Система автоматического управления мощностью привода аппарата непрерывного размола

Система автоматического управления мощностью привода аппарата непрерывного размола

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ПРИВОДА АППАРАТА НЕПРЕРЫВНОГО РАЗМОЛА, включакщая блок измерения мощности приводного двигателя аппарата, регулятор модностис каналами формирования пропорциональной и интегральной составляющих закона управления мощностью и с задатчиком регулятора, и механизм осевого перемещения ротора, отличию щ а я с я тем, что, с целью повышения динамической устойчивости управления , она снабжена блоком начальных условий, формирователем общего сигнала рассогласования по мощности и сумматором пропорциональной и интегральной составляющих, канал формирования пропорциональной составляющей выполнен в виде первого блока умножения и первого блока фоЕ 1ирования коэффициента усиления, а канал. формирования интегральной составляющей выполнен в виде второго блока умножения, второго блока формирования коэффициента усиления и интегратора, причем первый вход каждого из блоков умножения подключен к выходу формирователя общего сигнала рассогласования по мощности, второй вход каждого из блоков умножения соединен е соответствующим выходом первого и второго блоков формирования коэффициентов усиления, первые входы которых соединены с задатчиком д регулятора, вторые и третьи входы - S с соответствук1щ11ми выходами блока -« начальных условий, а четвертые ввдср- j) ды - с выходом блока измерения мощности приводного двигателя аппарата, причем выход первого блока умножения подключен к первому входу сумматора пропорциональной и интегральной составляющих, выход второго блока умножения подключен через интегратор к второму входу сумматора пропорциональной и интегральной составляющих, IT,, выход которого подключен к механизму.; Э осевого перемещения ротора, а-входы Q формирователя общего сигнала рассог- ; |ч ласования по мощности подключены к ; задатчику регуЯятора мощности и бло- , J ку измерения мощности.ff

(19) (П) СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) В 02 С 25/00; g 21 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, 21) 3490535/29-33 (22) 15.09.82 (46) 30,12. 83. Бюл. Ю 48 (72) О.М.Шапоров и E.E.Ñàâèöêèé (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проектированию оборудования для целлюлозно-бумажной промышленности (53) 621.926 (088,8) (56) 1.Патент CIIIA 9 3610541, кл. 241-37, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 469485, кл. В 02 С 25/09, 1973 (прототип) . (54 ) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ПРИВОДА АППАРАТА НЕПРЕРЬ(ВНОГО РАЗМОЛА, включакщая блок измерения мсщности приводного двигателя аппарата, регулятор мсщности. с каналами формирования пропорциональной и интегральной составлякщих закона управления мсщностью и с задатчиком регулятора, и механизм осевого перемещения ротора, о т л и ч аю щ аяс я тем,,что, с целью повышения динамической устойчивости управления, она снабжена блоком начальных условий, формирователем общего сигнала рассогласования по мсщности и сумматором пропорциональной и интегральной составлякщих, канал формирования пропорциональной составляющей выполнен в виде первого блока умножения и первого блока формирования коэффициента усиления, а канал» формирования интегральной составляющей выполнен в виде второго блока умножения, второго блока формирования коэффициента усиления и интегратора, причем первый вход каждого из блоков умножения подключен к выходу формирователя общего сигнала рассогласования по мощности, второй вход каждого из блоков умножения соединен е соответствукщим выходом первого и второго блоков формирования коэффициентов усиления, первые входы которых соединены с задатчиком регулятора, вторые и третьи входы — И с соответствукщими выходами блоКа начальных условий, а четвертые выкоды — с выходом блока измерения мощности приводного двигателя аппарата, причем выход первого блока умножения подключен к первому входу сумматора пропорциональной и интегральной составлякщих, выход второго блока умножения подключен через интегратор к второму входу сумматора пропорцио-: нальной и интегральной составлякщих,, выход которого подключен к механизму., осевого перемещения ротора, а .входы формирователя общего сигнала рассогласования по мощности подключены к задатчику регулятора мощности и бло-., ку измерения мощности.

1063459

При работе аппарата непрерывного размола фактически потребляемый приводным двигателем ток нагрузки 60

1 измеряется с помощью первичных трансформаторов тока и усиливается " помс2цью дополнительных трансформаторов н такое число раз, которое определяетс я к оэффициен том трансформации 65

Изобретение относится к устройствам для контроля и регулирования фаботы дробляющих и измельчающий машин и установок и предназначено для применения в целлюлозно-бумажной промыцленности на аппаратах непрерывного размола бумажнай массы (конических или дисковых мельницах) .

Системы автоматического управления мощностью принода этих аппаратов, называемые также автоматами присадки, служат для стабилизации потребляемой приводом активной мощности, затрачинаемой на непрерывный размол массы. Стабилизация мощности, в свою очередь, приводит к стабили- 15 эации основных показателей качества размола — степени помола и длины волокна массы.

В размольном оборудовании такая система является составной частью 20 конструкции, самого оборудования и поставляется бонместно с ним. Входя в состав аппарата, она является одноконтурной системой стабилизации мсщности принода аппарата.

При компоновке аппаратов в линию подготовки массы система может служить в качестве элемента более сложной системы управления размолом н линии, когда изменение задания по мощности привода аппарата осуществляется в зависимости от степени помола

«а выходе линии, расхода массы вакуума в гауч-в але машины или по другим параметрам.

Известна система автоматическorо управления мощностью привода аппаратон непрерывного действия, включающая блок измерения мощности приводного днигателя, регулятор мощности с датчиком и исполнительный механизм 40 осевого перемещения рабочего органа аппарата, расположенного на вращающемс я роторе (1). . Однако система не обеспечивает надежности управления. 5

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система автоматического управления мощностью привода аппарата непрерывного размола, включающая блок изме- 50 рения мощности приводного двигателя аппара та непрерыв ного ра змола, регулятор мощности с каналами формирования пропорциональной и интегральной составляющих закона управления и с 55 задатчиком регулятора, и механизм осевого перемещения ротора. дополнительных трнсформаторов . Изменение тока нагрузки воспринимается схемой с четырехкратным усилением (2).

Недостатками известной системы являются невысокая динамическая устойчивость замкнутой системы на всех диапазонах регулирования мощности и вытекающая иэ этого низкая точЕ ость стабилизации заданного значения ощности, а значит и показателей качес тв а размолотой массы.

Попытка изменения задания по мощности привода часто вызывает колебания в замкнутой системе, особенно при изменениях задания в сторону увеличения мощности, в тр время как при уменьшении задания по мощности процессы изменения мощности носят затяжной характер. Наблюдались также в некоторых случаях и незатухающие колебания мощности в замкнутой системе. В пределах параметров настройки регулятора подавить эти колебания практически возможно лишь за счет увеличения зоны нечувствительности регулятора, что неизбежно приводит к потере точности стабилизации заданного значения мощности и .к отклонению параметров размола, массы от заданных. В конечном счете все это отражается на качестве размола массы, которое не остается постоянным.

Цель изобретения — повышение динамической устойчивости управления. Поставленная цель достигается тем, что система автоматического управления мощностью принода аппара-. та непрерывного размола, включающая блок измерения мощности приводного двигателя аппарата, регулятор мощности с к а налами форми роВ а ни я п ропорциональной и интегральной составляющих закона управления мощностью и с задатчиком регулятора, и механизм осевого перемещения ротора, снабжена блоком начальных условий, формирователем общего сигнала рассогласования по мощности и сумматором пропорциональной и интегральной составляющих, канал формирования пропорциональной составлякщей выполнен н виде перного блока умножения и перво. о блока формирования коэффициента усиления,а канал формирования интегральной составляющей — в виде второго блока умножения,второго блока формирования ке коэффициента усиления и интегратора, причем первый вход каждого из блоков умножения подключен к выходу формирователя общего сигнала рассогласования по мощности, второй вход каждого из блоков умножения соединен с соответствующим выходом первого и второго блоков формирования коэффициентов усиления, перные входы которых соединены с задатчиком регулятора, вторые и третьи входы —. с соответствующими

10б3459 выхсдами блока начальных условий, а четвертые входы — с выходом блока измерения мощности приводного двигателя аппарата, причем выход первого блока умножения подключен к первому входу сумматора пропорциональной и интегральной составляющих, выход второго блока умножения подключен через интегратор к второму входу сумматора пропорциональной и интегральной составляющих, выход которого под- ключен к механизму осевого перемещения ротора, а входы формирователя общего сигнала рассогласования мощности подключены к задатчику регулятора мощности и блоку измере- 15 ния мощности, На чертеже показана блок-схема системы.

Она состоит из блока 1 измерения мощности, привода 2 аппарата непре- 20 рывного размола, регулятора 3 мощности с задатчиком 4, и механизма.

5 осевого перемещения ротора.

В состав регулятора входят блок б умножения канала пропорциональной 25 составлякщей, блок 7 умножения канала интегральной составляющей, блок

8 формирования коэффициента усиления в канале пропорциональной составляющей, блок 9 формирования коэффициен та усиления в канале интегральной составляющей, Формирователь 10 общего сигнала рассогласования по мощности, сумматор 11 пропорциональной и интегрально9 составляющих, интегратор 12 в канале интегральной составляющей и блок 13 начальных условий.

Основной характеристикой аппарата непрерывного размола является нагрузочная характеристика мельницы, представляющая зависимость изменения мощности приводного двигателя Й от рабочего зазора . Обычно регулирование мощности производят в интервале мощности М,- N . Этому интервалу соответствует зона рабочих зазоров 45 (, — . Необходимо отметить сущест.венно нелинейный характер нагрузочной характеристики мельницы, имеющей вид, % 1 ="о ann — (1) 50

Ро гдето - любое заданное значение мощности в зоне К вЂ” К,. ф — зазор, соответствукщий мощности hler;

8 — константа; 55

Первоначально перед вводом системы в работу в период технологической. наладки (обследования) размольной линии снимается нагрузочная характеристика аппарата и = 5 ((р), из которой 60 определяется значение коэффициента

Ь, а. также значение мощности Nc (и соответствунхцее значение зазора go), обеспечивающее требуемую степень по. .мола массы на выходе аппарата. б5 (4) (5) Значение крутизны нагрузочной ха-. рактеристики определяют в точке К (ЦQ$, оптимальные значения параметров К» и К< настройки регулятора соответственно по пропорциональной и интегральной составляющих, удовлетворяющие условию отсутствия колебаний, + к„ /к(к, (., 2 у

)к! к -"э (к) К .Кэ (2) где Т вЂ” постоянная времени механизма —:присадк и;

К3- коэффициент передачи механизма присадки.

Из анализа неравенства (2) следует, что для исключения колебательных режимов следует изменять параметры

К и К настройки регулятора таким образом, чтобы при изменении /k/ условие (2) выполнялось безусловно.

Для этого необходимо, чтобы во всей роне регулирования мощности соблюдались условия

/ к / h k > "- c o n st = 06 (3)

k4 lkf 3=СО И, = (3

Тогда выражение для К4 и К приобретают вид -М-ц

Ь

-й-N

Кг=d е где С и Д вЂ” константы.

Выражения (4) и (5) устанавливают каким образом необходимо изменять коэффициенты К < и К настройки регулятора чтобы он, будучи оптималь" но настроен однажды при задании по мощности, равном Йо, в дальнейшем при переходах на новые задания, большие или меньшие Но не вызывал колебания в замкнутой системе.

Численные значения коэффициентов

C,J и Ъ вводятся в блок 13 начальных условий и там запоминаются.

Система работает следующим образом.

На задатчике регулятора 4 мощности устанавливается значение мощности йо, которая должна затем поддерживаться регулятором 3 мощности на.постоянном уровне.

С помощью дистанционного управления механизмом 5 осевого перемещения 5 устанавливается значение мощности Й = Мв, на котором проводится общая балансировка ргулятора З.мощности. В случае баланса сигнал рассогласования по мощности равен нулю.

При И = hl, имеют k, = с, К = с, )с =Д, т. е. регулятор 3 мощности полностью сбалансирован. В этом состоянии регулятор 3 мощности переводится в режим автоматического управления.

При автоматическом управлении возможны два основных режима работы системы: режим перехода на новое

1063459

1ИИИПИ Заказ 10383/9 Тираж 622 Подписное

Филиал ППГ "Патент", г.ужгород,ул,Проектная,4 задание по мощности путем установки эадатчика в новое положение (в связанной системе управления раэмоломпутем подачи сигнала задания Й извне) и режим отработки внешйих

5 возмущений по мощности.

В первом режиме любое изменение задания по мощности Й, > = Ид приводит к пересчету коэффициентов )(л и в блоках 8 и 9 Формирования коэф 0 фициентов усиления. Выходные сигналы с блоков 8 и 9 формирования коэффициентов усиления вводятся на вход блоков 6 и 7 умножения в качестве первого сомножителя; Вторым сомножителем является общий сигнал рассогласования. На сумматоре 11 пропорциональной и интегральной составляющих Формируется управляющий выходной сигнал б, причем

-N-яо 4 "о 20

d-с е (Ис-M)tjd е (И,-N)dt, (б)

Под действием этого сигнала механизм 5 осевого перемещения ротора изменяет зазор между рабочими орга- 25 нами аппарата до тех пор, пока текущее значение мощности не станет равным заданному.

Иэ выражения (6) видно, что в случае, когда ()(> К, т.е. ротор аппара- 30 та движется в сторону уменьшения зазора, коэффициенты К,и kz уменьшаются, чем и достигается повышение устрйчййости управления мощностью при переходе на новый участок нагру- З5 эочной,характеристики с повышенной крутизной.

Е«и йo йо,,т.е; ротор движется на отсадку, имеет место обратная картина, т.е. коэффициенты kq и К увеличиваются, чем достигается форфировка управляющего воздействия.

Аналогичные процессы происходят и при компенсации внешних возмущений по мощности, параметры настройки изменяются синхронно с отклонением

S мощности от заданного значения. Предлагаемая система обладает основными преимуществами самонастраивающихся систем. Применительно к управлению аппаратами непрерывного размола это означает, что при любом задании по мощности система сохраняет свои динамические свойства неизменными, исключаются колебательные процессы регулирования мощности и обусловленные этим колебания степени помола массы на выходе из аппарата, равномерность размола массы улучшается.

Конструктивно система может быть реализована на аналоговой или цифровой аппаратуре. Предпочтительной является цифровая реализация функциональных и множительных блоков . Отмеченные на чертеже связи между блоками сохраняются и при чисто цифровой реализации регулятор в целом, например, в АСУТП подготовки массы.

Экономические преимущества предла .аемой системы определяются улучшением качества размола массы и уменьшением выпуска буиаги пониженного сорта.