2, Оз, топливо QiT, Q.2T, Озт ДО приращения и после приращения A Q нагрузки. В

случае изменения нагрузки кека концентрата перераспределение ДО. по сушильным барабанам и корректирование расхода топлива выполнялось по формулам З-б.

Для трех сушильных барабанов математическая постановка задачи имеет вид

QT Qi(W-WS) + Q2(W-W§) + ° (100-W j)Ki (100-W5)K2

H Q3(W-W§) (100-W5)K3

mln

(8)

50

55

при ограничениях Qi + 02 + Оз Qo и WsAO0 20 Wlc W2c Wa3.

Решение задачи, имеющей ограничения типа равенства (8), осуществлялось методом неопределенных множителей Лагранжа, с последующим решением полученных нели 5 нейных уравнений на ПЭВМ по специально разработанному программному обеспечению, включающему в себя и программу обмена между ПЭВМ и МПК.

По способу управления параллельно ра3 встающими агрегатами, указанному в прототипе, расходы материала на каждый сушильный барабан пропорциональны коэффициентам KI, K2, Кз.

В обоих случаях обмен между МПК и

35 ПЭВМ по передаче текущего значения сигналов осуществлялся каждые 5 с, После усреднения сигналов на ПЭВМ рассчитанные значения сигналов с периодичностью 1 раз в 5 мин передавались на алгоблоки МПК, формирующие управляющие воздействия на регулирующие органы изменения расходов кека концентрата и топлива.

В результате испытаний по предлагае- мому и базовому вариантам получены значения управляющих воздействий, обеспечивающие за счет качества управления минимум целевой функции Оо и стаби- лизацию влажности высушенного концентрата.

Результаты испытаний сведены в табл. 2,3.

В табл. 2 представлены значения управляющих воздействий, выходных влажностей и целевых функций до приращения и после приращения нагрузки А00 20 т/ч при предлагаемом способе управления.

В табл. 3 представлены управляющие воздействия, выходные влажности и целевые функции по способу, указанному в прототипе.

Суммарная нагрузка, подаваемая на сушильные барабаны в обоих способах составляла 190-210 т/ч.

Из сравнения значений результатов, табл. 2,3 следует, что при способе управления происходит распределение расхода исходного материала и топлива и стабилизация влажности высушенного концентрата в пределах, достаточно близких к значению заданной общей выходной влажности, чем достигается требуемое качество готового продукта по влажности и сокраще- -ние удельного расхода топлива ид

ДчЛЖ-: 2Q°i . ,

ЈQo2 SQoi+AQo

12.435 11.370 -nnmnfiq -TOOT 900 + 100-0001065

т топлива ;.. -

т концентрата

Формула изобретения Способ автоматического управления параллельно работающими сушильными агрегатами путем изменения расходов исходкого материала и топлива в зависимости от общего расхода материала,.числа работающих агрегатов и величины отношения количества испаренной влаги к соответствующему расходу топлива на каждый сушильный агрегат, отличающийся тем, что, с целью улучшения точности управления, измеряют температуру высушенного материала после каждого сушильного агрегата, по которой определяют влажность высушенного материала

для каждого агрегата, сравнивают ее с заданным значением влажности, определяют величину разностных отклонений влажности и их суммарное значение, определяют величину отношения изменения общего

расхода материала к суммарному значению разностных отклонений и в зависимости от величины произведения полученного отношения на разностные отклонения каждого агрегата дополнительно корректируют расход исходного материала и расход топлива на каждый сушильный агрегат.

Использование: химическая промышленность, промышленность по производству минеральных удобрений. Сущность изобретения: определяют разностные отклонения влажности на каждом агрегате по сравнению с заданными и их суммарное значение. Определяют величину отношения изменения общего расхода материала к суммарному значению разностных отклонений и по величине произведения полученного отношения на разностные отклонения дополнительно корректируют расход исходного материала и расход топлива на каждый сушильный агрегат. 1 ил,, 3 табл. ел

3Q

Таблица 1

170 8.11401461350,50,490,4260,856,452,80,670,650,6268,556,465,10,75 0,65 0,76 0,50,490,512,16

175 8,05142Й71360,460,50,4362,658,054,40,690,670,6469,858,067,20,7680,67 0,7860,50,482,222,22

147 142 J24 0,5 0,46 0,38 132 150 140 0,4 0,52 0,45

Qo2 - 1000

66,2 61,4- 57,4 0,73 68 63 .59 0,75

C4Q - 100

0,7 0,67 66,2 66,4 72,4 0,73 0,764 0,847 0,5 0,5 0,482,34

0,72 0,69 72,2 6.1 66,8 0,83 0,73 0,82 0,49 0-,51 0,492,38

--------------------------------

1 -Q ,37

Таблица

Qo2T 12,435