Способ автоматического управления процессом сушки сыпучего продукта

 

Использование: автоматизация, в частности автоматизация процесса сушки сыпучих материалов, например зерна. Сущность изобретения: разделяют поток отработанного сушильного агента на основной, который подают на предварительный подогрев влажного продукта, и дополнительный, который смешивают со свежим сушильным агентом, и осуществляют коррекцию влажности высушенного продукта, причем при отклонении влажности высушенного продукта от заданного значения в сторону увеличения сначала уменьшают расход отработанного сушильного агента по дополнительному потоку, затем увеличивают расход греющего пара на калорифер, далее увеличивают расход сушильного агента и воздействуют на соотношение расходов влажного продукта и сухого в линии рециркуляции путем увеличения расхода высушенного продукта в линии рециркуляции и уменьшения расхода влажного продукта, подаваемого на сушку, а при отклонении влажности высушенного продукта от заданного значения в сторону уменьшения сначала увеличивают расход отработанного сушильного агента по дополнительному потоку, затем уменьшают расход греющего пара на калорифер, далее уменьшают расход сушильного агента и воздействуют на соотношение расходов влажного продукта и сухого в линии рециркуляции путем уменьшения расхода высушенного продукта в линии рециркуляции и увеличения расхода влажного продукта, подаваемого на сушку. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процесса сушки сыпучего продукта, например зерна.

Известен способ автоматического управления процессом сушки [1], в котором коррекцию управления количества подводимого тепла осуществляют по перепаду влажности сушильного агента до и после сушки.

Однако известный способ не может обеспечить повышение качества высушиваемого материала из-за отсутствия контуров рециркуляции как высушенного зерна, так и сушильного агента.

Наиболее близким является способ автоматического управления процессом сушки [2] , в котором производят подпитку свежего сушильного агента паром, находят величину соотношения влагосодержаний сушильного агента и материала на выходе из сушилки и по ней осуществляют коррекцию количества подводимого тепла.

Недостатком этого способа является нерациональное использование потенциала сушильного агента и отсутствие возможности выравнивания начальной влажности материала за счет частичной рециркуляции высушенного продукта.

Целью изобретения является повышение качества сушки и снижение удельных энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе автоматического регулирования разделяют поток отработанного сушильного агента на основной, который подают на предварительный подогрев влажного продукта и дополнительный, который смешивают со свежим сушильным агентом, и осуществляют коррекцию влажности высушенного продукта, причем при отклонении влажности высушенного продукта от заданного значения в сторону увеличения сначала уменьшают расход отработанного сушильного агента по дополнительному потоку, затем увеличивают расход греющего пара на калорифер, далее увеличивают расход сушильного агента и воздействуют на соотношение расходов влажного продукта и сухого в линии рециркуляции путем увеличения расхода высушенного продукта в линии рециркуляции и уменьшения расхода влажного продукта, подаваемого на сушку, а при отклонении влажности высушенного продукта от заданного значения в сторону уменьшения сначала увеличивают расход отработанного сушильного агента по дополнительному потоку, затем уменьшают расход греющего пара на калорифер, далее уменьшают расход сушильного агента и воздействуют на соотношение расходов влажного продукта и сухого в линии рециркуляции путем уменьшения расхода высушенного продукта в линии рециркуляции и увеличения расхода влажного продукта, подаваемого на сушку, при этом уменьшение расхода отработанного сушильного агента по дополнительному потоку осуществляют до достижения заданного нижнего предельного значения влагосодержания сушильного агента, а его увеличение осуществляют до достижения заданного верхнего предельного значения влагосодержания сушильного агента, увеличение расхода греющего пара на калорифер осуществляют до достижения заданного верхнего предельного значения температуры сушильного агента, а уменьшение его осуществляют до достижения заданного нижнего предельного значения температуры сушильного агента, увеличение расхода сушильного агента осуществляют до достижения заданного верхнего предельного значения перепада давления сушильного агента в слое, а его уменьшение осуществляют до заданного нижнего предельного значения перепада давления сушильного агента в слое.

На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет повысить качество сушки и снизить удельные энергозатраты.

Технических решений, свойства которых совпадали бы со свойствами заявленного, не обнаружено, следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "Существенные отличия".

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.

Схема содержит сушилку 1, калорифер 2, вентилятор 3 с регулируемым приводом, накопитель 4, норию 5, камеру нагрева 6, камеру смешивания 7, линию 8 подготовки сушильного агента, линию 9 подвода рециркулируемого отработанного сушильного агента, линию 10 подвода отработанного сушильного агента на подогрев, линию 11 отвода отработанного сушильного агента, линию 12 подвода влажного продукта в сушилку, линию 13 отвода высушенного продукта, линию 14 подвода рециркулируемого высушенного продукта в камеру смешивания, линию 15 подвода греющего пара в калорифер, линию 16 отвода конденсата, датчики 17, 18 давления сушильного агента на входе и выходе из слоя, датчик 19 температуры сушильного агента на входе в сушилку, датчик 20 влагосодержания высушенного продукта, датчик 21 влагосодержания сушильного агента, датчики 22, 23 соответственно расходы рециркулируемого продукта и влажного продукта, датчик расхода греющего пара 24, вторичные приборы 25-32, микропроцессор 33, преобразователи 34-39, регуляторы 40-43, исполнительные механизмы 44-49.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью датчиков 17-24 и вторичных приборов 25-32 соответственно информация о ходе процесса сушки передается в микропроцессор 33, в который предварительно вводят ограничение на перепад давления в слое, температуру сушильного агента и влагосодержание сушильного агента в пределах 0,8-1,5 кПа; 293-413 К; 0,01-0,015 кг/кг. Пределы ограничений обусловлены качеством высушиваемого продукта и экономической целесообразностью процесса (обоснование интервалов и пределов регулирования приводится в литературе: Жидко В. И. , Резчиков В.А., Уколов В.С. Зерносушение и зерносушилки. М., "Колос", 1982, с.52, 59).

По информации датчика 20 и вторичного прибора 30 микропроцессор непрерывно сравнивает величину влажности высушенного продукта с заданной, и при отклонении ее в сторону увеличения микропроцессор 33 последовательно по четырем каналам управления выдает коррекцию сначала через преобразователи 35, 36 исполнительным механизмам 45, 46 соответственно на уменьшение расхода рециркулируемого отработанного сушильного агента, затем через преобразователь 38 регулятору 42 на увеличение расхода греющего агента, далее через преобразователь 37 регулятору 41 на увеличение расхода сушильного агента, после чего через преобразователи 34, 39 регуляторам 40, 43 соответственно на изменение соотношения расходов влажного продукта и сухого в линии рециркуляции путем увеличения расхода высушенного продукта в линии рециркуляции и уменьшение расхода влажного продукта.

Каждый последующий канал управления срабатывает после того, как предыдущий выйдет на ограничение, накладываемое на процесс сушки. При этом включение каналов управления прерывается, как только фактическое значение влажности высушенного продукта становится равным заданному.

Необходимость применения каждого из каналов управления определяют в соответствии с алгоритмом.

Уменьшают расход отработанного рециркулируемого сушильного агента на предварительный подогрев с помощью исполнительного механизма 45 (работа исполнительных механизмов 48 и 47 синхронизирована).

Сравнивают фактическое влагосодержание сушильного агента датчиком 21 и вторичным прибором 29, с заданным значением и при достижении заданного значения влагосодержания сушильного агента например 0,01 к/кг, прекращают уменьшение расхода рециркулируемого отработанного сушильного агента и увеличение расхода отработанного сушильного агента на предварительный подогрев.

Сравнивают фактическую величину влажности высушенного продукта с заданной, если заданная и фактическая величины равны, корректирующий сигнал с микропроцессора 33 через преобразователь 38 регулятору 42 на изменение расхода греющего агента не подают. Если фактическая величина влажности больше заданной, подают корректирующий сигнал с микропроцессора 33 через преобразователь 38 на регулятор 42 и увеличивают расход греющего агента с помощью исполнительного механизма 48.

Сравнивают фактическую температуру сушильного агента, измеряемую датчиком 19 и вторичным прибором 28, с заданным значением, и при достижении заданного значения температуры сушильного агента, например 413 К, прекращают увеличение расхода греющего агента (клапан 48 остается в определенном положении).

Сравнивают фактическую величину влажности высушенного продукта с заданной, если заданная и фактические величины равны, корректирующий сигнал микропроцессора 33 через преобразователь 37 на регулятор 41 не подают. Если фактическая величина больше заданной, подают корректирующий сигнал с микропроцессора 33 через преобразователь 37 на регулятор 41 и увеличивают расход сушильного агента посредством увеличения числа оборотов регулируемого привода вентилятора 3 с помощью исполнительного механизма 47.

Сравнивают фактический перепад давления сушильного агента, измеряемого датчиками 17, 18 и вторичными приборами 27, 26 соответственно, с заданным значением и при достижении заданного значения перепада давления сушильного агента, например 1,3 кПа, прекращают увеличение расхода сушильного агента (число оборотов регулируемого привода оставляют определенным).

Сравнивают фактическую величину влажности высушенного продукта с заданной, если заданная и фактическая величины равны, корректирующий сигнал с микропроцессора 33 на изменение соотношения расходов влажного продукта и сухого в линии рециркуляции через преобразователь 34, 39 на регуляторы 40, 43 не подают. Если фактическая величина больше заданной, подают корректирующий сигнал с микропроцессора 33 через преобразователи 34, 39 на регуляторы 40, 43 и изменяют соотношение расходов влажного продукта и сухого в линии рециркуляции путем увеличения расхода высушенного продукта в линии рециркуляции и уменьшения расхода влажного продукта посредством исполнительных механизмов 44, 49 соответственно. Изменение соотношения производят до достижения заданного значения влажности высушенного продукта (клапаны 44, 49 остаются в определенном положении).

Когда текущее значение влажности высушенного продукта меньше заданного, микропроцессор 33 производит включение каналов управления в том же порядке и выдает коррекцию сначала через преобразователи 35, 36 исполнительным механизмам 45, 46 соответственно на увеличение расхода рециркулируемого отработанного сушильного агента, затем через преобразователь 38 регулятору 42 на уменьшение расхода греющего агента, далее через преобразователь 37 регулятору 41 на уменьшение расхода сушильного агента, после чего через преобразователи 34, 39 регуляторам 40, 43 на изменение соотношения расходов влажного продукта и сухого в линии рециркуляции путем уменьшения расхода высушенного продукта в линии рециркуляции и увеличения расхода влажного продукта.

Увеличивают расход отработанного рециркулируемого сушильного агента с помощью исполнительного механизма 46 и одновременно уменьшают расход отработанного сушильного агента на предварительный подогрев с помощью исполнительного механизма 45 (работа исполнительных механизмов 46, 45 синхронизирована).

Сравнивают фактическое влагосодержание сушильного агента, измеряемое датчиком 21 и вторичным прибором 29, с заданным значением и при достижении заданного значения влагосодержания сушильного агента, например 0,015 кг/кг, прекращают увеличение расхода рециркулируемого отработанного сушильного агента и уменьшение расхода отработанного сушильного агента на предварительный подогрев.

Сравнивают фактическую величину влажности высушенного продукта с заданной, если заданная и фактическая величины равны, корректирующий сигнал с микропроцессора 33 через преобразователь 38 регулятору 42 на изменение расхода греющего агента не подают. Если фактическая величина влажности меньше заданной подают корректирующий сигнал с микропроцессора 33 через преобразователь 38 на регулятор 35 и уменьшают расход греющего агента с помощью исполнительного механизма 48.

Сравнивают фактическую температуру сушильного агента, измеряемую датчиком 19 и вторичным прибором 28, с заданным значением и при достижении заданного значения температуры сушильного агента, например 393 К, прекращают уменьшение расхода греющего агента (клапан 48 остается в определенном положении).

Сравнивают фактическую величину влажности высушенного продукта с заданной, если заданная и фактическая величины равны, корректирующий сигнал с микропроцессора 33 через преобразователь 37 на регулятор 41 не подают. Если фактическая величина меньше заданной, подают корректирующий сигнал с микропроцессора 33 через преобразователь 37 на регулятор 41 и уменьшают расход сушильного агента посредством уменьшения числа оборотов регулируемого привода вентилятора 3 с помощью исполнительного механизма 47.

Сравнивают фактический перепад давления сушильного агента в слое, измеряемый датчиками 17, 18 и вторичными приборами 27, 26 соответственно, с заданным значением и при достижении заданного значения перепада давления сушильного агента в слое, например 0,87 кПа, прекращают уменьшение расхода сушильного агента (число оборотов регулируемого привода остается определенным).

Сравнивают фактическую величину влажности высушенного продукта с заданной, если заданная и фактическая величины равны, корректирующий сигнал с микропроцессора 33 через преобразователи 34, 39 регуляторам 40, 43 на изменение соотношения расходов влажного продукта и сухого в линии рециркуляции не подают. Если фактическая величина меньше заданной, подают корректирующий сигнал с микропроцессора 33 через преобразователи 34, 39 на регуляторы 40, 43 и изменяют соотношение расходов влажного продукта и сухого в линии рециркуляции путем уменьшения расхода высушенного продукта в линии рециркуляции и увеличения расхода влажного продукта посредством исполнительных механизмов 44, 49 соответственно.

Изменение соотношения производят до достижения заданного значения влажности высушенного продукта (клапаны 44, 49 остаются в определенном положении).

Предлагаемый способ автоматического управления процессом сушки сыпучих продуктов по сравнению с базовым имеет следующие преимущества: обеспечивает управление процессом по четырем каналам управления, каждый из которых имеет свои ограничения, обусловленные качеством сушки; обеспечивает последовательное включение каналов управления в соответствии с их значимостью в достижении поставленной цели; позволяет оперативно регулировать режимные параметры процесса при колебаниях начальной влажности продукта в широких пределах; обеспечивает снижение теплоэнергетических затрат на единицу массы готового продукта; стабилизирует гидродинамический режим, что ведет к сокращению потерь продукта с отработанным сушильным агентом; обеспечивает мягкие режимы процесса сушки за счет использования канала управления отработанным сушильным агентом.

Формула изобретения

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ СЫПУЧЕГО ПРОДУКТА путем измерения величин влажности высушенного продукта, влагосодержания и температуры сушильного агента и перепада давления сушильного агента в слое, сравнения величины влажности высушенного продукта с заданным значением и, в случае превышения измеренного значения над заданным, последовательного увеличения подачи греющего пара до достижения значения температуры сушильного агента заданного предельного значения и сушильного агента до достижения значения перепада давления сушильного агента в слое заданного предельного значения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта и снижения энергозатрат сушки с рециркуляцией продукта и сушильного агента, задают предельное значение влагосодержания сушильного агента и в случае превышения измеренного значения влажности высушенного продукта над заданным перед последовательным увеличением подачи греющего пара и сушильного агента уменьшают расход отработанного сушильного агента в линию рециркуляции до достижения значения влагосодержания сушильного агента заданного предельного значения, а после последовательного увеличения подачи греющего пара и сушильного агента увеличивают расход высушенного продукта в линии рециркуляции.

РИСУНКИ

Рисунок 1