Система управления процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБШГА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ ВО ВРАЩАЩЕЙСЯ ПЕЧИ, содержащая датчик и регулятор расхода сьфьевой смеси с исполнительным механизмом, датчик температуры отходящих газов, датчик температуры материала,.первый и второй корректирующие регуляторы, регулятор расхода отходящих газов, датчик скорости вращения печи, датчиквращающего момента двигателя, датчик и регулятор расхода топлива с исполнительным механизмом и регулятор скорости вращения печи с органом управления двигателя привода, причем датчик расхода топлива соединён с регулятором расхода топлива, датчик расхода сырьевой смеси соединен с первым входом регулятора расхода сырьевой смеси, с вторым входом которого соединен датчикскорости вращения печи, датчик температуры материала через первьш корректирующий регулятор соединен с первыми входами регулятора, расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи датчик температуры отходящих газов соединен с вторыми входами регулятора расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества управления, она снабжена датчиком расхода выходного прогдукта , сумматором, интегратором, ; блоком деления,, блоком нелинейности W и форсирующим усилителем, причем-выходы датчиков расхода выходного продукта и сьфьевой смеси соединены с входами сумматора, соединенного через интегратор с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с датчиком вращающего момента 4 двигателя, а выход через последовательно соединенные блок нелинейносО ) ти и второй корректирующий регулятор ел соединен с третьими входами регуляСО ю тора скорости вращения печи и регулятора расхода отходящих газов, а между выходом регулятора скорости вращения печи и органом управления двигателя привода включен форсирующий усилитель.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I! I

32 А

4(5l) F 27 D 19/00, 1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3705942/29-33 (22) 08.12.83 (46) 23.03.85. Бюл. N - 11 (72) В.Ю. Захаров, В.И. Лабяк, В.Г. Гульченко и Д.И. Родькин (71) Криворожский ордена Трудового

Красного Знамени горнорудный институт (53) 66.041.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 879233, кл. F 27 D 19/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 767495, кл. F 27 D l9/00, 1975 (прототип) . (54) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ОБЖИГА CblPbEBOA СМЕСИ ВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ

ПЕЧИ, содержащая датчик и регулятор расхода сырьевой смеси с исполнительным механизмом, датчик температуры отходящих газов, датчик температуры материала,.первый и второй корректирующие регуляторы, регулятор расхода отходящих газов, датчик скорости вращения печи, датчик вращающего момента двигателя, датчик и регулятор расхода топлива с исполнительным механизмом и регулятор скорости вращения печи с органом управления двигателя привода, причем датчик расхода топли; ва соединен с регулятором расхода топлива, датчик расхода сырьевой смеси соединен с первым входом регулятора расхода сырьевой смеси, с вторым входом которого соединен датчик- скорости вращения печи, датчик температуры материала через первый корректирующий регулятор соединен с первыми входами регулятора, расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, датчик температуры отходящих газов соединен с вторыми входами регулятора расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, о т л и ч а юm а я с я тем, что, с целью повьппения качества управления, она снабжена датчиком расхода выходного про-. дукта, сумматором, интегратором, блоком деления,. блоком нелинейности и форсирующим усилителем, причем выходы датчиков расхода выходного продукта и сырьевой смеси соединены с входами сумматора, соединенного через интегратор с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с датчиком вращающего момента двигателя, а выход через последовательно соединенные блок нелинейности и второй корректирующий регулятор соединен с третьими входами регулятора скорости вращения печи и регулятора расхода отходящих газов, а между. выходом регулятора скорости вращения печи и органом управления двигателя привода включен форсирующий усилитель.

114 б532

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано, например, при получении керамзитового гравия во вращающихся обжиговых печах. 5

Известно устройство для определения степени обжига вспучивающихся материалов во вращающейся печи с приводом, содержащее печь, дозатор, двигатель с датчиком скорости и 10 момента, преобразователь, сумматор, индикатор. Качество обжига контролируется с помощью индикатора и зависит от уровня, на который поднимается материал по стенкам печи при ее вра- 15 щении. С увеличением высоты подъема возрастает момент двигателя, что указывает на увеличение качества готового продукта (11 .

Недостатком устройства является 20 то, что момент зависит от массы находящегося в печи материала, параметра не контролируемого в устройстве.

Прохождение материала в печи зависит его от физико-механических свойств, 25 поэтому, масса обжигового материала зависит не только от подачи, но и от выхода готового продукта. Поэтому устройство не может достаточно объективно контролировать качество 50 конечного продукта по моменту двигателя. Кроме того, устройство не обеспечивает автоматическое поддержание наиболее эффективного режима обжига.

Наиболее близкой к изобретению 35 по технической сущности является система, содержащая датчик и регулятор расхода сырьевой смеси с исполнительным механизмом, датчик температуры отходящих газов, датчик темпе- 40 ратуры материала, первый и второй корректирующие регуляторы, регулятор расхода отходящих газов, датчик скорости вращения печи, датчик вращающего момента двигателя, датчик и 45 регулятор расхода топлива с исполни.тельным механизмом и регулятор скорости вращения лечи с органом управления двигателя привода, причем датчик расхода топлива соединен с регу- 50 лятором расхода топлива, датчик расхода сырьевой смеси соединен с первым входом регулятора расхода сырьевой смеси, с вторым входом которого соединен датчик скорости вращения 55 печи, датчик температуры материала через первый корректирующий регулятор соединен с первыми входами регулятора расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, дат чик температуры отходящих газов соединен с вторыми входами регулятора расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи (2) .

Режим производства материала определяется моментом на валу приводного двигателя, который зависит от высоты подъема материала при вращении печи, а также от массы обжигаемого материала. Однако этот фактор в системе не учитывается, что является, существенным недостатком. Так, например, увеличение в процессе обжига сигнала датчика момента означает либо увеличение массы материала в печи, либо увеличение угла естественного откоса.

Действие системы при этом однозначно: с увеличением момента будет подан сигнал на увеличение скорости, снижение подачи сырья и топлива. Если произошло увеличение массы материала при неизменном угле естественного откоса, то режим обжига соответствует поддержанию заданного качества выходного продукта. Если произошло увеличение угла естественного откоса при постоянной массе (улучшение качества продукта), то увеличение скорости вращения и количества топлива приведет к перегреву сырья, в результате чего уменьшается угол естест( венного откоса и ухудшается качество выходного продукта. Наличие контуров регулирования топлива и температуры при их инерционности может стабилизировать процесс, однако снижение эффективности обжига неизбежно, хотя может носить временный характер (до нескольких десятков минут при изменении одного из параметров.

Целью изобретения является повышение качества управления.

Поставленная цель достигается тем, что система управления процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи, содержащая датчик и регулятор расхода сырьевой смеси с исполнительным механизмом, датчик температуры отходящих газов, датчик температуры материала, первый и второй корректирующие регуляторы, регулятор расхода отходящих газов, датчик скорости вращения печи, датчик вращающего момента двигателя, датчик и регулятор расхода топлива с исполнительным механизмом и регулятор скорости враще3 114б5 ния печи с органом управления двигателя привода, причем датчик расхода топлива соединен с регулятором расхода топлива, датчик расхода сырьевой смеси соединен с первым входом регулятора расхода сырьевой смеси, с втбрым входом которого соединен датчик скорости вращения печи, датчик температуры материала через первый корректирующий регулятор соеди- 10 нен с первыми входами регулятора расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, датчик температуры отходящих газов соединен с вторыми входами регулятора расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, снабжена датчиком расхода выходного продукта, сумматором, интегратором, блоком деления, блоком нелинейности и форсирующим усилителем, причем выходы датчиков расхода выходного продукта и сырьевой смеси соединены с входами сумматора, соединенного через интегратор с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с датчиком вращающего момента двигателя, а выход через последовательно соединенные блок нелинейности и второй корректирующий регулятор соединен с

30 третьими входами. регулятора скорости вращения печи и регулятора расхода отходящих газов, а между выходом регулятора скорости вращения печи .и органом управления двигателя привода включен форсирующий усилитель-.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемой системы.

Система содержит печь 1, двигатель

2 привода печи, датчик 3 вращающего момента приводного двигателя печи, 40 датчик 4 скорости вращения печи, датчик 5 температуры материала в зоне подогрева, датчик б температуры отходящих газов, первый 7 и второй 8 ,корректирующие регуляторы, регулятор .4>

9 скорости вращения печи, регулятор

10 расхода отходящих газов, регулятор 11 расхода топлива, регулятор 12 расхода сырья, датчик 13 расхода тог; лива, датчик 14 расхода сырьевой смеси, исполнительные механизмы

15-17, орган.18 управления двигателем датчик 19 выходного продукта, сумматор 20, интегратор 21, блок 22 деления, блок 23 нелинейности и форсирующий усилитель 24.

Система работает следующим образом.

32 4

Устанавливают начальные задания для температуры материала в зоне подогрева, расхода топлива, массы материала в печи и скорости вращения печи, обеспечивающие нормальное протекание процесса обжига. В процессе обжига сырьевой смеси в печи регулятор 11 стабилизирует расход топлива, а регулятор 12 изменяет расход сырья таким образом, что в зависимости от сигнала датчика 4 при увеличении скорости вращения печи расход смеси увеличивают, а при уменьшении уменьшают.

Если в ходе процесса обжига сигналы датчика 3 и интегратора.21 одновременно увеличиваются, сигналы с выхода блока 23 нелинейности и корректирующего регулятора 8 остаются без изменения и тепловой режим не нарушается, при этом угол естест,венного откоса материала и его подъем при вращении печи остаются постоянными. Изменение в сторону увеличения упомянутых сигналов произошло из-за измепення массы.

Сигналы с датчиков 14 расхода сырьевой смеси и датчика 19 расхода готового продукта поступают,на вход сумматора 20, .причем сигнал с датчика 19 со знаком минус. На выходе сумматора формируется сигнал, пропорциональный подаче материала в печь и выходу из печи, который подается на вход интегратора 21, выход которого связан с блоком 22 деления. Таким образом, на выходе блока 22 получается сигнал, пропорциональный моменту двигателя печи

М J (Uь Цв) "к1 ДС о где U> — напряжение, пропорциональное подаче сырья;

0 — сигнал, пропорциональный выходу готового продукта из печи;

К, — коэффициент пропорциональности, При пуске агрегата U = О, а

U 8 = 0 значение М возрастает до тех пор, пока выход иэ печи не станет равным подаче. При выполнении этого усилия значение М будет неизменным.

Сигнал с выхода интегратора 21 подается на первый вход блока 22 деления, на второй вход которого подается сигнал с датчика 3 момента.

На выходе блока 22 формируется сигВ 1i 465 нал, пропорциональный частному от деления вращающего момента печи. на массу материала и подается на блок нелинейности типа "арксинус", который определяет угол естественного откоса р

Мов

are sin — "—

К И

10 где К вЂ” коэффициент пропорциональ1 ности

Корректирующий регулятор 8 формирует сигнал, пропорциональный раз-. ности заданного значения угла естественного откоса и текущего 6P = P - который подается на один из входов регулятора 9 скорости вращения печи.

Если сигнал с датчика 3 уменьшается, а сигнал с выхода .интегратора остается неизменным, то это означает уменьшение, т.е. уменьшение качественных характеристик процесса обжига. Регулятор 9 через форсирующий усилитель 24 уменьшает скорость печи, что увеличивает время пребывания сырья в зоне обжига, регулятор

12 снижает подачу сырья, регулятор

10 уменьшает расход отходящих газов таким образом что отклонение сигнаУ

30 ла корректирующего регулятора 8 от заданного уменьшается, а сигнал от датчика 5 остается неизменным. Форсирующий усилитель 24 формирует управляющий сигнал управляющего органа

18 таким образом, что снижение выход-З ного продукта из печи при снижении скорости полностью компенсируется снижением подачи. Это не вызывает увеличения массы сырья в печи при снижении скорости вращения печи и

40 ее уменьшения при увеличении скорости вращения. Достигается это тем, что постоянная времени усилителя 24 согласуется с постоянной времени ис45 полнительного механизма 16 и регулятора 12.

При увеличении угла естественного откоса Р устройство работает аналогичным образом с тем отличием, что корректирующие сигналы имеют другое

$0 направление.

Так, например, если в ходе обжига сигнал датчика 3 увеличивается, а сигнал с выхода интегратора 21 остался без изменения, то сигнал на выходе блока 23 нелинейности и корректирующего регулятора 8 увеличивается.

32

При этом регулятор 9 подает на орган

18 управления сигнал на увеличение скорости вращения печи через форсирующий усилитель 24, который компенсирует тепловую постоянную времени печи во избежание перегрева материала. Это уменьшает отклонение сигнала корректирующего регулятора 8 от заданного значения. Одновременно регулятор 10 воздействует на исполнительный механизм 17, увеличивая расход отходящих газов так, что отклонение сигнала корректирующего регулятора 8 от заданного значения уменьшается.

При этом сигнал от датчика 5 остается неизменным, так как действие на него изменения частоты вращения печи и расхода отходящих газов взаимно компенсируется.

Если при такой же подаче сырье пошло с другими характеристиками, например стало более влажным, то масса его в печи возрастает, так как обезвоживание его в процессе обжига длится во времени. В результате увеличивается сигнал с выхода интегратора 21, уменьшается скорость вращения печи, уменьшается подача. Процесс обжига длится дольше и качество процесса не нарушается. устройство реагирует и на изменение температурных параметров. Так, например, если сигнал датчика 5 увеличивается, регулятор 10 уменьшает расход отходящих газов, а регулятор

9 увеличивает частоту вращения печи таким образом, что отклонение сигнала датчика 5 от заданного уменьшается, а сигнал с выхода интегратора 21 остается неизменным.

Аналогично изменяются управляющие воздействия при изменении сигнала датчика 6.

В случае одновременного уменьшения сигналов датчиков 5 и 6 регулятор 10 увеличивает расход отходящих газов, при этом регулятор 9 уменьшает частоту вращения двигателя печи, а сигнал с выхода интегратора 21 остается неизменным. Изменение расхода отходящих газов и частоты вращения двигателя печи производится до тех пор, пока величины заданного и текущего сигналов датчика 5 не сравняются. При этом, если изменение хода процесса сушки происходит с частотой, период которой меньше времени движения материала по сушке, 1146532

ВНИКНИ Заказ 1348/30 Тираж 570 Цоцписное

Филвал ППП Hs, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 регуляторы 9 и 10 реагируют только на изменение сигнала датчика 5, не проходят через корректирующий регулятор 7, пропускающий только низкочастотные изменения сигнала.

Если изменение хода процесса сушки происходит с частотой, период которой больше времени движения материала .по сушке, регуляторы 9 и 10 реагируют как на изменение- сигнала датчика 5, так и на изменение сигнала датчика 6. Изменение расхода отходящих газов определяется алгебраической суммой сигналов на выходе датчика 6 и корректирующего регулятора 7. Причем преимущественное влияние сигнала с корректирующего регулятора в области частот, перйод которых больше времени движения материала по зоне сушки, обеспечивается заданием большего коэффициента уси5 ления" по цепям 5, 7, 10 и 5, 7, 9 по сравнению с цепями 6, 9 и 6, 10.

Технико-экономический эффект от применения системы обуславливается за счет улучшения качественных характеристик готового сырья, так как обжиг осуществляется при постоянном значении основного характеризующего процесс параметра. Это позволяет сделать режим работы установок по подготовке сырья в обжиговых печах близким к оптимальному независимо от воздействия.