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 автоматическому регулированию расхода материала в технологические аппараты, связанные общим конвейером раздачи,и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации транспортировки бикарбоната натрия в кальцинаторы при производстве соды. Целью изобретения является повьпнение точности регулирования расхода. Схема реализации способа содержит последовательно расположенные аппараты 1 кальцинации, связанные общим конвейером 2 раздачи, датчики 3 расхода материала, вычислительные блоки 4, регуляторы 5, блоки (Б) 6 запаздывания , устройство 7 измерения общей нагрузки аппаратов, Б 8 запаздывания, исполнительные механизмы 9, плужки 10 для срезания материала с конвейера, Б 11 масштабирования и сумматоры 12. 1 ил. Q СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4169646/23-26 (22) 29.12.86 (46) 23.07. 88. Бюл. Ф 27 (72) А.Я. Мещеряков и .Б.А. Топерман (53) 66.012.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 205108, кл, G 05 )D 11/04, 1967.

Авторское свидетельство СССР

N 737925, кл. С 05 D 11/04, 1980. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА БИКАРБОНАТА НАТРИЯ В

АППАРАТЫ КАЛЬЦИНАЦИИ СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию расхода материала в технологические аппараты, связанные общим конвейером раздачи,и

„„Я0„„1411282 А1 (51) 4 С 01 D G 05 D 27/00 может быть использовано в химической промышленности при автоматизации транспортировки бикарбоната натрия в кальцинаторы при производстве соды.

Целью изобретения является повышение точности регулирования расхода. Схема реализации способа содержит последовательно расположенные аппараты 1 кальцинации, связанные общим конвейером 2 раздачи, датчики 3 расхода материала, вычислительные блоки 4, регуляторы 5, блоки (Б) 6 запаздывания, устройство 7 измерения общей нагрузки аппаратов, Б 8 запаздывания, исполнительные механизмы 9, плужки 10 для срезания материала с конвейера, Б 11 масштабирования и сумматоры 12.

1 ил.

14 l 1282

Изобретение относится к автоматическому регулированию расхода материала в технологические аппараты, связанные общим конвейером раздачи и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации тран-спортировки бикарбоната натрия в кальцинаторы при производстве соды.

Целью изобретения является повыше-10 ние точности регулирования расхода.

На чертеже представлена схема автоматического регулирования, с помощью которой реализуется данный способ.

Схема содержит пять последователь-15 но стоящих аппаратов 1 кальцинации, связанных общим конвейером 2 раздачи, с которого происходит распределение бикарбоната натрия по аппаратам, датчики 3 расхода материала, вь|числительные блоки 4, регуляторы 5, блоки

6 запаздывания, устройство 7 измерения общей нагрузки аппаратов, блоки

8 запаздывания, исполнительные механизмы 9, плужки 10 для срезания ма- 25 териала с конвейера, блоки 11 масштабирования и сумматоры 12.

Алгоритм регулирования расхода оп— ределя ется полученными соотношениями.

Модель процесса дозирования в i-й аппарат при условии, что объект управления на практике описывается звеном чистот запаздывания, имеет вид з1 х k

1 t °

35 т (1) у, = а1х у1

° ° ° ° а ° °

1-1 у = zi z1 ь у "1 (p >Q)

k+< ) i

i=1

40 где k — текущее время;, время чистого запаздывания между выдачей управляющих воздействий и изменениями расхода сыпучего материала; время транспортирования материала по общему конвейеру раздачи между i-1 и i-м àïïàратами (принято одинаковым для всех аппаратов); у — массовый расход материала в

1 50

i-й аппарат;

x — управляющие воздействия на

k исполнительный орган, регулирующий положение плужкового с бра сывателя в i-и аппарат:

55 а — параметры модели.

Для достижения заданного значения

I расхода материала в i-й аппарат у регулятор реализует следующее соотношение (2) Способ распределения нагрузки между аппаратами определяется соотноше" нием оВщ

1, 1 1, (; 1) (3) 1 где М вЂ” коэффициенты масштабирования, которые для полного распределения общей нагрузки у < на технологические аппараты, подчиняются равенству

П-1

1=0 (4) а = г(у, — у„)х1„ г — паРаметр процедуры идентификации.

Алгоритм идентификации приведен в непрерывнюй форме для реализации на аналоговых элементах. При реализации способа регулирования на цифровых (дискретных) элементах все описанные уравнения справедливыми и без затруднений представляются в дискретной форме.

С целью улучшения качества идентификации при изменении общей нагрузки у щ изменяют параметры модели (i) в о6 ц

jc соответствии с формулой

of ul (1-1 ) а — а (6)

k 1с1 у

4 -1"

Способ осуществляют следующим образом, С общего конвейера 2 раздачи бикарбонат натрия непрерывно срезается где n — общее количество аппаратов.

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 или коэффициентов масштабирования в соответствии с (3).

Нестационарность потока сыпучего, материала на общем конвейере раздачи компенсируется корректировкой параметров модели (l):

1411282 плужками 10 для срезания материала с общего конвейера, расположенными веерообразно для осуществления необходимого захвата материала в соответствии с заданным значением расходов в аппараты 1 кальцинации. После срезания с конвейера 2 материал попадает на датчики 3 массового расхода, где формируются сигналы, пропорциональные 10 расходу материала в аппараты, а затем пааадает в аппараты 1. Выходные сигналы с датчиков 3 поступают в вычислительные блоки 4, куда также поступают заданные значения расходов бикарбо-15 ната в аппараты 1 с выходов блоков 11 масштабирования ° Кроме того, на блоки 4 подают сигналы с выходов регу.ляторов 5.

Вычислительные блоки 4 выполняют 20 функцию идентификации параметров модели процесса дозирования в аппараты 1, что позволяет при регулировании применять принцип адаптации, позволяющий повысить точность регулирования 25 при нестационарности параметров объема управления. Параметры модели поступают с вычислительных блоков 4 на регуляторы 5, определяющие регулирующее воздействие на исполнительные механиз-З0 мы 9, изменяющие положение плужков 10.

Кроме того, на регуляторы 5 поступают сигналы, пропорциональные заданному значению расхода материала в аппараты 1, с блкоов 11 масштабирования, а также сигналы через блоки 6 запаздывания с сумматоров 12 которые осуще-ствляют формирование сигналов, пропор» циональных расходу материала в предыдущие аппараты, причем каждый из 4р указанных расходов взят в момент времени, равный разности текущего времени и времени транспортирования мате -. риала от рассматриваемого предыдущего аппарата, в который происходит до- 45 зирование. Это реализуется .суммированием в сумматорах 12 сигналов с выходов датчиков 3 расхода и сигналов с предыдущих сумматоров 12, пропущенных через блоки 6 запаздывания. 5О

Устройство 7 измерения общей нагрузки аппаратов определяет нагрузку аппаратов 1, которая после прохождения через блоки 8 запаздывания и блоки масштабирования преобразуется в заданные значения массового расхода в аппараты 1. Блоки 8 запаздывания служат для синхронизации распространения изменения нагрузки на общем конпейере 2 раздачи, а следовательно, и изменения задания па общую нагрузку аппаратов с иэмепением задания по нагрузке на отдельные аппараты 1. Время запаздывания в каждом иэ блоков 8 равно времени транспортирования материала между двумя соседними аппаратами 1. Блоки 11 масштабирования позволяют распределить материал между аппаратами полностью и пропорционально установленным коэффициентам. При необходимости изменения нагрузки íà аппараты (перераспределения нагрузок), указанные коэффициенты в блоках 11 изменяются.

Описание функционирования системы регулирования для двух соседних контуров регулирования (в предыдущий и последующий по ходу движения конвейера аппараты 1) достаточно для описания функционирования всей системы в целом. Исключение составляет лишь регулирование расхода в первый по ходу движения конвейера аппарат, поскольку для него нет предыдущего аппа рата. В этом случае регулирование осуществляется без учета предыдущих контуров регулирования °

При постоянной общей нагрузке на аппараты и постоянных заданных значе ниях расхода материала в аппараты процесс дозирования находится в установившемся режиме. Изменение общей нагрузки или перераспределение нагрузки между аппаратами 1 являются основными причинами, которые вызывают переходные процессы в системе регулирования и процессе дозирования. Существует зависимость между изменением положения плужка 10, регулирующего расход бикарбоната в данный аппарат, и суммарным расходом бикарбоната в предыдущие аппараты в предыдущие моменты времени, Эта зависимость определяет функцию регулятора 5, который по сумме заданного расхода бикарбоната в данный аппарат и суммарного расхода бикарбоната в предыдущие аппараты, определенные в предыдущие моменты времени, разные разности текущего време% . ни и времени транспортирования бикарбоната от предшествующего до данного аппарата, определяет управляющие воздействия на исполнительный механизм 9.

Перераспределение общей нагрузки аппаратов между аппаратами осуществляется последовательным изменением коэффициентов в блоках 11 масштабиро1411282 6 вания, начиная с блока 11 масштабирования для первого аппарата 1 по ходу движения конвейера, в который изменяют нагрузку, и заканчивая последним.

Причем, изменение нагрузки в аппараты 1 осуществляется с запаздыванием относительно изменения заданного расхода материала в первый аппарат 1, в который изменяют нагрузку, равным вре- р мени транспортирования материала между рассмотренным первым аппаратом и аппаратом, в который изменяется нагрузка.

Изменение заданных расходов материала в аппараты 1 отрабатывается регуляторами 5, которые вырабатывают новые управляющие воздействия на исполнительные механизмы 9, изменяющие положения плужков 10 на общем конвейе-20 ре 2 раздачи. Изменение положения плужков 10, срезающих материал в пре- дыдущие аппараты. 1, ведет к изменению расхода в аппараты, фиксируемого датчиками 3 расхода. Сформированный в 25 сумматорах 12 сигнал, пропорциональный суммарному расходу материала в предыдущие технологические аппараты

1, попадает на регуляторы 5 (через блоки 6 запаздывания) в контуры регулирования расхода последующих аппаратов. Выходной сигнал сумматоров 12 косвенно отражает изменение положения потока материала на конвейере пссле срезающих в предыдущие аппараты 1

35 материал плужков 10 и, тем самым, его применение в контуре регулирования в последующий аппарат 1 повышает точность дозирования, так как движения срезающих плужков 10 согласованы во времени и по перемещению.

Изменение общей нагрузки на аппараты измеряется посредством устройства 7 измерения общей нагрузки. Новые заданные значения расхода материала в

45 аппараты 1 через блоки 8 запаздывания . и блоки 11 масштабирования появляются на входах регуляторов 5 (последовательно во времени) и реализуются через исполнительные механизмы 9 и плужки 10.

Способ поясняется следующими примерами.

Регулирование расхода осуществляется с общего ленточного конвейера

;раздачи на пять параллельно работаю— щих аппаратов отделения кальцинации.

Время транспортирования бикарбоната натрия между аппаратами на конвейере составляет 10 c . .Время чистого запаздывания между выдачей регулирующих воздействий на плужки и изменением расхода в аппарат составляет 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 уни" фицированный пневматический сигнал

О, 2-1 кгс/см .

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

Исходное состояние системы дозирования бикарбоната натрия во всех примерах одинаковое: расход бикарбоната натрия на общем конвейере (общая нагрузка) 20 кг/с 0,8 кгс/см, что соответствует выходному сигналу измери . теля общей нагрузки; распределение нагрузок между аппаратами равномер- . ное, т.е. заданные значения расходов в каждый аппарат у = 4 кг/с 0,8 кгс/см (i = 1,5), расход бикарбоната натрия в аппараты у = 4 О, 12 кг/с "0,8 +

<0,018 кгс/см (i = 1,5) и соответствует в пределах погрешности регулирования заданным расходам.

При постоянной общей нагрузке и постоянных заданных значениях расходов расходы в аппараты неизменны и процесс дозирования находится в стационарном состоянии. Нарушение укаэанных условий ведет к нестационарности процесса дозирования, в результате чего расходы в аппараты отклоняются от заданных значений, а затем в результате работы регуляторов возвращаются к ним.

Пример 1 (по известному способу). Общая нагрузка остается неизменной, а заданные значения расходов устанавливают: у"= 3 кг/с - 0,65 кгс/см ;, у = 5 кг/с 0,95 кгс/см ; у = óy = у = 4 кгс/с 0,8 кгс/см .

В соответствии с известным апо1 соб ам изменения зада нных з на че ний нагру э ок пр оисходя т одновреме нно, При этом контуры регулирования осущеf4f f 82 ствляют регулирование расходов в аппараты независимо и несогласованно во времени. В результате 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 расхо—

/ дов у; в нестационарном режиме; временем перевода процесса дозирования в стационарное состояние Т .

Для примера 1 указанные показатели 15 имеют следующий вид: у " 0,12 кг/с, T 6 с;

О, 39 кг/с; Т 56 с;

y 0,33 кг/с, Т а 90 с; у 0,25 кг/с, Т 135 с; 20 у 0,96 кг/с, Т 135 с, Пример 2 (по известному способу). Соотношение заданных значений расходов в аппараты неизменно, а общая нагрузка изменяется в сторону увеличения до 24 кг/с 0,92 кгс/см .

Заданные значения расходов изменяются в соответствии с известным способом одновременно и становятся равными: у. = 4,8 кг/с, 0,92 кгс/см . 30

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

Показатели точности дозирования в этом случае следующие:

Т 5с; т =40 с;

Т 56 с;

Т "- 91 c.Т " 135 с у О, 12 кг/с, у 0,48 кг/с, P -" 0,48 кг/с, у -0,64 кг/с, у -0,96 кг/с, 40

Пример 3 (по предлагаемому способу) . Общая нагрузка остается неизменной, а заданные значения расхо- 45 дов устанавливаются следующими: у = 3 кг/с " О, 65 кгс/см у = 5 кг/с 0,95 кгс/см ; у =у = у =Фк кг/с 0,8 кгс/см .

При этом в соответствии с предлагаемым способом изменение заданных значений нагрузок в аппараты происходит с учетом полного распределения общей нагрузки (формула (4) ), т.е. сна- 55 чала изменяется задание в первый аппарат, затем через 20 с — задание в третий аппарат. Согласованное функцио— нирование контуров регулирования ведет к тому, что после изменения за— дания по нагрузке на первый аппарат первый контур регулирования начнет егo отрабатывать путем изменения положения плужков для уменьшения захвата бикарбоната с конвейера. Расход бикарбоната в первый аппарат уменьшается на 1 кг/с и становится равен за- данному (а количество бикарбоната на конвейере увеличивается íà I кг/с) и через 10 с уменьшившиеся значения расхода поступят на второй контур регулирования. Это приводит к тому, что второй плужок в результате регулирования занимает положение, которое ведет к уменьшению захвата бикарбоната с конвейера, как раз в тот момент времени, когда возросшее количество бикарбоната на конвейера подойдет к области его захвата. При этом расход бикарбоната во второй аппарат останется равным заданному значению.

Количество бикарбоната натрия после второго аппарата возрастает на

1 кг/с и через 20 с, после начала изменения заданий возросшее количество бикарбоната поступает в область захвата бикарбоната с конвейера третьим плужком. В это же время в третий контур регулирования поступает сумма расходов в первый и второй аппараты, причем расходы взяты соответственно

20 с и 10 с тому назад. Поскольку сумма указанных расходов уменьшается на 1 кг/с, а задание на третий аппарат увеличивается на 1 кг/с, то третий плужок не изменяет своего по-. ложения. При этом расход в третий аппарат увеличивается на 1 кг/с и становится равным заданному.

Так как суммарный расход после третьего аппарата не меняется и заданные значения расходов в четвертый и пятый аппарат неизменны, то расходы в пятый и четвертый аппарат не меня ются .

Показатели точности дозирования в этом случае следующие: у 0,12 кг/с, Т1 5 с, причем являются одинаковыми для всех аппаратов.

Пример 4 (по предлагаемому способу) . Соотношение заданных значений расходов в аппараты неизменно, а общая нагрузка изменяется в сторо— ну увеличения до 24 кг/с 0,92 кгс/см .

Заданные значения расходов изменяются в соответствии с предлагаемым способом при уг.ловип, что точка измерения! 0

1411282

Фбрмулаиз обретения

Составитель Г. Огаджанов

Техред М.Дидык

Корректор М. Пожо

Редактор Н. Гунько

Заказ 3615/21 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул„ Проектная, 4 общей нагрузки находится непосредст- венно перед первым аппаратом, таким образом: в первый аппарат — сразу;

5 во второй аппарат через 10 с; в третий аппарат через 20 с; в четвертый аппарат через 30 с; в пятый аппарат через 40 с.

Заданные значения расходов в аппа- 10 раты: y = 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 аппара-1 ты. В результате согласованного действия контуров регулирования первый плужок, не изменяя своего положения, снимает с конвейера заданное количество бикарбоната натрия, так как ко- 20 эффициент пропорциональности (6) изменяется в 1,2 раза в соответствии с изменением задания в 1,2 раза. Через

10 с возросшее количество бикарбоната натрия приходит в область захвата би- 2 карбоната с конвейера вторым плужком, и в это же время увеличивается задание по нагрузке на вторую печь. Так как расход в первый аппарат 10 с тому назад увеличился в 1,2 раза, эа- 30 данное значение расхода во второй аппарат возрастает в 1,2 раза и коэффициент пропорциональности (6) возрос . тает в 1,2 раза, то положение второго плужка не изменяется. При этом расход З6 во второй аппарат становится равен заданному. Аналогичным образом функционируют и последующие контуры регулирования.

Точность дозирования определяется следующими характеристиками: у 0,12 кг/с, Т 5 с, и является одинаковой для всех аппаратов.

Как видно из приведенных примеров, б при регулировании по известному спо-. собу отклонение текущего значения расхада от ..заданного значения составляет 0,12-0,96 кг/с, то соответствует

3-247 абсолютного значения расхода.

При регулировании по заданному способу отклонение текущего значения расхода от заданного значения составляет 0,12 кг/с, т,е. 37. абсолютного значения расхода, и является одинаковым для всех аппаратов. Кроме того, длительность переходного процесса составляет 45-135 с по известному и 5 с по предлагаемому способу.

Таким образом, предлагаемый способ существенно повышает точность дозирования в нестационарных режимах работы отделения кальцинации, которые являются по объему занимаемого времени его основными режимами работы.

Способ автоматического регулирования расхода бикарбоната натрия в аппараты кальцинации содового производства, связанные общим конвейером подачи бикарбоната натрия, включающий регулирование расхода бикарбоната натрия в каждый аппарат изменением положения плужков для срезания бикарбоната натрия с общего конвейера в данный аппарат, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности регулирования расхода, дополнительно измеряют общий рааход бикарбоната натрия и изменяют положение плужков в каждом аппарате пропорционально общему расходу бикарбоната натрия, расходу бикарбоната натрия в данный аппарат, суммарному расходу бикарбоната натрия в предыдущие аппараты 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,