Способ автоматического управления температурным режимом в аппарате периодического действия с циркуляционным контуром теплоносителя

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа1УБЛИН с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /..

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ .Г эЫ .

Фр

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3810107/23-26 (22) 05. 11. 84 (46) 15.05.86. Бюл. 11у 18 (71) Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного .Знамени технологический институт им. Ленсовета (72) О .В.Булгаков, Е.И.Лесохин, П.В.Рашковский, В.Л.Рукин, В.В.Сотников, А.С.Жарков и В.Г.Елисеев (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 874161, кл. В 01 J 19/00, 1979.

Заславский И.И. Программное управление периодическими процессами.

Химическая промышленность, 1966, Н 2, с..67-71.,SU„„1230668 . А 1 (gg 4 В 01 J 19/00, G 05 D 27/00 (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВ.

ЛЕНИН ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ В АППАРАТЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ С ЦИРКУЛЯЦИОННЫМ КОНТУРОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ путем изменения подачи греющего и охлаж. дающего агентов по заданной программе, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества получаемого продукта эа счет повышения точности поддержания заданного температурного режима, дополнительно регулируют расход циркулирующего теплоносителя пропорционально разнице между текущим и заданным значениями температуры в аппарате, а подачу греющего и охлаждающего агентов корректируют пропорционально разнице между текущим и заданным значениями расхода лиркулируилего теплоносителя.

1 12

Изобретение относится к автоматическому управлению периодическими технологическими процессами и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности в тех процессах, где необходимо программное изменение температурного режима.

Целью изобретения является улучшение качества получаемого продукта за счет повышения точности поддержания заданного температурного режима.

На фиг. 1 приведена динамика тре:буемого изменения температуры реакционной массы; на фиг. 2 — типовые

-возмущения по температуре охлаждакяцего (фиг. 2а) и греющего агентов (фиг. 2б), на фиг. 3 — результаты отработки типовых возмущений по температурам охлаждающего и греющего агентов при использовании известного (фиг. За) и предлагаемого способов (фиг. Зб), на фиг. 4 — блок-схема реализации предлагаемого способа °

Согласно предлагаемому способу,, управление осуществляется одновременно двумя воздействиями — расходом теплоносителя и его температурой.

Использование дополнительного малоинерционного канала управления -и интенсификация управляющего воздействия (количество вводимого в рубашку аппарата тепла) за счет изменения двух параметров обеспечивают повышение эффективности работы системы программного управления температурой.

Система управления температурным режимом содержит рубашку аппарата 1, насос 2, промежуточную емкость 3, теплообменник 4, регулирующие клапаны 5 и 6 на линиях подачи соответственно греющего и охлаждающего агентов, регулирующий клапан 7 на линии циркулирующего теплоносителя, программный регулятор 8, функциональный блок 9 и датчик 10 расхода циркулирующего теплоносителя.

Способ осуществляют следующим образом.

Циркуляция теплоносителя через рубашку аппарата 1 обеспечивается насосом 2, который забирает теплоноситель из промежуточной емкости 3 и возвращает его обратно, прокачивая л через рубашку аппарата 1 и теплообменник 4.

Необходимое повышение температуры теплоносителя осуществляется открытием регулирующего клапана 5, уста30668 2 новленного на линии подачи греющего агента, а понижение — открытием клапана 6, смонтированного на линии подачи эахоложенной воды. Изменение температуры в аппарате 1 осуществляется изменением расхода циркулирующего теплоносителя путем открытия или закрытия клапана 7, связанного с выходом программного регулятора 8, на вход которого поступает разность между текущей температурой в аппарате 1,„ (ь) и заданной t, 4 (Ф). Функциональный блок 9 формирует сигналы управления регулирующими клапанами 5

f5 и 6 в соответствии с рассчитанными для номинального расхода циркулирующего теплоносителя законами изменения управляющих воздействий в 4 (Ф) и р "4 (r ) и осуществляет коррек2п цию этих законов в зависимости от отклонения текущего расхода, измеряемого датчиком .10 расхода, от номинального значения. Управляющие воздействия, формируемые блоком 9, 25 являются, таким образом, суммой программных состояний и добавки, пропор" циональной управляющему воздействию по расходу циркулирующего теплоносителя. Блок 9 реализует следующие

30 функции:

p,() а1цэ0АФФк (бн б („)) („) „ъ" ("> - K > („

K = k, при p () =0

К, = 0 при p „(i) M, К = К, при р „(",) =р где р (2), р„""(")- рассчитанные заранее по математической модели законы изменения во времени положения регулирующих клапанов 5 и 6 для номик нального расхода теплоносителя бц

k — нелинейные коэффициенты, рассчитанные из уравнений теплового баланса системы в стационарном состоянии

u„(} — текущее значение расхода циркулирующего теплоносителя.

В реальном технологическом процессе в системе управления возникают

5О возмущения, обусловленные чзменением параметров реакционной массы, условий теплообмена в аппарате 1, давления в линии подачи греющего агента, температуры охлаждающего агента и т.п.

55 Эти возмущения вызывают отклонение . текущего значения температуры t„ (c) в аппарате 1.от заданной программы .(4 () 1230668

<», С

3

Рассмотрим работу системы управления на участке программного уменьшения температуры в аппарате 1 .(p, (") = О.

Пусть в некоторый момент времени

1 (4 ) больше чем 4 д * (4 ) ° В этом случае программный регулятор 8 увеличивает расход циркулирующего теплоносителя. Возникшая в результате работы регулятора 8 разница между !О текущим расходом циркулирующего теплоносителя и его номинальным значе= нием 6"„ формирует в функциональном блоке 9 управляющий сигнал в соответствии с заданным уравнением, который поступает на клапан 6, увеличивая степень открытия, и тем самым снижает температуру циркулирующего теплоносителя. Увеличение расхода циркулирующего теплоносителя .с одно- щ временным снижением его температуры увеличивает интенсивность теплоотдачи в аппарате 1 и позволяет резко сократить время компенсации возникшего возмущения . В результате темпера- д тура 1„ (<) вернется к заданному значению t „ "(Г) и регулятор 8 снова установит расход циркулирующего теплоносителя бц равным б"„ . При этом управляющее воздействие по охлаждающему агенту совпадает с расчетным.

Если температура 1д (< ) в аппара- . те 1 меньше заданной 1 „ (с), а такма же в случае программного увеличения температуры в аппарате 1, система

35 работает аналогично.

4 .функциональный блок 9 может быть собран на базе типовых регуляторов с программными задатчиками и логичес-. ких элементов НЕ и ИЛИ. Однако целесообразней данное техническое решение реализовать на управляющей вычислительной машине.

Расчеты, выполненные для различных профилей требуемого закона изменения температуры в аппарате показали, что преимущества предлагаемого способа проявляются в тех случаях, когда требуется изменять знак управлякщего воздействия.

Например для формирования кристаллов заданной формы (окатка кристаллов) требуется в конце процесса несколько раз сначала повысить, à затем понизить температуру в аппарате.

В этом случае известная система управления не обеспечивает требуемого закона изменения температуры, что обусловлено описанными причинами, и приводит к относительной погрешности реализации требуемой температурновременной зависимости, достигающей

507.

В данном техническом решении эта погрешность не превышает 7Х, Использование предлагаемого способа позволяет улучшить качество получаемого продукта за счет более точной реализации требуемой температурновременной зависимости в аппарате.

1230668

Составитель Г.Огаджанов

Корректор А.Обручар

Техред Г.Гербер

Редактор Н.Горват

Заказ 2476/10

Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4