Способ автоматического управления процессом сушки

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛРЦ(И БЕЛАГУСЬ(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ1. Способ автоматического управления процессом сушки путем подачи исходного продукта в аппарат кипящего слоя, измерения и регулирования расхода топлива при отклонении температуры в кипящем слое от заданной, первичного воздуха пропорционально расходу топлива и вторичного воздуха по изменению температуры отработавшего теплоносителя, отличающийсяд тем, что смешивают высушенный и отрабо тавший продукты, задают температуру смешанных продуктов, измеряют расход и влажность исходного продукта, температуру и расход отработавшего продукта, по котод рым рассчитывают новое значение заданной О температуры в кипящем слое и корректируют заданную температуру в кипящем слое. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что Ч ДОПОЛНИТЕЛЬНО ИЗМЕРЯЮТ температуру СМОЬ шаиного продукта и корректируют расход Ф топлива по изменению этого параметра. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расход вторичного воздуха корректируют по сумме расходов первичного и вторичного Щ воздуха.Изобретение относится к сушильной технике, в частности к способам автоматического УПРЗВЛСШЛЯ ПРОЦВССНМИ СУШКИ В аппаратах КИпящего слоя с использованием топочных газов,и может быть применено в химической проМЫШДСННОСТВ, ПРОИЗВОДСТВЕ минеральных удобрений и других смежных областях.Известен способ автоматического управления ПРОЦЕССОМ СУШКИ материалов В КИПЯЩСМ СЛОВ путем воздействия на тепловой баланс изменением расхода агента или продукта по температуре агента до и после сушки 1.Недостатком способа является низкая точность при управлении процессом из-за косвенного регулирования основного параметра процесса - температуры в кипящем слое.Известен так же способ автоматического упВЗЕЛСЯ ЦРОЦСССОМ СУШКИ В аппаратах КИПЩСГО СЛОЯ ПуТВМ регулирования РЗСХОДЗ топлива по изменению температуры в кипящем слое и расхода вторичного воздуха по изменению температуры отработавшего теплоносителя с коррекцией по температуре свежего теплоносителя 2.Недостатком способа является то, что не УЧИТЬШЗЮТСЯ параметры ПОСЛВДЗПОЩСГО ТЕХНОлогического процесса, а следовательно не обесПСЧЕБВЮТСЯ ЕГО КБЧВСТВЕННОЧСОЛИЧССТВСННЫВ характеристики основных показателей.Целью изобретения является улучшение качественно-количественных показателей последующих технологических процессов и ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ расхода ТОШШВЗ.На чертеже представлена структурная схема,реализующая предлагаемый способ управлеНИЯ.Технологическая часть схемы содержит аппарат кипящею слоя 1, топку 2, бункер исходного материала 3, конвейер 4, подающий исходный продукт в аппарат кипящею слоя,конвейер 5 разгрузки высушенного продукта,конвейер 6 отработавшего продукта, смеситель 7 для смешивания высушенного продукта и отработавшего продукта, аппарат 8 для переработки смешанного продукта (например пресс грануляционной установки).Автоматическое управление включает в себя датчик расхода топлива 9, исполнительный механизм 10 с регулирующим органом 11, датчик расхода первичного воздуха 12, исполнительный механизм 13 с регулирующим органом 14,датчик вторичного воздуха 15, исполнительный механизм 16 с регулирующим органом 17,датчики влажности 18 и расхода 19 исходного продукта, исполнительный механизм 20 с регулирующим органом 21, датчики температуры в кипящем слое 22, в верхней части аппарата 23, отработавшего продукта 24, смешанного продукта 25, датчик давления 26 в верхней части аппарата 1, исполнительный ме 10ханиам 27 с регулирующим органом 28, датчик давления в кипящем слое 29, исполнительный механизм 30 с регулирующим органом 31, датчик расхода отработавшего продукта 32, исполнительный механизм 33 с исполнительным органом 34, микропроцессорный контроллерСпособ автоматического управления осуществляется следующим образом.Сигналы всех датчиков расхода, влажности,ТВМЗПЗРНТУРЫ И давления ПОСТУПЗЮТ К ВХОДЗМ ацпоблоков МПК 35. Управляющие сигншш,снимаемые с выходов алгоблоков МПК, воздействуют на исполнительные механизмы 10,13, 16, 20, 27, 30, ЗЗ в соответствии с выбранными из библиотеки МПК алгоритмами и законами управления. Обмен между МПК 35 и вычислительным устройством 37 выполнен через адаптер 36. Расход первичного воздуха,измеряемого датчиком 12, исполнительным механизмом 13 и регулирующим органом 14 изменяется МПК 35 в зависгшости от сигнала расхода топлива, измеряемого датчиком 9.Расход вторичного воздуха, измеряемого датчиком 15, исполнительным механизмом 16 и регулирующим органом 17 изменяется МПК 35 в зависимости от сигнала датчика температуры 23 в верхней части аппарата 1 и корректирующего сигнала суммы расходов первичного и вторичного воздуха, измеренного даттпггками 12, 15. , Расход воздуха на горение и разбавление определяют по известной формулеЕ - расход газа, измеренный датчиком 9,имз/ ч. , Значение суммарного расхода первичного и вторичного воздуха, измеренного датчиками 12, 15, сравнивается в МПК 35 с рассчитанным значением 1. и в случае, если их разность положительная, корректирующий сигнал воздействует на испош-гитеягьный механизм 16 и закрывает регулирующий орган 17 до тех пор,пока рассогласование не станет нулевым. При отрицательном значении корректирующего сшнала регулирующий орган Ц открывается.Стабилизация расхода исходной влаги в аппарат 1 выполняется МПК по сигналу датчика расхода 19 и датчика влажности 18 воздействием на исполнительный механизм 20 и регударующий орган 21. Температуру в кипящем слое, измеряемую датчиком 22, регулируют изменением расхода топлива по сигналам датчиков расхода 32 и температуры 24 отработавшего на последующем технологическом процессе продукта с учетом сигнала расхода высушенного продукта и заданного значения сигнала температуры смешанного продуктаСуть решения задачи управления температурой в кипящем слое сводится к следУЮЩему. Уравнение теплового баланса процесса смешивания по текущим значениям расходов высушенного продукта Рви и отработавшего на последующем технологическом процессе продукта Бди с учетом их температур, расхода и температуры смешанного продукта имеет ВИД вп Свп Твп оп Сон Топ (Рви Роп)Ссп Тсп (1)ще Ст Ст сап - соответственно теплоемкости высушенного, смешанного и отрабо Т . О ЗЕЬ тавшего продук он, . кгтрадРешая уравнение (1) относительно температуры высушенного продукта имеемШт РодСип сп Рои Соп оп нп Р .С (2) ВТ БПТекущее значение расхода высушенного продукта Быт определяется по формулеРасход подаренной влаги рассчитывается по формулеИз уравнений 3, 4 получим окончательное выражение для определения расхода высушенного матернала будетУчитывая, что в аппаратах кипящего слоя температура высушенного продукта близка к температуре кипящею слоя, вычислительное устройство 37 последовательно по формулам 5, 2 по сигналам датчиков влажности 18 и расхода 19 исходного продукта, температуры 24, расхода 32 отработавшего продукта, поступающих от МПК 35 через адаптер 36, рассчитывает значения Рвп и он. Значение температуры смешанного продукта исп задается при вьпшслешш в. соответствии с требованиями последующего технологического процесса. Рассчитанное в вычислительном устройстве 37 значение температуры тдп или что то же самое ТемПераТурЫ В КИПЯЩСМВ ЧПСЛОЕОМ БИДЕ через адаптер 36 передается на алгоблок МПК 35, выполняющий регулирование расхода топдива, в качестве задания. На второй вход алГОбЛОКВ ПОДЗВТСЯ сигнал ОТ датчика температуры 2.2 в кипящем слое, и при рассогласовании рассчитанного и текущего сигна 10лов шпоблок выдает управляющее воздействие на исполнительный механизм 10 и регутшрующий орган 11 расхода топлива до тех пор,пока сигнал рассогласования не станет равен нулю. Сигнал датчика температуры 28 исполъзуется для контроля и может быть использован для коррекции температуры в кипящем слое.Регулирование высоты кипящего слоя вьшолняется МПК изменением положения исполнительного механизма 30 и регулирующего органа 31 по сигналу датчика давления в кипящем слое 29.Регулирование разрежения в верхней части аппарата по сигналу датчшса давления 26 выполняется Изменением положения исполнительного механизма 27 и регулирующего устройства 28.Предлагаемый способ управления испытан в промътшленньтх условиях на аппарате кипяще го слоя КС на обогатительной фабрике 4 РУ п.о. Белорускалий с использованием логиче ского микропроцессорного контроллера Ломиконт-1 10 и персональной ЭВМ Перестройка. Высушенный концентрат подавался на грануляционные установки и перед подачей в шахту пресса он смешивался с ретуром (отработавшим продуктом). Температура ретура измерялась термометром сопротивления ТСМ-5071 и преобразователем Ш-79 а расход ретура тензометрическим весоизмерителем.По специально разработанной программе по формулам 5, 2 на ПЭВМ рассчитывалось задание алгоблоку МПК, регулирующему температуру в кипящем слое. Опрос текущих значений расхода, температуры ретура выполнялся каждые 15 сек. и усреднялся за каждые 5 мин. Рассчитанное значение по температуре в кипящем слое каждые 5 мин ВЫДЗВЗЛОСЬ В КЗЧССТВС задания ППОбЛОКУ,воздействующему на исполнительный механизм 10 и регулирующий орган 11 подачи топлива в топку.Значение температуры смешанного продукта, подаваемого в шахту пресса гранустановки, задавалось 110 С исходя из требований технологического регламента.Регулирование первичного, вторичного воздуха, уровня в кипящем слое и разрежения в верхней части аппарата выполнялось ал гоблоками МПК в соответствии с выше опиСЗННЫМИ ЗЛГОРИТМЗМИ.По способу автоматического управления процессом сушки в аппаратах кипящего слоя,указанному в прототипе, регулирование расхода топлива (мазута) осуществлялось по температуре в кипящем шюе, а расход вторичного воздуха по изменению температуры отработавшего теплоносителя с коррекцией по температуре свежего теплоносителя.В ОбОИХ способах ВЫПОЛНЯЛОСЬ СМСШИВЕПИВ отработавшего продукта с высушенным продуктом.Для базовой схемы управления использовались регуляторы пневматической системы Режим-1. В результате испытаний,выполненных по базовому и предлагаемому вариантам, получены данные по значениям управляющих воздействий, обеспечивающих необходимый температурный режим смешанНОГО ПРОДУКТЗ, ПОДЗВЭСМОГО на ГРЗНУЛЯЦИЮ И уветшчение выхода кондиционные гранулята.Результаты испытаний представлены в табшщах 1 и 2.В таблице 1 представлены значения управляющих воздействий по расходу тошшва температур в кипящем слое и продукта,смешанного с ретуром, расходов высушенного концентрата, мазута, гранулята.В таблицу 2 дополнительно внесены данные по расходу и температуре ретура и расчетноезначение температуры в кипящем слое. Сравнение данных, приведенных в таблицах,свидетельствует о преимуществе работы аппарата кипящего слоя при регудшровании температуры в кипящем слое по сигналамдатчиков температуры и расхода отработавшего (ретура) при смешивании еюс высушенным концентратом перед подачей на гранустановки.Среднеквадратическое отклонение температур в кипящем слое и смешанного продукта,расхода гранулята в предлагаемом способе составляют 0,698 2,55 0,37, в базовом 10,49 13,19 11,1 соответственно.Стабилизация температуры смешанного продукта, подаваемого в шахты прессов грануляционной установки, определяется опережающей информацией по температуре и расходу использованного продукта (ретура) и обеспечивает выход и качество гранулята в пределах, близких к оптимальным.По результатам сравнительных испытаний на СОФ 4 РУ п.о. Белорускалий снижение удельного расхода мазута составило на 0,79 кг/ т и увеличение выпуска гранулята па 3,34 т/ ч с каждой гранустановки.Использование предлагаемого способа по зволит получить ежегодный экономический эффект около 660,8 тыс. руб.