Способ автоматического управления параллельно работающими сушильными агрегатами
Использование: химическая промышленность , промышленность по производству минеральных удобрений. Сущность изобретения: определяют разностные отклонения влажности на каждом агрегате по сравнению с заданными и их суммарное значение. Определяют величину отношения изменения общего расхода материала к суммарному значению разностных отклонений и по величине произведения полученного отношения на разностные отклонения дополнительно корректируют расход исходного материала и расход топлива на каждый сушильный агрегат. 1 ил,, 3 табл. ел
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з F 26 В 25/22
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4921893/06 . (22) 26,03.91 (46) 30,03.93, Бюл. М 12 (71) Белорусский филиал Всесоюзного науч:.но-исследовательского и проектного института галургии (72) Б.А,Вишняк, С.М.Бурштейн, В.Г.Сорокин, А.И.Аношин и С.Ф.Волчок (73) Белорусский научно.-исследовательский и проектный институт галургии (56) Стальский В.В. Автоматизация управления процессами обезвоживания на обогатительных фабриках. M,. Недра, 1977, с, 174.
Авторское свидетельство СССР
N 1099200,,кл. F 26 В 25/22, 1984, Изобретение относится к технике управления процессом сушки на нескольких параллельно работающих агрегатах при производстве калийных удобрений и может быть использовано в других областях промышленности.
Цель изобретения — улучшение качества управления и стабилизация влажности конечного продукта.
На чертеже представлена. структурная схема, реализующая предлагаемый способ, Устройство содержит сушилку 1 с топкой 2 и камерой смешения 3, распределительный конвейер 4, бункер 5, питатель 6, сборный конвейер высушенного продукта 7, датчик 8 расхода первичного воздуха, исполнительный механизм 9 с регулирующим органом 10, датчик 11 расхода вторичного воздуха, исполнительный механизм 12 c регулирующим.органом 13, датчик 14 темпера„„ЯЦ„„1806317 А3 (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВ ЛЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИМИ, . СУШИЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ (57) Использование: химическая промышленность, промышленность по производству минеральных удобрений, Сущность изобретения: определяют разностные отклонения влажности на каждом агрегате по сравнению с заданными и их суммарное значение..Определяют величину отношения изменения обще о расхода материала к суммарному значению разностных отклонений и rio величине произведения полученносо отношения на разностные отклонения дополнительно корректируют расход исходного материала и расход топлива на каждый сушильный агрегат. 1 ил„3 табл. туры s,êàìåðå смешивания, датчик 15 давления в топке, исполнительный механизм 16 с регулирующим органом 17. датчик 18 расхода исходного материала в сушилку, исполнительный механизм 19 с регулирующим органом 20. датчик 21 уровня в бункере 5, исполнительный механизм 22 с регулирующим органом 23, датчик 24 расхода топлива, исполнительный механизм 25 с регулирующим органом 26, датчики 27 общего расхода и влажности 28 исходного материала, датчик 29 общей влажности высушенного материала, датчик 30 температуры высушенного материала на выходе из сушилки, микропро- . цессорный контроллер 31, адаптер 32, вычислительное устройство 33.
Способ управления сушильными агрегатами осуществляется следующим образом. Сигналы от всех датчиков поступают на входы микропроцессорного контроллера 31
1806317 (в дальнейшем МПК), связанного с вычислительным устройством 33 через адаптер 32.
Алгоблоки МПК 31 осуществляют регулирование в соответствии с выбранными из библиотеки МПК алгоритмами. К выходу МПК подключены исполнительные механизмы 9, 12, 16, 19, 22, 25. Расход первичного воздуха, измеряемого датчика 8 с помо@ью исполнительного механизма 9 и регулирующего органа 10 изменяется МПК в зависимости от сигнала расхода топлива, измеряемого датчиком 24. Расход вторичного воздуха, измеряемого датчиком 11 с помощью исполнительного механизма 12 и регулирующего органа 13 изменяется МПК в зависимости от сигнала температуры в камере смешения 3, измеряемой датчиком
14, МПК выполняет стабилизацию. давления в топке 2, измеряемого датчиком 15, воздействуя на исполнительный механизм 16 и регулирующий орган 17, В .вычислительном устройстве 33 по сигналу температуры высушенного материала, измеряемого датчиком
30, определяется текущее значение влажности высушенного материала по формуле
Мл = Ь - Ь1(Т с) + ЬгТ, где Nft текущее значение влажности высушенного материала на выходе i-ro сушиль- ного агрегата, 7»;
Т " — температура высушенного материала на выходе i-го сушильного агрегата, С;
bo, b1, b2 — коэффициенты, определяемые экспериментально; для сушки концентрата хлористого калия они соответственно равны 1,556; 0,0001; 0,0219, Используя сигналы общего расхода материала, измеряемого датчиком 27, его влажности от датчика 28, расхода материала и топлива в каждый сушильный агре1.ат от датчиков 18, 24, заданное W> и рассчитанное Wi значения влажности высушенного материала, решается задача управления параллельно работающими сушильными агрегатами, заключающаяся в минимизации общего расхода топлива и стабилизации влажности высушенного продукта по формуле где Ос — общий расход топлива на сушильные агрегаты, тч;
Qi — расход исходного материала в 1-тый сушильный агрегат, т/ч;
W — влажность исходного материала, ;
К вЂ” коэффициент, характеризующий отношение количества испаренной влаги к .расходу топлива 1-oro сушильного агрегата, его К значение определяется в процес5 се эксплуатации для каждой сушилки при значениях влажности высушенного концентрата близких к заданному.
В ыражение (1) должно обеспечить обработку общего расхода исходного материала
10 .и
Qo =, Qi при заданном значении влажноi =1 сти высушенного продукта Иа выходе каждого сушильного агрегата, 15 с Nl c
Решение выражения (2) с указанными ограничениями позволяет получить опти20 мальные значения расходов материала и топлива на каждый сушильный агрегат.
Сформированные в вычислительном устройстве 33 оптимальные управляющие сигналы через ., адаптер 32 поступают непосредственно на первые входы алгоблоков МПК31, осуществляющих ПИД- регулирование расходов исходного материала и топлива на каждый сушильный агрегат, В алгоблоках осуществляется сравнение рас30 четных и текущих значений и в случае несоответствия сигналов, алгоблоки выдают управляющие воздействия на исполнительные механизмы 19, 25, которые воздейству- . ют на регулирующие органы 20, 26, до тех
35 пор и в ту сторону, пока текущие значения расходов не станут равны расчетным. Далее в вычислительном устройстве 33 выполняется сравнение заданного и расчетных по формуле (1) текущих значений влажности
40 высушенного материала для всех работаю- . щих сушильных агрегатов.
AW1 Wç = W1 Л W с = йз - W2
Л W(= М4 - W(, (3) 45
После расчета величин разностных отклонений, определяется их суммарное значение по формуле
Щ XA Wñ=Л N!1с+Л W2с+ ... + Л W (4) о
При изменении общего расхода исходного материала его приращение + Л 0 перераспределяется по сушильным агрега55 там в зависимости от величины произведения отношения изменения общего расхода материала ЛО к суммаоному значению раэностных отклонений Л Nl
BQ— т ду1/ с (5) 1806317 на величину разностных отклонений, Д Wi по формулам
ДО1= дО Д W>, Д Qz- д ОД W
ДО д О, Д с (6) (7) Ki (100 — W3) Q тi где Qml, W, М/, Q i — соответственно близкие к оптимальным значения расхода исходного материала, его влажности, влажности высушенного материала. расхода топлива на
1-тый сушильный барабан. Данные для расчета, определенные с учетом технического состояния барабанов, сведены в табл. 1.
Подставив в формулу (7) табличные значения, получим K< = 6,41, Кг = 6,2, Кз = 5.56.
Заданное значение влажности высушенного материала W> с учетом последующей обработки антислеживателем принято
0,5 .
На ПЭВМ "Видеотон" рассчитывались текущие значение влажности Wt, Wz, М/з на выходе каждого сушильного барабана по где h Qi, ДОг, ..., Д Qi — изменение расходов исходного материала на 1,2,..., I-й сушильные агрегаты.
Д с .bWc h Wi дО1, дОг, ..., д О поступают с вычислительного устройства 33 через адаптер 32 на вторые входы алгоблоков МПК31, осуществляющих соответственно ПИД-регулирование расходов топлива и исходного материала.. После фильтрации и масштабирования вышеуказанных сигналов, алгоблокиформируют и выдают новые управляющие воздействия на исполнительные механизмы 19, 25 и регули рующие органы 20, 26, обеспечивающие изменение расхода топлива и исходного материала, компенсирующих отклонения текущих значений . влажностей высушенного материала от заданного значения на каждом сушильном агрегате.
Способ управления испытан в промышленных условиях на трех параллельно работающих барабанных сушилках на СОФ 4 РУ п.о. "Белорускалий", Схема автоматизации смонтирована на базе микропроцессорного контроллера P. 110 и персональной ЭВМ "Видеотон".
Общий расход Оо кека концентрата, изменялся от 190 до 210 т/час, а его влажность изменялась от 7,5 до 8.2 .
Коэффициенты, характеризующие отношение испаренной влаги к расходу топлива
К1, Кг, Кз определялись для каждого сушильного барабана при параметрах, близких к оптимальным по формуле. формуле (1) и управляющие воздействия на регулирования расходов кека концентрата
О1 Qz, Цз, топливо О1, Ог, Оз до приращения и после приращения ДО нагрузки. В
5 случае изменения нагрузки кека концентрата перераспределение ЬО по сушильным барабанам и корректирование расхода топлива выполнялось по формулам 3-6.
Для трех сушильных барабанов матема10 тическая постановка задачи имЕет вид ат Q1W ЧЧ +Огv УЧА + (100 — W 3 ) К 1 (100 — W г ) К г
15 (8) + - mIn
В результате испытаний по предлагаемому и базовому вариантам получены значения управляющих воздействий, обеспечивающие эа счет качества управления минимум целевой функции О", и стабилизацию влажности высушенного концентрата.
Результаты испытаний сведены в табл.
2, 3.
В табл, 2 представлены значения управляющих воздействий, выходных влажно-. стей и целевых функций до приращения и после приращения нагрузки Д Ос = 20 т/ч при предлагаемом способе управления.
В табл. 3 представлены управляющие воздействия, выходные влажности и целе1 (100 — W s) K3 при ограничениях О1+ Qz+ Оз = Оо и М/здо *
20 с щ с=щ
Решение задачи, имеющей ограничения типа равенства (8), осуществлялось методом неопределенных множителей Лагранжа, с последующим решением полученных нели-нейных уравнений на ПЭВМ по специально разработанному программному обеспечению, включающему в себя и программу обмена между ПЭВМ и МПК.
По способу управления параллельно ра ботающими агрегатами, укаэанному в про- тотипе, расходы материала на каждый сушильный барабан пропорциональны коэффициентам К1, Kz, Кз.
В обоих случаях обмен между МПК и
ПЭВМ по передаче текущего значения сиг- налов осуществлялся каждые 5 с, После усреднения сигналов на ПЭВМ рассчитанные значения сигналов периодичностью 1 раз в 5 мин передавались на алгоблоки МПК, 0. формирующие управляющие воздействия на регулирующие органы изменения расходов кека концентрата и топлива.
1806317
7 вые функции по способу, указанному в прототипе.
Суммарная нагрузка, подаваемая на сушильныв барабаны в обоих способах составляла 190-210 т/ч. 5
Из сравнения значений результатов, табл, 2, 3 следует, что при способе управления происходит распределение расхода исходного материала и топлива и стабилизация влажности высушенного кон- 1 центрата в пределах, достаточно близких к значению заданной общей выходной влаж ности, чем достигается требуемое качество готового продукта по влажности и сокращение.удельного расхода топлива из 1
20 т топлйва т концентрата
no
g О og $ Q о1 + h 0 о
12,435 11,370
1000 900 + 1 0
Ф ор мул а изобретен ия
Способ автоматического управления параллельно работающими сушильными агрегатами путем изменения расходов исходного материала и топлива в зависимости от общего расходе материала,. числа работающих агрегатов и величины отношения количества испэренной влаги к соответствующему расходу топлива нэ каждый сушильный агре0 гат, о t л и ч а ю шийся тем, что; с целью улучшения точности управления, измеряют температуру высушенного материала после каждого сушильного агрегата, по которой определяют влажность высушенного материала
5 для каждого агрегата, сравнивают ее с заданным значением влажности, определяют величину разностных отклонений влажности и их суммарное.значение, определяют величину отношения изменения общего расхода материала к суммарному значению разностных отклонений и в зависимости от величины произведения полученного отношения на рэзностные отклонения каждого агрегата дополнительно корректируют расход исходного материала и расход топлива на каждый сушильный агрегат.
1806317
LA
09 ()
CV
II
C»f
<0 (3
l
1
1 С
1 Ia
1 Ф
I 9
3 С
t
l
Xl . Ф< Y>»7 Zl > »< в) о Щ "1 S с lO Cf) ! л СЧ сЧ »О СЧ - 3 м СЧ СЧ СЧ <Ч 1 I 1 <) СЧ y Ф I )< I С 1 Ф X 1 1 a) с> з х <О I I З 1- I <Ч сЧ ОЪ .<С CO С о О » о )<Ъ с С) lA <А о «Ъ » о lA »О 00 л С» л CO ЪО л С» lA CO Д »О л I t 1 <) > О X с х 1 ta X 4 L X v к 1 X! RC) g <с а ) с z t al CL, I Ф C 1 О. с э 1» (с »О о СО »О CO »О л С) 4 CI м л CI (Ч » »О л ОЪ <СЪ о CO <<Ъ < )<Ъ I CO 1»О 00 сп »О lA Ч» о <Ч ЪО о д »О о л »О о ° 0 Ч» CI л »О о л С» 1 Ц 1 2 X ! 5 х». а 1 X (< u e х I Ф с а <лс (I С» CO о ОЪ »О с о С»Ъ л 0Ъ с «Ъ Ф л - С »О CI О0 «Ъ 3 с ОЪ «Ъ ЪО (Ч »О (Ч с »О О 1 C) N 1 Ч I" С» СЧ l "»С 3 <4Р (з «Ъ о 1 I 3 > 1 1 1 <Ч О CI м О о СО м Х. 1 <а и > л Ф z а С CL < al L <О Ф 0 Ъ ЦФ х цхх Я I а ха CI О\ С» »О <СЪ с о <А о LA Ф С) о ° »Ъ О (Ч a O Ф "ff) K Ia x <аех о о о н (Ч о LA CI ОО СО з о «Ъ л о CO! ) О ., Ф > з <О 1 1 а о ХХ а)(1 C
» > <»С< еа) з С I+-Е.с 1 XXI )С» z I 1 lA 3t» eI 1 CV 1 I 1 I Ln 1<" Ъ 1 < l (1» \ ) I 1 <:» > LA 1 1 »0 — — < I 1 -О ! 1 << I CC <СЪ lA »О с I 1 ) <- > 0 I ) 1 (Э I 1 1 С» I I I 1 CO <» l 1 С>С СЧ 1 > <СЪ t l ) С3 3 * 1 С) (»О I с 1 00 1 <0» I t a »О —I 1 1 1 ! О И 1 1 ) з 1 I (° 1 l (ac > С» ° ),< > з 1 1 I I ) <»<Ъ 3 — — --(I 1 I (> С)с< 11- I I l l I 1 1 3 t < I1 < л I с»Ъ м0, -" <Ч >» <. О 3 CC 0Ъ 1 1 о > Б! ОЪ 1 1 < 1 о! ) ! 00 с > о 3 С Ъ 1 л с 1 о > 1 м 1 CO ! I о ) I CO 1 ««! »О 1 »О 1 I »О 1 СЧ 3 ««! сЧ I ОЪ 1 »О 1 ««1 о > <Ч ) л > 1 о с 1 ! a > ОЪ 1
