Способ управления распределением нагрузки между @ параллельно включенными аппаратами отделения кальцинации производства кальцинированной соды

Способ управления распределением нагрузки между @ параллельно включенными аппаратами отделения кальцинации производства кальцинированной соды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

/

Р

/ ,1 д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/" ь а с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3683080/23-26 (22) 22.12.83 (46) 23.02.86. Бюл. Р 7 (72) А.В. Семке, А,Н. Дрозин, О.В. Окатый, Е.А. Донская, Е.П. Камашев, П.И. Автин и В.M. Титов (53) 66.012.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 199850, кл. С 01 D 7/12, 1965.

Авторское свидетельство СССР

Р 737925, кл. С 05 D 11/04, 1977. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕИ НАГРУЗКИ ИЕЖДУ и ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫИИ AIIIIAPATAMH ОТДЕЛЕНИЯ

КАЛЬЦИНАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА КАЛЬЦИНИРОВАЕШОИ СОДЫ путем регулирования расхода ведущего материального потока в аппараты в зависимости от задан„„SU„„1212947 Д (1) 4 С 01 П 7/18; Г 05 D 27/00 ной и текущей суммарных нагрузок на отделение и расходов ведомых материальных потоков в аппараты в зависимости от расходов ведущих материальных потоков в эти аппараты с коррекцией по качественньм параметрам выходного продукта соответствующего аппарата, отличающийся тем, что, с целью сокращения удельного потребления энергии в отделении кальцинации, дополнительно измеряют удлинение барабана каждого аппарата, определяют среднее текущее значение удлинений всех барабанов, сравнивают его с заданным для каждой-печи допустимым значением и корректируют расход Е ведущего материального потока в каждый аппарат в зависимости от наименьшего из этих сравниваемых значений удлинений всех барабанов.

Ф с

1212947

5 I0 l5

25 разом.

Изобретение относится к автоматическому распределению нагрузки между параллельно включенными аппаратами, в частности отделения кальцинации производства кальцинированной соды, и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промьппленности, Цель изобретения — сокращение удельного потребления энергии в отделении кальггинации.

На фиг. 1 приведена схема управления распределением нагрузки между е параллельно включенными аппаратами (содовыми печами) отделения кальцинации содового производства, для варианта, в котором ведущим материальным потоком является поток топлива (мазута), подаваемого в топку содовых печей, на фиг. 2 — то же, для варианта, в котором ведущим материальным потоком является поток бикарбоната натрия, подаваемый в аппарат.

Схема управления (фиг. 1 и 2) содержит барабаны 1 и топку 2 содовых печей, датчики 3 расхода бикарбоната натрия на каждую из нечей, вычислительный блок 4, общий регулятор 5, общую шину 6 задания, частные регуляторы 7 расхода бикарбоната натрия, регуляторы 8 коррекции, шину 9 задания регуляторов 8 коррекции, исполнительные механизмы 10 на линии подачи бикарбоната натрия, регуляторы 11 подачи мазута, датчики 12 расходов мазута, промежуточные регуляторы 13, исполнительные механизмы 14 подачи мазута, сумматор 15, блок 16 вьгчисления среднего удлинения, датчики 17 удлинений и блоки 18 выбора минимальньгх значений.

Способ осуществляют следующим обЛля варианта, в котором ведущим потоком является топливо (Лиг, 1), в барабаны 1 содовых печей подают на переработку бикарбонат натрия, а в гапку 2 — мазут. Расход бикарбэната натрия на каждую из печей измеряют датчиками 3. Общую нагрузку отделения кальцинации по бикарбонату натрия огределяют с помощью вычислительного блока 4 посредством суммирования сигналов, поступающих от датчиков 3.

Для стабилизации общей нагрузки отделения кальцинации по бикарбонату натрия служит общий регулятор 5, на один из входон которого поступает сигнал о Аактическом значении суммарного расхода бикарбоната натрия с выхода вычислительного блока 4, а на другой — сигнал задания этого расхода от вышестоящей системы согласования нагрузок или, при ее отсутствии, от шины 6 задания.

Регулирование подачи бикарбоната натрия в барабан каждой содовой печи производят с помощью частных регуляторов 7 расхода, на входы которых поступают сигналы о текущих значениях расходов бикарбоната натрия на содовые печи от датчиков 3 и сигналы о заданных значениях этих расходов от регуляторов 8 коррекции. На входы регуляторов 8 коррекции расхода от шины 9 поступают сигналы от соответствующих подсистем, с помощью которых обеспечивают стабилизацию режимов работы печей. Выходные сигналы частных регуляторов 7 расхода бикарбоната натрия управляют положением исполнительных механизмов 10.

Регулирование подачи мазута в топку 2 кажцой содовой печи производят с помощью регуляторов 11 подачи мазута, на входы которых поступают от датчиков 12 сигналы о текущих значениях расходов мазута в топку и сигналы задания этого расхода от промежуточньгх регуляторов 13. Выходные сигналы регуляторов 11 подачи мазута управляют положением исполнительных механизмов 14.

Таким путем корректируют значение расхода мазута в топку каждой печи в зависимости от заданного значения удлинения барабана содовой печи, которое вычисляют с помощью сумматора 15 как сумму двух сигналов: первого, пропорционального величине отклонения общего значения Аактического расхода бикарбоната натрия от его заданного значения, поступающего о вьгхода обшего регулятора

5, и a roporo, пропорционального нему значению удлинения барабанов содовых печей, вычисленному по всем работающим аппаратам. последний сигнал or,:ðeäåëëþò с помощью блока 16 вычисления среднего удлинения,, на входы которого поступают масштабированные сигналы удлинений барабанов содовых печей от датчиков 17 удлинений. Сигналы о заданном и текущем значениях удлинений барабанов содовых

1212947

10

55 печей поступают на входы промежуточных регуляторов 13.

При изменении сигнала задания удлинения или при изменении фактического значения удлинения регуляторы 13 вырабатывают сигналы, направленные на соответствующие изменения расходов мазута в топку содовых печей, которые обеспечивают поддержание текущего значения удлинения барабана содовой печи, соответствующим заданию.

Если для какой-либо печи величина задаваемого значения удлинения превышает граничное (предельно — допустимое) значение этого параметра, в качестве задания удлинения для этой печи используют сигнал, ограниченный укаэанным допустимым значением. Сравнение сигналов о допустимом и заданном значениях удлинений и выбор меньшего из них производят с помощью блоков 18 выбора минимальных значений.

Допустимое значение удлинения устанавливают индивидуально для каждой печи и корректируют в процессе эксплуатации системы с помощью эадатчикя, содержащегося в блоке 18.

При изменении сигнала задания общего расхода бикарбоната натрия на отделение кальцинации общий регулятор 5 вырабатывает сигнал на увеличение или уменьшение задания удлинения для всех печей, что вызывает соответствующее изменение расходов мазута в топки печей и изменение режимов работы печей. Подсистемы, предназначенные для стабилизацчи этих режимов, вырабатывают сигналы, направленные на соответствующее изменение расходов бикарбоната натрия в барабаны печей, приводя тем caw»I» фактическое значение общего расхода бикарбоната натрия на группу печей отделения кяльцинации в соответствие с заданием нагрузки группы печей. Для повышения быстродействия и качества регулирования системы целесообразно изменение расхода бикарбоната натрия осуществлять не дожидаясь реакции подсистем сòàáèëèзации ка укаэанное изменение расхода мазута, что может бь»ть реализовано, например, путем подачи на один из входов регулятора 8 сигнала, пропорционального расходу мазута в топку данной печи от датчика 12 расхода.

Способ осущес-.p»;Fþò слеаукщ:.; . образом.

Для вярия»»тя, когда ве»»ущ»»й поток поток бикярбокята натрия (ф»»г, 2), в барабаны 1 солев»»х печей»»о. .яю г ня переработку бикярбокят кятркя, я

B т о0»пIкKу 2 2 — мазут. Расход бккярбоната натрия ня каждую из печей измеряют датчиками 3. Общую нагрузку группы печей отделек»»я кяльцикяции по бикарбокяту натрия определяют с помощью гычислителького блока 4 посредством сумъп»рован»»я сигналов, поступаю»0»х от датчиков 3.

Для стяб»»лизякии общей нагрузки группы печей по бикарбонату натрия служит общий регулятор 5, кя один из входов которого поступает сигнал о фактическом значении суммарного расхода бикярбокатя натрия с выхода гычислктельногo блока 4, а ка другой — сигнал задания этого расхода от вышестоящей системы согласования нагрузок или, при ее отсутствии,0T шины 6 задания.

Регулировя»»»»е подачи бикгр» оката натрия в барябяч каждой соповой» печи производят с помощью частных регу— ляторов ряс>:одя, ня входы котор,:гх поступают сигналы о текущих значениях расходов бикгрбокята натрия кя содовые печи от датчиков 3 и сигналы задания этих расходов от промежуточ»»ых регуляторов 13. Выходные сигналы частных регуляторов 7 расходов бикарбокятя натрия управляют полож»вЂ” ниями исполнительных механизмов 10.

Таким путем устанавливают значение расхода бикарбокатя натрия в барабак каждой печи в зависимости от заданного значения удл» не:»ия барабаня содовой печи, которое вычисляют с помощью сумматора 15 кяк сумму двух сигналов: первого, пропорционального величине отклонения общего значения фактического расхода бикарбскятя натрия от его заданного значения,. поступающего с выхода общего регулятора 5, к второго, пропорциочялького среднему значению удлинения барабанов содовых печей, вычисленному по всем работающим аппаратам.

Последний сигнал определяют с помощью блока 16 вычисления среднего удлинения, ка входы которо" î поступают масштабированкые сигналы удличений барабанов содовых печей ст датчиков 17 удлинений. Сигналы о

1212947

При изменении сигнала задания общего расхода бикарбоната натрия на группу печей отделения кальцинации общий ретулятор 5 вырабатывает сигнал на увеличение или уменьшение задания удлинения для всех нечей, что вызывает соответствующее изменение расходов бикарбоната натрия в барабаны печей и изменение режимов работы печей. 11одсистемы, предназначенные для стабилизации этих ре50 заданном и текущем значениях удлинений барабанов содовых печей постугают на входы промежуточных регуляторов 13.

При изменении сигнала задания удлинения или сигнала о фактическом значении удлинения регуляторы

13 вырабатывают сигналы, направленные на соответствующее изменение расходов 10 бикарбонатя натрия в барабаны содовых печей, приводя тем самым значения удлинений барабана содовых печей в соответствие с заданиями этих удлинений. Ф

Если для какой-либо печи величина задаваемого удлинения превышает граничное (предельно-допустимое) значение этого параметра, в качестве задания удлинения для этой печи используют сигнал, ограниченный указанным допустимым значением. Сравнение сигналов о допустимом и заданном значениях удлинений и выбор меньшегс из них производят помощью блоков 18 выбора минимальных значений. Допустимое значение удлинения устанавливают индивидуально для каждой печи и при необходимости корректируют в процессе эксплуатации системы с помощью задат- З0 чика, содержащегося в блоке 18.

Регулирование подачи мазута в топку 2 каждой содовой печи производят с помощью регуляторов 11 подачи мазута, на входы которых поступают сиг- З5 налы о текущем значении расхода мазута в топку от датчиков 12 и сигналы задания этого расхода от регуляторов 8 коррекции. На входы регуляторов 8 коррекции расхода мазута 4О от шины 9 поступают сигналы от соответствующих подсистем, с помощью которых обеспечивают стабилизацию режимов работы печей. Выходные сигналы регуляторов 11 подачи мазут," управляют положением исполнительных механизмов 1ч. жимов, вырабатывают сигня.п, няпряв.ченные на соответствующее изменение расходов мазута в топки печей. Для повышения быстродеиствия и качества регулирования системы целесообразно изменение расхода мазута осуществлять не дожидаясь реакции подсистем стабилизации и ня указанное изменение расхода бикарбоната натрия, что може-. быть реализовано, í".ïðèìåð, путем подачи на один из входов регуля— тора 8 сигнала, пропорционального расходу бикарооната натрия в барабан данной печи от датчика 3 расхода.

Пример 1 (ведущий потокмазут)„ Отделение кальцинации включает три содовые печи. На отделение задана общая нагрузка по бикарбонату натрия 45000 кг/ч. При этом в начальный момент времени установлены следующие значения расходов бикярбоната натрия на каждую из печей". 13000, 15000 и 17000 кг/ч. В топках первой, второй и третьей печей подают соответственно 450, 550 и б50 кг/ч мазута. При этом масштабированные значения удлинений барабанов содовых печей составляют 0,112;

О, 115, О, 118 м.

Таким образом, в момент включения системы заданное значение общей нагрузки отделения кальцинации по бикарбонату натрия равно фактическому значению суммарной нагрузки, а масштабированные значения удлинений барабанов содовых печей отличаются по величине. После включения в работу системы управления на выходе блока вычисления среднего значения удлинения появляется сигнал, соответствующий среднему для всех печей значению мясштабированных удлинений барабанов (0Ä 115 м). Поскольку это значение больше чем 0,112 и меньше 0,118, .то промежуточные регуляторы 13 вырабатывают сигналы на увеличение подачи мазута в топку первой печи и уменьшение в топку третьей. В результате

"-того происходит выравнивание зна.ений удлинений барабанов для всех печей, а также изменение расходов бикарбоната натрия .на каждую из пеей в соответствии с изменением расходов мазута и сигналами, поступающими от подсистем стабилизации режимов работы печей. После завершения переходных процессов в системе на

1212947 каждую из печей устанавливают следующие расходьэ бикарбоната натрия;

14 100, 14800 и 16100 кг/ч.

Расходы мазута в топках первой, второй и третьей печей составляет соответственно 480, 540; 615 кг/ч, удлинения барабанов всех содовых печей 0,114 м.

Таким образом, в результате функ —. ционирования системы общая нагрузка отделения кальцинации по бикарбонату натрия не изменилась и осталась равна заданной, а суммарный расход мазута в топках печей составляет

1635 кг/ч, тогда как при такой же нагрузке отделения при управлении по известному способу суммарный расход мазута 1650 кг/ч.

Через один час общий расход бикарбоната натрия на отделение кальцинации увеличивается на 1000 кг/ч.

На общий регулятор 5 поступает задающий сигнал, соответствующий расходу бикарбоната натрия 46000 кг/ч.

На выходе общего регулятора появляется сигнал рассогласования между фактической суммарной нагрузкой (45000 кг/ч) и заданной нагрузкой (46000 кг,/ч), который вызывает увеличение сигнала, задающего удлинение барабанов печей и увеличение . расходов мазута в топку каждой печи, а также увеличение расходов бикарбоната натрия на каждую печь в соответствии с изменением расхода мазута и сигналами, поступающими от подсистем стабилизации качества соды и уровня материала в барабане печи.

Поскольку характеристики аппаратов

Ю различны, то для выравнивания значений удлинений по всем аппаратам реализованы различные приращения рас. ходов мазута и бикарбоната натрия на каждую из печей, в результате чего расходы бикарбоната натрия составляют 14300, 15200 и 16400 кг/ч, а расходы мазутана первуюпечь 49! кг/ч, на вторую 556 кг/ч и на третью 628 кг/ч.

Удлинения барабанов каждой печи равны

0,1!5 и. Суммарный расход мазута на отделение кальцинации 1675 кг/ч. При таком же суммарном расходе бикарбоната натрия на отделение кальцинации при управлении по известному способу общий расход мазута составляет

1690 кг/ч.

Пример (ведущий поток бикарбонат натрия). Отделение кальцинации включает 3 содовые печэ . На отде |ение задана общая нагрузка по бикарбонату натрия, равная 45000 кг/час, При этом в начальный момент времени были устаноглены следующие значения расходов бикарбоната натрия на каждую из печей: 13000; 15000 и

17000 /

В топки первой, второй и третьей печей подают соответственно 450, 550 и 650 кг/ч мазута. При этом масштабированные значения удлинений барабанов содовых печей составляют

0,11?; 0,115 и 0,118 м.

Таким образом, в момент включения системы управления заданное значение общей нагрузки отделения кальцинации по бикарбонату натрия равно значению фактической суммарной нагрузки отделения, а масштабированные значения удлинений барабанов содовых печей отличаются го величине. После включения системы на выходе блока вычисления среднего удлинения появляется сигнал, соответствующий среднему для всех печей значению масштабированных удлинений барабанов (0,115 м), Поскольку это значение больше чем 0,112 и меньше 0,118„ то промежуточньie регуляторы 13 вырабатывают сигналы на увеличение подачи бикарбоната натрия н барабан первой печи к уменьшение подачи бикарбоната натрия в барабан третьей печи. В результате этого происходит выравнивание значений удлинений барабанов для всех печей, а также изменение расходов мазута в топках печей в соответствии с изменениями расходов бикарбоната натрия и сигналами, поступающими от подсистем стабилизации режимов работы печей. После завершения переходных процессов в системе на каждую из печей устанавливают следующие расходы бикарбоната натрия: 14100; 14800 и 16100 кг/ч.

Расходы мазута в топках первой, второй и третьей печи составляют соответственно 480; 540, 615 кг/ч; удлинения барабанов содовых печей О, 114 м.

Таким образам, н результате функционирования системы обшая нагрузка отделения кальцинации по бикарбонату натрия остается равна заданной, а суммарный расксд мазута в топке пе1212947

20 чей составляет 1635 кг/ч, тогда как при такой же нагрузке отделения при управлении по известному = ïîñ:îáó суммарный расход мазута 1650 кг/ч.

Через один час заданное значение общего расхода бикарбоната натрия на отделение кальцинации увеличивается на 1000 кг/ч. На общий регулятор поступает сигнал, соответствующий расходу бикарбоната натрия

46000 кг/ч. На выходе общего регулятора появляется сигнал рассогласования между фактической суммарной нагрузкой (45000 кг/ч) и заданной нагрузкой (46000 кг/ч), который вызывает увеличение сигнала, задающего удлинение барабанов печей и увеличение расходов бикарбоната натрия на каждую печь, а также расходов мазута в соответствии с изменением расхода бикарбоната натрия и сигналами, поступающими от подсистем стабилизации качества соды. Поскольку характеристики аппаратов различны, то для выравнивания значений удлинений всех аппаратов реализованы различные приращения расходов бикарбоната натрия и мазута на каждую из печей,„ в результате чего расходы бикарбоната натрия составляют 14300, 15200 и 16400 кг/ч, а расходы мазута на первую печь 491 кг/ч, на вторую

556 кг/ч и на третью 628 кг/ч. Удлинения барабанов всех печей равны

0„115 м. Суммарный расход мазута на отделение кальцинации 1675 Kl /÷.

При таком суммарном значении расхода бикарбоната натрия на отделение кальцинации при управлении по известному способу общий расход мазута составляет 1690 кг/ч.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа по сравнению с изветным состоят в снижении расхода мазута на отделение кальцинации за счет обеспечения субоптимального распределения нагрузки по содовым печам.

1212947

Составитель Г. Огад>канов

Техред М.Пароцай

Корректор О, Луговая

Редактор H. Бланар

Подписное

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

Заказ 716/31 Тираж 452

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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