Автоматизированная система управления процессом термического синтеза спека Советский патент 1980 года по МПК G05B15/00 F27D19/00 F27B7/00 

-vtei связи контуров управления степень ркислительности газовой среды по Скорости изменения температ гры в пе и| на фиг. 3 - схейа связи контуров управления степенью окислитёльности Тазовой среды по составу 1опочных газов; на фиг. 4 - схема подчинения контуров управления на фиг. 5 - кри вые, характеризующие эффективность Технологического процесса- Система содержит: вращающуюся печь Г, форсунку 2, турбовентилятор исполнительный механизм 4 для регули рования расхода воздуха, датчик 5 расхода воздуха, топливный насос 6, исполнительный механизм 7 для регули рования расхода топлива, датчик 8 расхода топлива, приемник 9 готовой .продукции (спека), кбймутатор 16; аналого-цифровой преобразователь 11у электронновычислительную машину 12, осуществляющук) анализ и обработку ин формации о cocTQKH teitttpQii/s&caH управление работой системы в целом, пульт 13 оператора, блок 14 выработ ки уставок по расхЪду воздуха в зависимости от скорости изменения темгПёратуры в зоне горения печи, блок 15 выработки уставок по расходу возд ха в за:висимости 6т состава топочных газов, блок 16 выработки разн 5стного сигнала по величине подсоса воздуха .в зЬне горения вращамщейся пеЧи, блок 17 формирования управляющих сиг налов, цифро-аналогрвый преобраэоват ль 18, усилители мощности Г9, газо анализатор 20 кислорода;.газоанализа тор 21 угл1екйслОгЬ газа, газоанализа тор 22 окиси углерода, привод 23 печи датчик 24 температуры в збне горения, индикатор 25 пЬдсboa воздуха в зоне горения вращающейся печи дозаторный насос 26, резервуар 27.ч для хрс1Нён я сырьевой смеси дымосос 28, блок 29 переключе нйя кбнтурозв . управления, блок -30 формирования .сигналов управления расходом топлива (входит; в cpctaiB блока 17) , блок 31 фррмй рования сигнаге в управл1ейий ходом воздуха (вх6дйт в состав ejioка 17), блок 32 расчета Коэффициента избытка кислорода составу тбпрчных газов, 6Л01К 33 вьфаботки сигнало Ё а ::ергласрванйя По температуре, блок 34 расчета соотношения т6плйво-в6зjiyx пр скрроСтй изменения температуры, контур 35 управления расходом топлива, контур 36 управления расходом врз духа, контур 37 управления те пературой, контур 38 управления сорт Hpm HiieiM топливо-воздух по скорости йэмёнёНия температуры, кЬнтур 39 управления коэффициентом избытка кислорода по составу топочных газов, контур 40 управления степенью окисЛитёльности газовой среды в печи в зависимрсти от- величины подсоса возjovxa.;- . ,

726496 Система работает следующим образом. С выхода индикатора 25 через коммутатор 10 и аналого-цифровой преобразователь 11 обработанная в ЭВМ-12 информация о величине этого параметра поступает на первый информационный вход блока 16 выработки разностного сигнал.а по величине подсоса воздуха в зоне горения.На второй информационный вход этого блока с выхода пульта 13 Рператора поступает заданное значение величины, подсоса воздуха, при котором целесообразен переход от управления степенью окислитёльности газовой среды по скорости изменения температуры к управлению- этим параметром по коэффициенту избытка кислорода в топочных, газах. При достаточно малом подсосе воздуха разностный сигнал заданного и измеренного значения величины подсоса воздуха, вырабатываемый.в блоке 16,имеет отрицательное значение. Этот сигнал с выхрда блока 16 подается на вход блока 29 переключения контуров управления. ;Блок 29 вырабатывает управляющее воздействие на включение контура 38 управления и входящих S него контуров 37, 35 и 36. Это управляющее воздействие подается на вход блока 14. В контурах управления 35 и 36 на основании информации Р расходе топлива и воздуха, поступакядей от датчиков 8 и 5 на вход блоков 3d н 31, формируются управляющие сигналы, поступающие с выходов этнх блоков на исполнительные механизмы расхода топлива 7 и расхода воздуха 4. -. - Отработкой испрлнительных механизмов 7 и 4 компенсируются возмущения, воздействующие на расход топлива. В контуре управления 37 установочное значения температуры с выхода пульта 13 Рператора и информация о температуре в печи 1 от датчика 24 поступает на вход блока 33 выработки сигналРв рассогласования по температуре. БЛОК 33 вырабатывает сигнал рассогласования пр температуре, который С выхода этого блока подаетря на вход блока 30 формирования сигналов управления расходом/ топлива. Последний звхЬдит в состав контура 35 управления. За счет работы контура 37 и входявцего в него контура 35, производится компенсация возмущений, воздейстауницих на температуру в печи. V в блоке 14, входящем в состав контура 38 управления, на основания установочных текущих значений соотношения топливо-воздух вырабатывается сигнал рассргЛасования по этому параметру, с выхода блока 14 поступает на вход 6hoKa 31 формирования сигналрв управления расходом воздуха, вхрдящего в состав контура

35 управления. Текущее значение соотношения топливо-воздух опредёлябТ1Ья; ; следуквдим образом: по управляющём У сигналу от ЗВМ12 блок 17(31) форми- рования управляющих сигналов формирует управляющий сигнал приращейия величины расхода воздуха. Этот сигнал поступит на вход исполнительного механизма 4, управляющего расходом воздуха. Поступивший сигнал требует изменения температуры на величину. Достаточную для определения текущего значения соотношения топливовоздух по экстремальной характеристике, но не влияющего качество продукции. Информация о текущем значении температуры от датчика температуры 4 поступает на вход блока 34.. Блок 34 расчета соотношения топливовоздух по скорости изменения температуры реализует способ определения рабочей точки экстремальной функции, которую в данном случае представ-, ляет экстремальная зависимость температуры от соотношения топливо-воздух. С выхода блока 34 на вход блока 14 выработки уставок по расходу воздуха поступает сигнал уставки, соответствующий рассчитанному значению соотношения топливо-воздух. На второй вход этого блока от пульта оператора поступает уставочное значение этого соотношения. Выработанная блоком 14 уставка по расходу воздуха поступает с выхода этого блока на вход блока 31 формирования сигналов управления расходом воздуха, входящего контура 36.

Однако применение способа экстремального управления степенью окисли..хельности газовой среды по скорости изменения температуры, реализованного с помощью контура 38, имеет ограничение, связанное с существованием возмущающего фактора, которым является периодически . возникающий достаточно сильный подсос наружного воздуха в зону горения топлива, образующий н еоднородность газовой среды в месте измерения ее температуры, что резко увеличивает суммарную погрешность управления степенью, окислитель-. ностй газовой среды и снижает эффективность процесса. Графически снижение эффективности управления (как обратной величины суммарной погрешности управления, выраженной в %). в зависимости от величины подсоса воздуха показано на фиг. 5 линией О, по оси ординат: - обратное значение суммарной величины погрешности управления (эффективность) , по оси абсциссi П-значение величины подсоса воздуха в зону горения. Площадь под этой линией П (горизонтальная штриховка) соответствует интегральной эффективности процесса, управляемого способом экстремального управления, реализованным с помощью контура 38. Ограничениём этого способа является увеличение погрешности управления (см. линию П в правой части графы).

Подсос наружного воздуха в зону горения зависит одновременно от ряда факторов: например, давления газа в камере сушки, скорости выхода из печи топочных газов и др. Наиболее значимый фактор - это условия инжекции, создаваемые формой факела. Управление формой факела с целью оптимизации условий спекания прюизводится, например, изменением давления воздуха в камере форсунки 2 (на фиг. 1 датчик и регулятор давления воздуха в камере форсунки 2 не показаны). При увеличении давления воздуха в камере форсунки--2 факел становится более жестким. Инжекция наружного воздуха в зону горения возрастает, увеличивается степень окислительности газовой среды. При этом подсос сам по себе становится возмущением. Увеличивающим суммарную погрешность управления. . ,

Наоборот,при уменьшении давления

воздуха в;камере форсунки 2 факел становится рыхльм, расплывчатым j.инжекция наружного воздуха в зону сгорания печи уменьшае±ся. При достаточно малом подсосе возмущение уменьшается и суммарная погрешность управления степенью окислитеЛьности газовой средой также уменьшается.

При значительном подсосе воздуха в зону горения, управление производится с помощью контура 39 и входящих в него контуров управления 35, 36 и 37, которые работают так же, как и в случае подключения их к контуру 38 (фиг. 4). На входы блока 15 выработкиуставок расхода воздуха

в зависимости от состава топочных газов от пульта оператора и от блока 32 расчета коэффициента избытка кислорода поступают сигналы, соответствующие уставочнымги измеренным

значениям коэффициента избытка кислог рода в Tono4.Hfcix газах.

На основании этой инфо иации блок 15 вырабатывает уставку по расходу воздуха, которая с выхода этого блока

через блок 29 переключения контуров управления поступает на вход блока формирования сигналов управления расходом воздуха 31, входящего в контур управления 37. Отработка механизмом

8 расхода топлива и расхода воздуха 4 компенсирУёт возмущение воздействия на процесс. ...

Эффективность технологического процесса при работе контУра 39 показана на фиг. 5 линией, обозначенной цифрой 1. Площадь под этой линией Г (косая штриховка) соответствует интегральной эффективности процесса при использовании данного способа управленйя. В правой части графика область Й Ъто эффёктив1но ; ь, от1бр й ГШг рывается в сравнении с. случйем приме нения способа управления процессом п скорости йз)4енёй11я 1емпера ура в печи в области достаточно большогс эна 1ейия а ёлйчйиы подсоса воздуха. - При больиюм изменении величины пoдttoca: вt5rяyXa l- StoTi-e )-ёТ1й гШ и в работе системы принимает части контур управления 40 и входящие в состав- него контуры 35,36,37, 38 и 39. На вход блока 16 выработки сигна WS рассогласова 1и я по величине подсоса воздуха, от индикатора подсоси 35 и от пульта оператора 13 поступае информация об Измеренной и заданной величинах подсоса наружного воздуха в зону горения печи. Блок 16 на ocнo вании этой информации вырабатывает разностный сигнал и формирует управляющий сигнал, который с выхода этого блока поступает на бло.к 29 переключения контуров. Блок 29 включает в рабЬту этого контура один из двух контуров, или контур 38, если сигнал рассогласования, переходя через О П1 ийимает положительное значение, или контур 39, если сигнал рассогласования, проходя через . принимает отрицательное значение. В перво случае контур 40 работает 38,во втором случае - с контуром 39.В обоих случаях достигается эа-Данйая степени окис лит ель ности газовой среды в печи и макситльиая эффективность процесса. На фиг. 5 эффективность процесса управления с помощью контурна 40 показана линией, обозначенной цифрой Ш. В левой графика в зоне достаточно малого подсоса воздуха эта ЛИНИЙ совпадает с линией П, характерной для способа управления по скорости изменения температуры, и охватывает площадь А (горизонтальная штриховка) . В правой части графика в зоне . достаточно большого подсоса воздуха линии Ш совпадает с линией 1, характерной для способа управления по коэффициенту избытка кислорода в топочйлх газах и охватывает площадь Б{косая штриховка). Таким образом, дополнительно введенные в систему блок 29 nepeKJmчения контуров управленияf,блок 16 выработки разности сигнала по величине подсоса воздуха в зоне горения вращающейся печи и индикатор 25 подсоса воздуха в зоне горения, входя6щие в состав контура 40 управления реализ1уют способ, действующий с максимальной эффективностью во всем диа пазрне величины подсоса воздуха в зоне Горения. Формула изобретения Автоматизированная система управления процессом термического синтеза спека. Например, для производства керамических конденсаторов, осуществляемого во врёоцагацихся печах, содержащая управлякядую электронную вычислительную ManqjHy, связанный с нею пульТ оператора, датчики информации Осостоянии технологического процесса :и исп9-пнительные механизмы,, соедине нше с электронной вычислительной машиной при помощи преобразователей информации и коммутаторов, блок выработки уставок расхода первичного воздуха в зависимости от скорости изменения температуры в зоне горения вращающейся печи и блок выработки усTaiBOK расхода первичного воздуха в зависимости от состава топочных газов, выходы которых соединены с регулятором расхода первичного воздуха, о тл ичающаяся тем, .-что, с целью получения и поддерживания заданной степени окислительн&сти газовой среды во вращающейся печи в нее дополни-. тельно введены: блок переключения контуров управления; блок выработки разностного сигнала по величине подсоса воздуха в зоне горения вращающейся печи и индикатор подсоса воздуха в зоне горения вращающейся печи, вькод которого соединен с первым входом блока выработки разностного сигнала по величине подсоса воздуха в зоне горения, второй, вход блока выработки разностного сигнала соединен через Электронную вычислительную машину с пультом оператора, а выход соединен со входом.блока переключения контуров управления, первый 1зыход которого соединен с блоком вы.работки уОтавок расхода первичного /воздуха в зависимости от скорости изменения текшераТуры в зоне горения, а второй выход те блоком выработки уставок расхода первичного воздуха в зависимости от состава топочных газОв. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3437325, кл. 263-32,- 1969.

W

Jg

J7

35

П

Z9

3i

3/

т