Способ автоматического регулирования расхода бикарбоната натрия в аппараты кальцинации содового производства

Способ автоматического регулирования расхода бикарбоната натрия в аппараты кальцинации содового производства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам автоматического регулироваш1я расхода материала в технологические аппараты, связанные общим конвейером раздачи, и может быть использовано в химичес

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4169647/23-26 (22) 29.12.86 (46) 07.07.88. Бюл. Ф 25 (72) А.Я. Мещеряков и Б.А. Топерман (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .1(205108, кл. G 05 D ll/04, 1967.

Авторское свидетельство СССР

N 737925, кл. G 05 D Il/04, 1980. (5I) (: 0I D G 05 D 27/00 (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА BHKAPBOHATA НАТРИЯ В

АППАРАТЫ КА31ЬЦИНАЦИИ СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА (57) Изобретение относится к способам автоматического регулирования расхода материала в технологические аппараты, связанные общим конвейером раздачи, и может быть использовано в химичес1 ) () 7 ч (> г) )де k

) 10 положения плужков °

30 нием

1

"к где Г1„ имеет нид

) 4 кхк 1

) ) к-Т к- -( к-Е

"х+1 I

K+/ где п

butt ttputntttt))ettttt)c«t ti ttp»;)teтомлтизлИ»и транспортировки биклрбонлтл натрия в клльц»»агоры в производстве соды.

Целью изобретения является повьпнение точности регулирования расхода„ Схе— ма регулирования содержит апплрать) l кальцинвции, связанные общим конвейером 2 рлздлчи, длтчики (Д)3 расхода

Изобретение относится к способам лвтомлтическогn регулирования pacxojt;) матер»ллл н гехнологические аи (ар:i гы, сня з лнные общим конвейером раз- 5 дачи, и может быть использовано в хи))ической иромьпплеиности при лнтомати«лции транспортировки бикарбоната натрия в клльцинаторы в производстве соды.

Цель изобретения — повышение точности регулирования расхода.

На чертеже представлена схема ав— томат ического регулирования, реализующая данный способ. 15

Группа последовательно стоящих ап— паратов 1 кальцинлции связана общим конвеиером 2 раздачи, с которого происходит распределение бикарбоната натрия по аппаратам. Система регулиро20 нания содержит датчики 3 расхода материала, вычислительные блоки 4, регуляторы 5, блоки б запаздывания, устройство 7 измерения общей нагрузки аппаратов, блоки 8 запаздывания, ис— полнительные органы 9, плужки 10 для

° срезания материала с конвейера, блоки ll масштабирования и датчики 12

Алгоритм регулирования расхода определяется полученными соотношениями.

Модель процесса дозиронания н 1-й аппарат при условии, что объект у»вЂ 35 рлвления на практике хорошо описывается звеном чистого запаздывания, ь);) I «()и,) I ) в) I tlt«)ttl ) t It ttt It б))! )ки ре(уля t opt, з, ()t«)t(» (h) б злилздыил»»я, ус l t) )lt t t но 7 измерен»я общей пл) рузки лп)(аратов, h 8 злилздынлиия, и«поли»тельные органы 9, »лужки 10 для срезания ма герилла с конвейера, Б 11 масштабирования и Д 12 положе— иия плужков. 1 ил. текущее время; время чистого запаздынания между выдачей управляющих воздействий и изменениями расхода сыпучего материала; с — время транспортирования материала- по общему конвейеру раздачи между i — 1 и i-м аппаратами (принято одинаковым для всех аппаратов); з массовый расход материала в i-й аппарат;

1 х — управляющие воздействия на

К исполнительный орган, регулирующий положение плужка в i-й аппарат, а„ вЂ” параметры модели.

Для достижения заданного значения расхода материала в i é аппарат регулятор реализует следующее соотношение . (2) где у — заданное значение расхода материала в i-й аппарат.

Способ распределения нагрузки между аппаратами определяется соотноше= Г1.у,г - >г (3) коэффициенты масштабирования, которые для полного распределения общей нагрузки у" иа технологические к ап»араты подчиняются равенству

))- ) (4)

i=о общее количество аппаратов, 1407906

Таким образом, перераспределение общей нагрузки между аппаратами осуществляется изменением коэффициентов масштабирования в соответствии с (4), а изменение заданных значений расхода материала, путем изменения общей нагрузки в соответствии с (3)

При значительных неизмеримых возмущениях потока сыпучего материала на общем конвейере раздачи справедливо обобщение модели (1), »

i «-!

Ук+с акхк 1зкx -„+ 1! +,, где Ь„ — параметр, в общем случае от.личающийся от а „» к -«<.

1 „- случайные возмущения.

Регулятор и в этом случае реализует соотношение, подобное (2) °

15

20 (6) ° 1 а„= г(У вЂ” Ук )хк 1 в(у — у„)х„

b11 к где s r — параметры процедуры идентификации.

Алгоритмы идентификации приведены в непрерывной форме для реализации 35 на аналоговых элементах. При реализации способа регулирования на цифровых (дискретных) элементах все приведенные уравнения остаются справедливыми и без затруднений представ- 40 ляются в дискретной форме.

Для улучшения качества идентификации при изменении изменяют параметры моделей (1) и (5) в соответствии с формулами

o6ui

Ук-с - «)Г

45 ю ! к-!

oe«!!. уК- iГ

У оа««!. !!- (i - ) (8)

bg= b, о6щ к- 7 !

Способ осуществляют следующим образом.

С общего конвейера 2 раздачи бикарбонат натрия непрерывно срезается в аппараты плужками 10 расположенными веерообразно для осуществления необНестационарность потока сыпучего материала на .общем конвейере разда- 25 чи компенсируется корректировкой параметров моделей (1) и(5) на основе процедур .идентификации ходимого захвата материала и соо гветствии с заданным зпа«енп!м расходов в аппараты кальци««апии, Поспе сре«ания с конвейера 2 материал попадает на датчики 3 массового расхода, где формируются сигналы, ггро— порциональные расходу материала в ап— параты, а затем попадает в аппараты 1.

Выходные сигналы с датчиков 3 поступают в вычислительные бпоки 4, куда также поступают заданные значения расходов бикарбоната в аппараты 1 с выходов блоков ll масштабирования. Кроме того, на вычислительные блоки 4 поступают сигналы, пропорциональные положениям плужков 10, с датчиков 12 положения плужков для предыдущего и данного аппаратов 1, причем с предыдущего контура регулирования они лов ступают с запаздыванием, равным времени транспортиг«ования материала между аппаратами, реализуемыь! через блоки 6 запаздывания.

Вычислительные блоки 4 выполняют функцию идентификации параметров модели процесса дозированпя в аппаратьi, что позволяет повысигь точность регулирования при нестаппонарности параметров объекта управления.

Параметры модели поступают с вычислительных блоков 4 на регуляторы 5, определяющие регулирующие взаимодействия на исполнительные органы 9, изменяющие положение плужков 10.

Кроме того, на регуляторы 5 поступают сигналы, пропорциональные заданному значению расхода материала в аппараты 1 с блоков 11 масштабирования, а также сигналы, пропорциональ— ные положению плужков 10 с предыдущих контуров регулирования через блоки 6 запаздывания.

Устройство 7 измерения общей нагрузки определяет нагрузку аппаратов.

Блоки 8 запаздывания служат для синхронизации распространения изменения нагрузки на общем конвейере 2 раздачи с изменением задания по нагрузке на отдельные аппараты 1.

Блоки ll масштабирования позволяют распределить материал между аппаратами 1 полностью и пропорционально устанавливаема«ми коэффициентам. При необходимо TH H«ìånåíèÿ нагрузки на аппараты (лерер «ñпределение нагрузок) чказанные коэффг«циенты в блоках 1! изменяются °

1ч07906

Описание функционирования системы регулирования для двух соседних контуров регулирования (в предыдущий и последующий по ходу движения конвей5 ера аппараты) достаточно для описания функционирования всей системы в целом. Исключение составляет лишь регулирования расхода в первый по ходу движения конвейера аппарат, 10

JIocKoJIbKó для него нет предыдущего аппарата. В этом случае регулирование осуществляется без учета предыдущих контуров регулирования.

При постоянной общей нагрузке на 15 аппараты 1 и постоянных заданных значениях расхода материала в аппаратах процесс дозирования происходит в установившемся режиме. Изменение общей нагрузки или перераспределение нагруэ-20 ки между аппаратами 1 является основными причинами, которые вызывают переходные процессы в системе регулирования и процесс доэирования. Причем переходные процессы в системе регули- 25 рования приводят через исполнительные органы 9 к изменению положения плуж— ков 10 °

Для осуществления согласованной работы контуров регулирования опреде- 30 ляют положение плужков 10 относительно направления движения конвейера 2, например, с использованием датчиков 12 положения плужков в виде динамометpos, жестко закрепленных одним концом за пределами конвейера 2 и вторым концом, прикрепленным к плужкам 10.

Заданные значения расходов материала в аппараты .1 с выходов блоков 11 масштабирования поступают на вычисли- 40 тельные блоки 4, куда одновременно поступают сигналы, пропорциональные положениям плужков 10, с датчиков 12 положения плужков для предыдущего и данного аппаратов 1, причем с преды- 45 дущего контура регулирования они поступают с запаздыванием, равным времени транспортирования материала между аппаратами, реализуемым через блоки 6 запаздывания, 50

По сумме сигналов, пропорциональных заданному значению расхода материала в данный аппарат 1 в текущий

;юмент времени и сформированному зна- 55 чению положения плужков 10 в предыду-щий аппарат 1 н момент времени, рав— ный разности текущего времени и времени транспортирования материала от предыдушего до данного аппарата, формируют регулирующие воздействия на плужки !О для каждого аппарата 1.

Перераспределение общей нагрузки аппаратов между аппаратами 1 осуществляется последовательным изменением коэффициентов в блоках 11 масштабиро1 вания, начиная с блока 11 масштабирования для первого аппарата 1 по ходу движения конвейера, в который изменяют нагрузку, и заканчивая последним.

Изменение нагрузки в аппараты 1 осуществляется с запаздыванием относительно изменения заданного значения расхода материала в первый аппарат 1, в который изменяют нагрузку, равным времени транспортирования материала между первым аппаратом и аппаратом, в который изменяется нагрузка.

Изменение заданных расходов материала в аппараты 1 обрабатывается регуляторами 5, которые вырабатывают

1 новые регулирующие воздействия на исполнительные органы 9, изменяющие положения плужков 10 на общем конвейере 2 раздачи.

Изменение общей нагрузки на аппараты измеряется посредством устройства 7 измерения общей нагрузки. Новые заданные значения расхода материала в аппараты через блоки 8 запаздывания и блоки 11 масштабирования появляются на входах регуляторов 5 (последовательно во времени) и реализуются через исполнительные органы 9 и плужки 10.

Регулирование расхода осуществляется с общего ленточного конвейера раздачи в пять параллельно работающих аппаратов отделения кальцинации. Время транспортирования бикарбоната натрия между аппаратами на конвейере

10 с. Время чистого запаздывания между выдачей регулирующих воздействий на плужки и изменением расхода B аппарат 5 с.

Для измерения массового расхода бикарбоната в каждый аппарат используются лотковые расходомеры, принцип действия которых основан на измерении энергии свободно падающего бикарбоната натрия и преобразовании ее в унифицированный пневматический сигнал 0,2-1 кгс/см

Для измерения положения плужков используются пружинные динамометры, оснащенные преобразователем усилие— пневматический сигнал (0,2-1 кгс/см )

1407906

Т вЂ” 5 с г»

T=55c

Т90с у = 0,12 кг/c у 0,39 кг/с, у « 0,33 у = 0,25 кг/с; кг/с, Т вЂ” 135 с

Т 135 с

5 у5= 0,96 кг/с; этом случае у 0,12 равны кг/с, л

Т 5с

Т 40 с

Т =56 с

T--91 с

Т - 135 с

5 уг= 0,48 кг/с, уз 0,48 кг/с, у = -0,64 кг/с;

y5=-0,96 кг/с;

Заданное значение расхода бикарбоната натрия в аппарат определяется путем умножения унифицированного пневматического сигнала от измерителя общей нагрузки на коэффициент масштабирования, при этом заданное значение расхода получается также в формуле унифицированного пневматического сигнала 0,2-1 кгс/см г

Исходное состояние системы дозирования бикарбоната натрия во всех примерах одинаковое: расход бикарбоната натрия на общем конвейере (общая нагрузка) составляет 20 кг/с, что 15 соответствует выходному сигналу изменителя общей нагрузки 0,8 кгс/см распределение нагрузок между аппаратами равномерное, т.е. заданные значения расходов в каждый аппарат со- 20 ставляют у = 4 кг/с.п 0,8 кгс/см (i = 1,5).

Положение плужков с первого по четвертьпл определяется сигналами с датчиков положения х, i = 1,4.

25 х = 0,3 кгс/см х = 0,4 кгс/см х = 0 5 кгс/см х = 0,6 кгс/см

-4 г 30

Расход бикарбоната в аппараты составляет у = 4 + 0,12 кг/с и 0,8 + л

«+ 0,018 кгс/см и соответствует, в пределах погрешности регулирования, заданному.

При постоянной общей нагрузке и постоянных заданных значениях расходов в аппараты расходы в аппараты неизменны и процесс дозирования íà- 40 ходится в стационарном состоянии. Нарушение указанных условий ведет к нестационарности процесса дозирования ° в результате чего расходы в аппараты перестают быть равными задан- 45 ными значениям, а затем в результате работы регуляторов возвращаются к ним, Пример 1 (по известному способу). Общая нагрузка остается неизменной, а заданные значения расходов устанавливаются равными этом контуры регулирования осуществляют регулирование расходов в аппараты независимо и несогласованно во времени. В результата регулирования процесс дозирования через некоторое время снова перейдет в стационарное состояние. Точность дозирования (регулирования) в i-й аппарат определяется принятыми в теории регулирования показателями: максимальным рассогласованием заданного и текущего расходов У1 в нестационарном режиме; временем перевода процесса дозирования в стационарное состояние Т

Для примера 1 указанные показатели имеют вид

Пример 2 (по известному способу). Соотношение заданных значений расходов в аппараты неизменно, а общая нагрузка изменяется в сторону увеличения до 24 кг 0,92 кгс/см . Заданные значения расходов изменяются в соответствии с известным способом одновременно и становяТся равными

4,8 кг/с - 0,92 кгс/см .

Регулирование процесса дозирования независимыми контурами регулирования после переходных процессов переведет его в стационарное состояние.

Показатели точности дозирования в

Пример 3. Общая нагрузка остается неизменной, а заданные значения расходов устанавливаются равныу

В соответствии с известным способом изменение заданных значений нагрузок происходит одновременно. При у

-3 у

3 кг/с 0,65 кгс/см

5 кг/с 0,95 кгс/см у = у 4 кг/с 0,8 кгс/см 55

При этом в соответствии с предлагаемым способом изменение заданных

-л

Уа = у

3 кг/с 0,65 кгс/см

5 кг/с 0,95 кгс/см

2 у = у = 4 кг/с "0,8 кгс/см

1407906

l0 значений нагрузок в аппараты происходит с учетом полного распредепения общей нагрузки по формуле (4), s.e. сначала изменяется задание в первый аппарат, а через 20 с — задание в третий аппарат. Кроме того, согласованные функционирования контуров ре— гулирования ведут к следующему: изменение задания по нагрузке на первый )p аппарат ведет к тому, что первый контур регулирования путем изменения положения первого плужка начнет отра— батывать новое задание. В результате плужок займет положение, обеспечива- 15 ющее меньший захват материала с конвейера, причем новому положению соответствует сигнал датчика положения плужка х " = 0,275 кгс/см .

Количество бикарбоната натрия на конвейере после первого плужка возрастет на 1 кг/с; и через 10 с возросшее количество материала начнет поступать в область захвата материала с ленточного транспортера вторым 25 плужком. Б это же время во второй контур регулирования поступает определенное 10 с назад положение первого плужка, что ведет к выработке регулирующего воздействия, уменьшающе- 3р го захват материала вторым плужком.

При постоянном заданном расходе материала во второй аппарат текущий расход материала остается неизменным в результате изменения положения вто рого плужка, которому соответствует сигнал второго датчика положения плужка х = 0,325 кгс/см .

Количество бикарбоната натрия на конвейере после второго плужка возрас-40 тет на 1 кг/с и через 20 с после начала изменения заданий возросшее количество материала начнет поступать в облвсть захвата материала с ленточного -.ðÿícrroðòåðà третьим плуж- 45 ком. В это же время в третий контур регулирования поступает определенное 10 с назад положение второго плужка. Поскольку заданное эначе— ние расхода в третий аппара r возрастает, а положение второго плужка 10 с назад соответствует уменьшенный сигнал, то положение третьего плужка не изменится в результате регулирования и текущий расход материала в аппарат

55 возрастет и станет равным заданному.

Поскольку положение третьего плуж— ка не измени;вась и заданное значение расхода в гвергый аппарат постоян— но, не изменилось и количество материала на конвейере после него и остается неизменным положение четвертого плужка. Ilo тем же причинам остается неизменным положение пятого плужка.

Показатели точности дозирования в -rroM случае равны у х 0,12 кг/с, Т = 5 с, причем являются одинаковыми для всех аппаратов.

Пример 4. Соотношение заданных значениИ расходов в аппараты неизменно, а общая нагрузка изменяется в сторону увеличения до 24 кг"- 0,92 кгс/см . Заданные значения рас- ходов изменяются в соответствии с предлагаемым способом при условии, что точка измерения общей нагрузки находится непосредственно перед первым аппаратом, следовательно значения расходов в первом аппарате изменяются сразу, во втором — через 10 с, в третьем — через 20 с, в четвертом— через 30 с, в пятом — через 40 с.

Заданные значения расходов в аппараты равны у = 4,8 кг/с 0,92 кгс/см

Таким образом, синхронизировано распространение новой общей нагрузки по конвейеру с распространением новых заданий по расходу материала в аппараты. Б результате первый плужок сразу же после изменения общей нагрузки, не изменяя его положения, снимает с конвейера заданное количество бикарбоната натрия. Через

10 с возросшее количество бикарбопата натрия приходит в область захвата материала с конвейера вторым плужком и в это же время увеличится задание по нагрузке на вторую печь ° Так как положение первого плужка не изменяется, то и второй беэ изменения своего положения снимает с конвейера заданное количество бикарбоната натрия. Аналогично работают и последующие контуры регулирования.

При этом точность дозирования определяется следующимц характеристиками. у О 12 кг/с; Т = 5 с.

Как видно из приведенных примеров, при регулировании по известному способу отклонение текущего значения расхода от заданного составляет 0,120,96 кг/с, что соответствует 3-247 абсо.уютного значения расхода, а при регулировании по предлагаемому способу отклонения текущего значения

1 q0 l 106

Составитель Г. Огаджанов

Техред M.Äèäûê Корректор И. Муска

Редактор Н. Рогулич

Заказ 3269/25 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул ° Проектная, 4 ю расхода от заданного составляет

О, 12 кг/с, т.е. 307. абсолютного значения расхода °

Кроме того, время переходного про5 цесса снижается с 45-135 до 5 с.

Таким образом, предлагаемый способ автоматического регулирования существенно повышает точность дозирования в нестационарных режимах работы от- 10 деления кальцинации, которые являются по объему занимаемого времени его основными режимами работы.

Формула изобретения 15

Способ автоматического регулирования расхода бикарбоната натрия в аппараты кальцинации содового производства, связанные общим конвейером пода- 20 чи бикарбоната натрия, включающий регулирование расхода пикарбоната нат.— рия в каждый аппарат изменением положения плужков для < резания бикарбоната натрия с общего конвейера в данный аппарат, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования расхода, дополнительно измеряют общий расход бикарбоната натрия и изменяют положение плужков в каждом аппарате прбпорционально общему расходу бикарбоната натрия, расходу бикарбоната натрия в данный аппарат и положению плужка предыдущего аппарата с коррекцией по времени транспортирования бикарбоната натрия от места измерения общего расхода бикарбоната натрия до данного аппарата и времени транспортирования бикарбоната натрия от предыдущего до данного аппарата.