Устройство автоматического управления процессом обогащения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмх

Соцмапмстмческмх

Республмк

< 971473 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 18.10.79 (21) 2830204/22 03 (51)М. Кл, с присоединением заявки №

В 03 В 13/00 (ооударсикнный комитет

СССР (23) Приоритет ао делам нзабретеннй и открытий (53) УДКG22.725 (088.8 ) йй 1

Опубликовано 07.11.82. 6юллетй.иь № 41

Дата опубликования описания 07.11.82 (72) Авторы изобретения

B. A. Улыбин и В. С, Синепольский

Ворошиловградский филиал Государственного проектноконструкторского и научно-исследовательского института по автоматизации угольной промышпенности Гипроуглеавтоматизаиия" (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕН ИЯ

ПРОЦЕССОМ ОБОГАЩЕНИЯ

Изобретение относится к обогатитель- . ной технике и может быть использовано при автоматизации процессов отсадки, фло тации, тяжелосредних установок, дозирования сыпучих материалов и других на обогатительных фабриках.

Известно устройства автоматического регулирования процесса отсадки, включающее сумматор и регулятор с исполнительным механизмом 1

Известно также устройство автоматического управления процессом обогащения, включающее датчик технологического параметра, задатчик, сумматор, регулятор и иелалнительнмй мехениим (2).

Недостатком таких устройств является низкое качество автоматического управления, обусловленное значительной величиной транспортного запаздывания, которое зависит от производительности по поступающему на обогащение сырью, интенсивности разгрузки и мест установки датчиков регулируемых параметров.

Транспортное запаздывание, обусловленное установкой датчиков измеряемого параметра, может быть максимально сокращено путем приближения указанных датчиков к разгрузочным устройствам обогатительных аппаратов. Запаздывание, которое обусловлено изменением интенсивности управляющего воздействия компенсируется стабилизацией соответствующего параметра (плотности, высоты постели и т. д.). Запаздывание, обусловленное боль шими емкостями аппаратов или особенностями технологии обогащения, принципиально не устранимо. Это не позволяет обеспечить высокое качество автоматического управления контролируемого параметра процесса.

Объекты 1 управления в обогащении обычно представляют собой емкости, где происходит разделение на полр зиый продукт и отходы, и описываются, как правило, апириодическим звеном первого порядка, с чистым запаздыванием йи f едяточ971473 4 де дифференциатора, элемента задержки, интегратора и дополнительного сумматора, соединенных с другими блоками.

Покажем, что действительно это так.

Передаточная функция диффере нциa тора 5

-tp ж (Р) = -

Т„Р+ (где К( т„

P à — коэффициент передачи;

- постоянная времени; — оператор Лапласа;

- время чистого транспортного запаздывания.

Исполнительный механизм 2 независимо от его физического вопло>цения описывается интегрируюшим звеном первого порядка с передаточной функцией .) Ж=к Р (5) Элемента задержки 8

t0 (В (p) < g (6) Ф (Р) = Р (-) .т Р где (— постоянная времени. датчик 4 регулируемого параметра (плотномер, датчик уровня и т. и.) представляет собой в приближении усилительное звено".

1> v(1 >= p(>, (r)

1" 7

3 ная функция которого имеет следуюший вид где С< — время задержки сигнала.

Интегрирование обычно осушествляется с погрешностью.

В данном случае это обстоятельство можно обратить на пользу, если постоянную времени апериодической составляющей выбрать равной постоянной времени объекта. Передаточная функция реального интегратора

Л() 4

Таким образом, передаточная функция объекта управления с учетом исполнительного механизма и датчика регулируемого параметра представляет собой произведе30 ние (1... 3 ).

Т Р(Т„Р )

Величина транспортного запаздывания объектов обогатительной технологии, осо- З5 бенно по каналу "вход-качество концентрата", в отличие от большинства других объектов значительно превосходит постоянную времени объекта, т.е. Ь/) „ ) ).

1(елью изобретения является повыше40 ние точно с ти автоматического управле ни я процессами за счет компенсации транспортного запаздывания.

1.(ель достигается тем, что устройство снабжено датчиком производительности, блоком дифференцирования, элементом задержки, дополнительным сумматором, интегратором, выход которого соединен с сумматором, а вход — с выходом дополнительного сумматора, первыЙ вход кото- 50 рого соединен с блоком дифференцирования, а второй — с элементом, задержки, к первому входу которого подключен датчик производительности, а выход регулятора подключен ко второму входу элемен-55 т(1 задержки и блоку дифференцирования.

1<омпе1(опция транспортного запаздыван1! я эффективно ocу1цес твляе тся пр11 ввогде 7 — коэффициент передачи;

- постоянная времени апериоци7 ческой составляюшей.

Тогда на выходе дополнительного сумматора передаточная функция равна алгебраической сумме передаточных функций дифференциатора и элемента задержки

% (Р)=К,р-К

На выходе интегратора 7 сигнал определяется произведением передаточных функций (Р) =W (P) Щ (P) ®Б Р 8В М7 (9)

Наконец, на выходе основного сумматора 10 сигнал определяется суммой передаточных функций объекта управления (4) и (9)

К„+К.4 Е- Р

® (Р) "(0 (p)+W7 (p) p p +

<0 О Т Р(ТР (6Р-к В - ) Кт

Р(т, Р+ )

Если выбрать Т7 =7 --т вь(раже ние принимает следуюший вид: (p) K Г K5P 0В )К Т

„.(Р)= Р (Открывая скобки и выбирая время задержки, получают

-7 Р

Р)=

КОК.ТР+СК„К4- К, Кйт)Е

10(T p (ТР ) (

Откуда следует, что при выборе параметров элементов, обеспечивающих К „K -K Kg Tä = 0, транспортное запаздывание компенсируется и передаточная функция (12) получает следующий вид:

wÄ qp>= — <хз>

k5 k7

ТР+ 1

Последнее выражение представляет собой передаточную функцию скорректирован-1О ного указанным способом объекта управления. Абсолютную устойчивость такого объекта гарантирует даже простейший Прегулятор, выпускаемый серийно в системе ГСП. 1S

Качество работы rrpeanaraeMoro устрой ства хорошее, однако оно имеет тенденцию к ухудшению, если Х gQ-Зто обусловлено изменяющимися параметрами объекта управления в зависимости от объемной о производи тель ности обогати тель ного аппарата. Время транспортного запаздывания собственно аппарата варьирует обратно пропорционально производительности.

На чертеже изображена схема устрой- >5 ства.

Устройство содержит объект 1 управления, исполнительный механизм 2, датчик

3 производительности, датчик 4 регули— руемого параметра, дифференциатор 5, до-ЗО полнительный сумматор 6, интегратор 7, элемент 8 задержки сигнала, регулятор 9 параметра, основной сумматор 10 и задатчик 11.

Устройство работает следующим об- З разом.

Значение регулируемого параметра (плотности суспензии зольности концентрата, высоты породной постели отсадочной машины и т.д.) на выходе обогати- 40 тельного аппарата измеряется датчиком

4 этого параметра. Сигнал от этого дат— чика сравнивается с сигналом задатчика в сумматоре 10 и сигнал рассогласования поступает на вход регулятор 9, ко- iS торый в соответствии с законом его функционирования управляет механизмом 2, воздействующим на объект 1.

С выхода регулятора 9 сигнал поступает на входы дифференциатора 5 и элемента 8. Последний выдает сигнал, который вычитает из сигнала дифференциатора 5 в сумматоре 6. Полученный сигнал поступает на интегратор 7, а с последнего — на вход сум;.:атора 10,где сигнал

SS складывается с сигналом от датчика 4.

Таким образом, в сумматоре 1<.> об. с печиваетсч "стыковка" предыстории состояния регулируемого параметра и 1еку»>его его значения, т.е. на ход регулятора 9 подается сигнал управления, учитывающий состояние регулируемого параметра в данный момент и в течение времени транспортного запаздывания.

Изменение производительности по исходному сырью ведет к изменению времени транспортного запаздывания. Компенсация указанных изменений обеспечивается сигналом от датчика 3, корректирующим в обратной пропорции времени задержки сигналов в элементе 8.

Использование предлагаемого устройства в автоматических системах управления с. транспортным запаздыванием, например, процессами обогащения позволит существенно снизить дисперсию регулируемых параметров, что позволит уменьшить потери полезных компонентов с отходами обогащения на 0,3-0,5";о.

Формула изобретения

Ус трой ство ав тома тического управления процессом обогащения, включающее датчик технологического параметра, задатчик, сумматор, регулятор с исполнительным механизмом, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью повышения точности управления за счет компенсации транспортного запаздывания процесса, оно снабжено датчиком производительности, блоком дифференцирования, элементом задержки, дополнительным сумматором, интегратором, выход которого соединен с сумматором, а вход - с выходом дополнительного сумматора, первый вход которого соединен с блоком дифференцирования, а второй — с элементом задержки, к первому входу элемента задержки подключен датчик производительности, а выход регулятора подключен ко второму входу элемента задержки и блоку дифференцирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Синепольский B. С., Сердюк Н. С.

Принципы комплексной автоматизации процесса отсадки, М., "БИНЭуголь, М. 8, 1 974.

2. Авторское свидетельство СССР

М 467766, кл. В 03 В 5/30, 1972 (прототип).

97 1473

Составитель P. Гладун

Редактор 3. Бородкина Техред Т. Маточка Корректор 10. Макаренко

Заказ 8796/18 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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