Устройство для автоматического управления процессом нагрева сырья в трубчатой печи

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАГРЕВА СЫРЬЯ В ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ, содержащее датчик расхода исходного продукта, соединенньй с первым потенциометром , выход которого параллельно подключен к первым входам блоков компаундирования и расчета конечного значения управляющего воздействия , вторые входы которых параллельно соединены с датчиком температуры продукта на входе печи, первый и второй сзгмматоры, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, выход блока компаундирования связан с вторым входом третьего сумматора, выход которого через функциональный преобразователь соединен с клапаном подачи топлива в печь, датчик температуры продукта на выходе печи, два потенциометра и блок умножения, отличающееся тем, что, с целью сокршцеиия выхода низкокачественного бензина путем уменьшения времени переходных режимов .печи, оно дополнительно содержитчетвертьй потенциометр, два блока умножения, три блока деле}шя, блоки формирования текущего времени, определения знака, отрицания и триггер, при этом выход первого потенциометра соединен через первый блок деления с входом второго потенциометра, выход которого параллельно подключен к входу блока формирования текущего времени и к первым входам второго и третьего блоков деления и первого сумматора, выход блока формирова (Л ния текущего времени параллельно свяс: зан с вторыми входами второго блока деления и первого сумматора, соединенного своим выходом с вторым входом третьего блока деления, выход которого параллельно подключен к первым входам второго и третьего блоков умножения, датчик температуры продукта на выходе через блок опресо деления знака параллельно подключен | к первому входу триггера и через o:i блок отрицания - к второму входу со триггера, первый выход триггера последовательно соединен с третьим потенциометром , вторым входом второго блока умножения и пе{)вым входом второго сумматора, второй выход триггера последовательно соединен с четвертым потенциометром, вторым входом третьего блока умножения и вторым входом второго сумматора, выход блока расчета конечного значения управляющего воздействия параллельно под

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3663325/23-26 (22) 16.11.83 (46) 07.03.85. Бюл. ¹ 9 (72) M.З.Згуровский, В.Д.Романенко, С.С.Руденко, Н.А.Гончарук, Б.И.Ковальский, В.И.Худяков, В.П.Крупский и И.Е.Сидоров . (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (53) 66-012.52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 529203, кл. С 10 G 9/20, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 874746, кл. С 10 G 9/20, 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАГРЕВА СЫРЬЯ В ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ, содержащее датчик расхода исходного продукта, соединенный с первым потенциометром, выход которого параллельно подключен к первым входам блоков компаундирования и расчета конечного значения управляющего воздействия, вторые входы которых параллельно соединены с датчикбм температуры продукта на входе печи, riepвый и второй сумматоры, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, выход блока компаундирования связан с вторым входом третьего сумматора, выход которого через функциональный преобразователь соединен с клапаном подачи топлива в печь, датчик температуры продукта на выходе печи, два потенциометра и блок умножения, о т л и ч а ю щ е4(5I) С 10 G 9/20 С 05 D 27/00.е с я тем, что, с целью сокращения выхода низкокачественного бензина путем уменьшения времени переходных режимов .печи, оно дополнительно содержит четвертый потенцнометр, два блока умножения, три блока деления, блоки формирования текущего времени, определения знака, отрицания и триггер, при этом выход первого потенциометра соединен через первый блок деления с входом второго потенциометра, выход которого параллельно подключен к входу блока формирования текущего времени и к первым входам второго и третьего блоков деления и первого сумматора, выход блока формирования текущего времени параллельно связан с вторыми входами второго блока деления и первого сумматора, соединенного своим выходом с вторым входом третьего блока деления, выход которого параллельно подключен к первым входам второго и третьего блоков умножения, датчик температуры продукта на выходе через блок определения знака параллельно подключен к первому входу триггера и через блок отрицания — к второму входу триггера, первый выход триггера последовательно соединен с третьим потенциометром, вторым входом второго блока умножения и пе1 вым входом второго сумматора, второй выход триггера последовательно соединен с четвертым потенциометром, вторым входом третьего блока умножения и вторым входом второго сумматора, выход блока расчета конечного значения управляющего воздействия параллельно подключен к третьему входу блока компаундиррвания и первому входу первого блока умножения, соединенному своим вторым входом с выходом второго блока деления, а выходом — с третьим входом второго сумматора.

1143763

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования текущего времени содержит интегратор и компаратор,при этом выход интегратораподключен к управляющему входу компаратора,выход которого связан с управляющим входом интегратора .

Изобретение относится к автоматпческому нагреву сырья в трубча— тых печах, не допускающих измерение температуры продукта в промежуточных точках печи и может быть использовано в химической и нефтехими— ческой промышленности.

Известно устройство для автоматического управления трубчатой печью, содержащее датчики температуры продукта на входе, в средней точке и на выходе печи, датчик расхода исходного продукта и клапан подачи топлива в печь (1), Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для автоматического управления процессом нагрева сырья в трубчатой печи, содержащее датчик расхода исходного продукта, соеди- 2О ненный с первым потенциометром, выход которого параллельно подключен к первым входам блбков компаундирования и расчета конечного значения управляющего воздействия, вторые входы 2 которых параллельно соединены с датчиком температуры продукта на входе печи, первый и второй сумматоры, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, выход блока компаундирования связан с вторым входом третьего сумматора, выход которого через функциональный преобразоьатель соединен с клапаном подачи топлива в печь, датчик температуры продукта па выходе печи, два потен35 циометра и блок умножения (2) .

Недостатком известных устройств является то, что их использование для управления печами, в которых не является возможным измерять температуру движущего продукта в средней точке, увеличивает в1 емя переходных режимов печи, что приводит к увеличению выхода низкокачественного бензи" на.

Целью изобретения является сокращение выхода низкокачественного бензина путем уменьшения времени переходных режимов печи.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического управления процессом нагрева сырья в трубчатой печи, содержащее датчик расхода исходного продукта, сое— диненный. с первым потенциометром выход которого параллельно подключен к первым входам блоков компаундирования и расчета конечного значения управляющего воздействия, вторые входы которых параллельно сбединены с датчиком температуры продукта на входе печи, первый и второй сумматоры, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, выход блока компаундирования связан с BTopblM входом третьего сумматора, выход которого через функциональный преобразователь соединен с клапаном подачи топлива в печь, датчик температуры, продукта на выходе печи, два потенциометра и блок умножения, дополнительно содержит четвертый потенциометр, два блока умножения, три блока деления, блоки формирования текущего времени, определения знака, отрицания и триггер, при этом выход первого потенциометра соединен через первый блок деления с входом второго потенциометра, выход которого параллельно подключен к входу блока формирования текущего времени и к первым входам второго и третьего блоков деления и первого сумматора, выход блока формирования текущего вре1143 мени параллельно связан с вторыми входами второго блока деления и первого сумматора, соединенного своим выходом с вторым входом третьего блока деления, выход которого параллельно подключен к первым входам второго и третьего блоков умножения датчик температуры продукта на выхо- де через блок определения знака параллельно подключен к первому входу 1О триггера и через блок отрицания к второму входу триггера, первый выход триггера последовательно соединен с третьим потенциометром, вторым входом второго блока умножения и первым входом второго сумматора, второй выход триггера последовательно соединен с четвертым потенциометром, вторым входом третьего блока умножения и вторым входом второго сумматора, выход блока расчета конечного значения управляющего воздействия параллельно подключен к третьему входу блока компаундирования и первому входу первого блока умножения, соединенному своим вторым входом с выходом второго блока деления, а выходом — с третьим входом второго сумматора.

Кроме того, блок формирования текущего времени содержит интегратор и компаратор, при этом выход интегратора подключен к управляющему входу компаратора, выход которого связан с управляющим входом интеграто35 ра.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для автоматического управления трубчатой печью; на г фиг. 2 — схема блока формирования текущего времени.

763 4 функциональный преобразователь 23 и клапан 24 подачи топлива в печь.

Блок формирования текущего времени (фиг.2) содержит компаратор 25 и интегратор 26.

Устройство для автоматического управления работает следующим образом.

Сигнал с датчика 1 расхода исходного продукта(„„поступает на первый потенциометр 2, который реализует умножение поступающего сигнала на постоянный коэффициент 1/б, где

5 — площадь поперечного сечения трубы входного коллектора.

С выхода потенциометра 2 сигнал, пропорциональный скорости движения продукта I= "4(5, поступает на вход блока 21 компаундирования, на вход блока 19 расчета конечного значения. управляющего воздействия и на вход первого блока 6 деления. В блоке 6 деления происходит формирование сигнала „, равного времени пребывания продукта в печи (6z = g /Ч) который затем умножается на коэффициент К = 0,6-0,7 с помощью второго потенциометра 3. Сигнал /A=K 4z с выхода потенциометра 3 поступает на управляющий вход компаратора 25 (фиг.2) блока формирования текущего времени. Компаратор выполняет следующие логические функции: если с Я, то Р = 0; если 1 М, то P = М °

Компаратор 25 может быть технически реализован на пятимембранном элементе сравнения И2ЭС.З. Сигнал P с выхода компаратора поступает на управляющий вход интегратора 26, реализующего выражение

Ы при >tz

5 0 при

Интегратор может находиться в трех положениях:

"Сброс" Р„ =, в этом положении выход равен входу

Я на клемме начального значения;

"Вычисление" P = P> = P, интегратор производит интегрирование;

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 расхода исходного продукта, первый, второй, третий и четвертый 45 потенциометры 2-5 соответственно первый, второй и третий блоки 6-8 деления, первый, второй и третий блоки

9-11 умножения, первый, второй и третий сумматоры 12-14 соответственно, блок 15 формирования текущего времени, блок 16 определения знака, блок 17 отрицания, датчик 18 температуры продукта на выходе печи, блок 19 расчета конечного значения управляющего воздействия, триггер 20, блок 21 компаундирования, датчик 22 температуры продукта на входе печи, =1 i Idt (при з IO при " +t„

1143763

10 копт М-t TT

М xiii g Т (T,„-т," 1 (С-св)

aT(V) =

1- С5 р(„ „).

"Прерывание" p+ -aa, интегратор запоминает значение на выходе, т.е. оно остается в этом положении постоянным независимо от того, что подается на вход.

Во второй блок 7 деления поступает сигнал М от потенциометра 3 и сигнал 1 из блока 15 формирования текущего времени. С выхода блока 7 деления сигнал, равный

4(M ., поступает в первый блок 9 умножения, на другой вход которого подается сигнал Т< с выхода блок ка 19 расчета конечного значения управляющего воздействия.

Блок 19 реализует математическое соотношение

Т„=

Таад Тех С ь 1-С

Кк!! где 2 = константа, 6 С (1Р" 1)ЩЬ1 у т

С=Е- /ч.

2к- общая длина трубы змееви- 25 ков печи; г — плотность материала продукта; р — теплоемкость продукта;

0 Р — соответственно внутренний и внешний диаметры труб сырьевых, 30 змеевиков; п,йЬ вЂ” коэффициенты теплопередачи, соответственно, от теплоносителя к материалу труб змеевиков и от материала труб к продукту

3,14.

С выхода первого блока 9 умножек ния сигнал, равный 4/ М ° Т., поступает на вход второго сумматора 13.

На вход третьего блока 8 деления по40 дается сигнал М и сигнал с выхода первого сумматора 12, равный разности сигналов (М вЂ” Т ), поступающих соответственно с потенциометра 3

45 и блока 15 формирования текущего времени. С выхода третьего блока 8 деления сигнал поступает на

М входы второго и третьего блоков

i0 и 11 умножения.

Сигналы с датчика 18 температу50 ры продукта на выходе печи Твы„и с задатчика температуры в этой точке Т ад подаются на входы блока

16 определения знака.

Блок 16 реализует математическое соотношение

Переключение блока определения знака с 0 на 1 и с 1 на О происходит при минимальном рассогласовании между Твых и Т ад

Выход блока определения знака P связан со входами триггера 20, причем к входу "Запись в 0" он подключен через блок 17 отрицания.

Второй вход второго блока 10 умножения связай с прямым выходом триггера 20 через третий потенциометр 4, который умножает выходной сигнал "-„иггера на коэффициент

К, Тт;, где Т „„— нижнее граТт. ничное значение температуры теплоносителя.

Если на прямом выходе триггера 20 имеется "единица", то на выходе. второго блока 10 умножения появляется сигнал, равный, T

М- Т

m n

В противном случае (на прямом выходе триггера "нуль") на выходе блока 10 умножения сигнал отсутствует.

Второй вход третьего блока 11 умножения связан с четвертым потенциометром 5, который умножает инверсный выход триггера 20 на т т коэффициент K =Ч „, где T верхнее граничное значение температуры теплоносителя.

Сигнал на выходе третьего блока 11 умножения равняется Т, если

М-t на инверсном выходе триггера "единица".

В противном случае выходной сигнал блока умножения равен нулю. Таким образом, в один и тот же момент времени отличный от нуля сигнал имеет место на выходе только одного из двух блокоп 10 и 11 умножения и, следовательно, на выходе второго сумматора 13 появляется только один из двух сигналов конт М t т к

Тт Р Тmax" М тр который поступает т на вход третьего сумматора. 14. Блок 21 компаундирования реализует математическое соотношение

1143763

7 где Т jg) — сигнал коррекции по ско— рости движения продукта.

Корректирующий сигнал дТ ф поступает со знаком "плюс" на другой вход третьего сумматора 14, где

5 суммируется с выходным сигналом второго сумматора 13, который поступает на вход третьего сумматора 14. конт

Суммарный сигнал Т T с выхо-10 да третьего сумматора 14 подается

1 на вход функционального преобразователя 23,который преобразует квазиоптимальный сигнал температуры в камере конт теплоносителя (Т т ) в квазиоптимальный сигнал расхода теплоносите> конт ля ц согласно выражению

«опт „„- конт (конгт2 r конт 4

Коэффициенты ао,g,, а о. определяются путем обработки экспериментально полученных последовательностей значений расходов горючего газа

1 и соответствующих значении температур в камере теплоносителя методом наименьших квадратов.

С выхода преобразователя 23 кв зиоптимальный сигнал расхода теплоносителя подается на клапан 24 подачи топлива в печь.

Использование предлагаемого устройства для автоматического нагрева сырья в трубчатой печк позволяет сократить время переходных процессов, имеющих место при переводе печи с одного температурного режима на другой, что сокращает выход низкокачественных бензинов с установки каталитического риформинга.

1143763

Составитель Г.Огаджанов

Техред А.Бабинец

Корректор И.Эрдейи

Редактор Г.Волкова

Тираж 546

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 853/23

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4