Система автоматизированного управления реактором периодического действия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Система автоматизированного управления реактором периодического действия, которая используется в целлюлозно-бумажной промышленности для управления сульфат-целлюлозным производством. Цель изобретения - повышение качества оптимального управления процессом делигнификации и упрощение системы управления. Система управления включает регулятор расхода пара, к блоку задания, регулятору подключены блоки выбора графика изменения задания в зависимости от прогноза вещества целлюлозы, регулятор также подключен к блокам коррекции задания по разности температуры в реакторе и конденсата пара. Новым в системе является подключение к блоку прогноза качества целлюлозы блоков коррекции по характеристикам размола целлюлозы, причем дополнительно к регулятору подключен блок коррекции по изменению температуры конденсата. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 D 21 С 3/02, 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4183036/31-12 (22) 16.01.87 (46) 30.07.89. Бюл. КР 28 (71) Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР и Киевский институт автоматики им. XXV съезда

КПСС (72) И.Ф.Кабанец, В.В.Иажура, В.Н.Скорик и А.Е.Степанов (53) 676.011 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 896133, кл. D 21 Г 7/12, 1981.,(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕАКТОРОИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО

ДЕЙСТВИЯ (57) Система автоматизированного управления реактором периодического действия, которая используется в целлюлозно-бумажной промышленности

Изобретение относится к системам автоматизированного управления процессами целлюлозного производства и может быть использовано для управления периодическим процессом сульфатной варки целлюлозы.

Цель изобретения — повышение качества управления процессом делигни-. фикации.

На чертеже изображена блок-схема системы автоматизированного управления реактором периодического действия.

Система содержит реактор 1 перио.дического действия, теплообменник 2, насос 3 подачи варочного раствора в

„.SUÄÄ 1497317 А 1

2 для управления сульфат-целлюлозным производством. Цель изобретения — по вышение качества оптимального управления процессом делигнификации и упрощение системы управления. Система управления включает регулятор расхода пара, к блоку задания, регулятору подключены блоки выбора графика изменения задания в зависимости . от прогноза вещества целлюлозы, регулятор также подключен к блокам коррекции задания по разности температуры в реакторе и конденсата пара. Новым в системе является подключение к блоку прогноза качества целлюлозы блоков коррекции по характеристикам размола целлюлозы, причем дополнительно к регулятору подключен блок коррекции по .изменению температуры конденсата. 1 ил..теплообменник, промежуточную емкость

4 целлюлозы, размалывающий аппарат

5 и его привод 6, датчики температуры 7 и 8 прямой и 9 обратной цирку-; ляции варочного раствора, блок усреднения 10, регулятор расхода 11 греющего пара, блок логики 12, блок задания 13 ряда температур в реакторе, первый таймер 14, .первый и второй блоки 15 и 16 селекции, блок нормирования 17, блок прогноза качества em@ целлюлозы 18, первое вычислительное устройство 19, первое реле 20, блок коррекции 21 прогноза качества целлюлозы, первый блок сравнения 22, первый блок дифференцирования 23, 3 149731 второе и третье вычислительные устройства 24 и 25, датчик 26 массы в промежуточной емкости 4, датчики температуры полуфабриката 27 до и 28 после размалывающего аппарата 5,пер= вый сумматор 29, блок определения степени помола 30, второй блок срав.нения 31, второе реле 32, третий блок сравнения 33, второй таймер 34, -10 делитель 35, преобразователь 36, дат"

-чик температуры конденсата пара 37, второй сумматор 38, анализатор 39, четвертый блок сравнения 40, третье реле 41, второй дифференциатор 42, пятый блок сравнения. 43, четвертое реле 44.

Система работает следующим образом.

Сигналы текущих значений темпера- 20 тур линий прямой и обратной циркуляций варочного раствора от датчиков

7-9 поступают в блок усреднения трех величин 10. Сигнал Т текущего сред1

Ср него значения температур в котле яв- 25 ляется переменной величиной для регулятора расхода (типа ПРЗ.24) греюще l o пара 11 в теплообменник 2. Регу4 лятор 11 изменяет степень открытия автоматического клапана на линии по- 30 дачи пара. Сигналы ряда величин заданий температуры, Т (t) С массы в

+ реакторе на время варки („,..., tg) поступают в регулятор через блок логики 12 (типа Р1Р.З) от блока зада.ния 13, в котором (на базе МК-46)

:реализуется следующее уравнение:, Т (й) = 175 СС3

-128,52 (С) (1,02 + р t2+ р t )

Сигналы текущего времени tl с интервалом 0,05 ч поступают от таймера 14.

"Сигналы величины коэффициентов и р выбора траектории изменения

1 температуры массы на время варки, т.е. селекторные коэффициенты р,и графика варки определяются соответственно р,в первом 15 и 1« во втором 16 селекторных блоках (на базе БЗ-34) путем реализации следующих уравнений: в первом устройстве

М hf д

М, = (а (Нф) -А (1-а,Нф)) >

55 во втором устройстве

М tl М

М „= 1а Нф-(1-а Нф-(а+ Нф) ) у при а = (129271,61), а„=4,536 10, 7 4

Q= 2,09; a<=5,6 10 а =4,54 10 а =4,24.10 +.

Коэффициенты аппроксимации безразмерные.

Необходимая для расчета селекторных коэффициентов величина прогноэируемого (через качество целлюлозы) безразмерного Нф-фактора (интеграль ный критерий Врума) нормируется в блоке 17 (типа ПФ1.9) путем умножения последнего на нормирующий комплексный коэффициент у(С rg:

М

Нф = нф

Сигнал безразмерной величины Нф формируется в блоке прогноза качест- ва 18 (на базе MK-46) путем реализации следующей статистической модели процесса делигнификации:

Нф = Нф-А, (1- p< + Рзх $ bp) + Ф Вр) (1«5() - 6 нр) при:

Ф

Нф = 4054,14; А,=114,286; р = 3,88»

«10, P» = 0,24 А = 0,742 р =

624

= 3,07; р = 0,147 ° где S — концентрация варочного раствора, %, Нф, А, A> — постоянные величины аппроксимирующего многочлена, безразмерные;

Р, fl IIOCTOSIHHble КОЭффИЦИЕНтЫ, безразмерные;

,,р,р — постоянные коэффициенты, соответственно, ; (%)", () .

Величина текущего значения S определяется в первом 19 вычислительном устройстве (на базе БЗ-21) по следующему уравнению:

S gp = q„A (10 V„.Ч,ц(1-0,01 M ) j

Ц у

0 где А — постоянная величина содержания химиката, кг;

q, — постоянный коэффициент про 1

-3 порциональности, 10 (. кг)

VIll - объем щепы в реакторе, Ж, 7м — объем реактора, м ;

И:,М вЂ” влажность, % по отношению к объему сырья.

Величина прогноза нРкачества целлюлозы на данную варку поступает от задатчика через блок коррекции 21

I ° и открытое первое реле 20 в блок 18, где вычисляется безразмерный Нф. Ре5

14973 жим вычисления нового значения данного прогнозируемого Нф имеет место тогда, когда изменяется величина

g Iï+1) последующего прогноза. Для

5 этого в первом блоке дифференцирования 23 (на базе ПФ2.1) определяется

Й хР величина скорости (), которая

10 в блоке 22 (типа П2ЭС.1) сравнивается

Г dx a эp с ранее заданной (1, и если име(ае 1 ет место существенное изменение нового прогноза z Ln+13 то в блоке 22 15 формируется сигнал "1", который открывает первое реле 20 и далее осуществляется выбор нового режима перед варкой. Причиной выбора ново.го режима в процессе варки является 20 величина дополнительной коррекции

k ,Дл" прогнозированного ранее качества у . Для этого в блоке коррекции (на базе П2ЭС.З) реализуются следующие два уравнения д = м -х" 25

Z =%+IX

Величина g"качества производимой целлкатлозы, используемая для коррекции ранее выполненного прогно- 30 за з», определяется во втором вычислительном устройстве 24 путем реализации данного уравнения

g (?-„К+ — V k;) t5, ?„3

:где » " — прогнозируемый показатель качества целлюлозы в промежуточной емкости, безразмерная величина;

Lg - уровень еМкости, м; 40

K„ — объемный коэффициент, м

L> — содержание лигнина по

Мортону, Ж, -д, — комплексный коэффициент пропорциональности между 45 содержанием лигнина по .

Мортону, разницей объемов запаса произведенной целлюлозы и реактора и числомКарра, (м 7) ";

Ч: . - объем дополнительной noki ставки в промежуточную емкость целлюлозы или другими словами, производительность варочного реактора, кото-: рьп» будет выполнять промежуточную емкость, м .

Необходимая для вычисления коррекции прогноза величина Ь, (Ж) со17

6 держания остаточного лигнина в произведенной и размалываемой цел»»»свозе определяется в третьем вычислительном устройстве 25 (на базе ИК-46).

Сигнал величины уровня в промежуточной емкости 4 поступает от датчика уровня 26.

Для определения L используются параметры размалывающего аппарата 5.

Сигналы величин температуры массы от датчиков 27 до и 28 после размола поступают в первый сумматор 29 (типа ПФ 1.1), где определяется величина разности 3Т указанных температур. В блоке определения степени помЬла 30 (типа ПФ1.9) путем умножения величины dT С на комплексный коэффициент пропорциональо8 1 с ности Ы, ) текущее значение величины разности температуры преобразуется в величину текущего значения степени помола. Во втором блоке

31 сравнения (типа П2ЭС.1) текущего значения ОSR с номинальным SR » определяется величина приращения QSR, Аналогично в третьем блоке сравнения 33 определяется величина приращения ЬК (М)разрывной длины путем сравL

Е нения ее текущего значения В.„(М) (определяемого по штатному айализу на стандартной разрывной машине, соответствующей TAPPI) с номинальным

R (М) значением. Во втором реле 32, (типа П!.P3) выполняется операция квантования укаэанных приращений по сигналу (t ) от второго н таймера 34. Ряд дискретных значений указанных приращений поступает в блок 35 (типа ПФ1.18) деления, где формируется сигнал частной производ4ГТ ной ° который после преобразо" вания в электрический в блоке преобразования 36 (типа ПЗ-55м) поступает в третье вычислительное устройство 25 (на базе МК-46), где реализуется следующее уравнение

LM- exp(@ N exp (К N Кз дК? М

Цф 8В (Бр) при К „=14,83; К»=6,55 ° 10; K> =

3,311 ° 10»t n, = -0,4, и =9,05;

n = -8,53, К „К, Кэ- — постоянные коэффициенты, безразмерные, 1497317 и,, и, п — показатель степени.

Сигнал вычислительного содержания остаточного лигнина в размалываемой целлюлозе далее используется для дополнительной коррекции режима варки, а коррекция величины расхода греющего пара осуществляется по каналу измерения температур 9 потока варочного раствора средней циркуля- 1О ции и конденсата пара 37 путем опре» деления их разности во втором сумматоре 38 (типа ПФ1.1) dT =-Т -Тз, те4. кущая величина которой сравнивается в анализаторе 39 (типа П1Р.1) с ранее заданной 4Т, и если АТ д Т, 5 то в анализаторе формируется сигнал

" 1", который закрывает выход блока логики и, тем самым, при перерасходе пара сохраняется предьдущее значе- 2О ние задания температуры массы в котле на последующем шаге регулировок.

Дополнительная коррекция расхода пара выполняется по каналу температуры конденсата, сигнал которой Т+ 25 от датчика сравнивается в четвертом (типа РП1.1) блоке 4О с заданным Т и при достиж|ении заданной температуры открывается третье реле 41 (типа

ПР1.3) через которое сигнал Т по1 ступает на второй блок дифференцирования 42 (типа ПФ2.1) и далее в пятом блоке 43 сравнения текущей скорости

dT с заданной () и при ее понижении

35 открывается четвертое реле 44, через которое сигнал коррекции поступает в регулятор, увеличивая величину задания расхода пара.

Формула изобретения

Система автоматизированного управления реактором периодического действия, содержащая реактор, теплообменник, насос подачи варочного раствора в теплообменник, размалывающий аппарат и его привод, датчики температуры потоков раствора, связанные с блоком усреднения, регулятор расхода греющего пара, соединен- ный с автоматическим клапаном на линии подачи пара .в теплообменник и первым входом подключенный к выходу блока логики, блок задания ряда тем55 ператур в реакторе, первый таймер, первый блок селекции режима процесса, вход которого через блок нормирования соединен с выходом блока прогноза качества целлюлозы, пер: ч вход которого соединен с выходом:..i-рвого вычислительного устройства задатчиками величин объема щепы в реакторе, ее влажности и объема реактора, а также постоянных величин уравнения, блок коррекции прогноза качества целлюлозы, первый блок сравнения, анализатор, выход которого связан с первым входом блока логики, датчик температуры конденсатора пара на выходе теплообменника, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества управления процессом делигйификации, она дополнительно содержит. промежуточную емкость с датчиком уровня массы, первое, второе, третье и четвертое реле, второй, третий, четвертый и пятый блоки сравнения, первый и второй блоки дифференцирования, второе и третье вычислительные устройства, датчики температуры до и после размалывающего аппарата, первый и второй сумматоры, блок определения степени помола, второй таймер, делитель, преобразователь, второй блок селекции, при этом выходы блоков селекции подключены к блоку задания ряда температур, связанного с выходом первого таймера и вторым входом блока логики, выходы блоков селекции связаны между собой, выход первого реле соединен с вторым входом блока прогноза, первый вход первого реле соединен с выходом блока коррекции и входом первого блока дифференцирования, второй вход — с выходом первого блока сравнения, связанного .с выходом первого блока дифференцн— рования, два входа блока коррекции соединены с задатчиком прогноза качества и выходом второго вычислительного устройства, пять входов которого соединены соответственно с датчиком уровня массы в промежуточной емкости, выходом третьего вычислительного устройства и задатчи, ками величин объемного коэффициента, дополнительной поставки целлюпозы в промежуточную емкость и комплексного коэффициента пропорциональности, выходы датчиков температуры полуфабриката до и после размалывающего аппарата подключены к входам первого сумматора, выход которого соединен с первым входом блока определения степени помола, второй вход ко14973

Составитель М.Белавина

Редактор И.Сегляник Техред М.Ходанич

Корректор С.Шекмар

Заказ 4416/34 Тираж 330 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óêãîðîä, ул. Гагарина,101 торого соединен с задатчиком комплексного коэффициента пропорциональности, а выход с входом второго блока сравнения с- эадатчиком значе5 ния степени помола, выход которого соединен с первым входом второго реле, второй вход которого связан с выходом третьего блока сравнения, к входу которого подключены эадатчики текущего и заданного значений, разрывной длины, третий вход второго реле соединен с выходом второго таймера, а выходы второго реле через последовательно включенные делитель и преобразователь вида сигнала соединены с первым входом третьего вычислительного устройства, другие шесть входов которого соединены с задатчиками постоянного коэффициентов и степеней уровня, выход датчика температуры раствора средней циркуляции подключен к первому входу

17 1О второго сумматора, выходом подключенного к анализатору с задатчиком разности температур, выход датчика конденсата пара одновременно соединен с вторым входом второго сумматора, с вторым входом четвертого блока сравнения и первым входом третьего реле, вторым входом связанного с выходом четвертого блока сравнения с задатчиком степени помола, выход третьего реле подключен к входу второго блока дифференцирования, выход которого подключен к входу пятого блока сравнения с задатчикдм скорости, первый вход четвертого реле свя-. зан с выходом пятого блока сравнения, второй вход соединен с задатчиком сигнала коррекции задания регулятору, а выход соединен с вторым входом регулятора расхода пара, третий вход которого соединен с выходом блока усреднения.