Способ управления загрузкой параллельно работающих размольных агрегатов

Способ управления загрузкой параллельно работающих размольных агрегатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматизации процессов измельчения, может быть использовано в горнорудной, строительной и других отраслях промышленности и позволяет повысить качество управления. Периодически определяют относительные удельные энергозатраты каждого размольного агрегата, распределяют нагрузки размольных агрегатов в зависимости от величины их относительных удельных энергозатрат и корректируют нагрузку размольных агрегатов в зависимости от отклонения фактической суммарной производительности от заданной производительности группы размольных агрегатов, необходимой для опорожнения расходного бункера до допустимого уровня за время оставшееся до окончания цикла измельчения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 02 С 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ окончания цикла измельчения, и фактическая суммарная производительность поддерживается на уровне заданной непрерывным изменением нагрузки размоль- ных агрегатов. Количество параллельно работающих размольных агрегатов определяется из условия обеспечения суммарной производительности, равной или большей заданной, для чего первоначально в первом цикле измельчения размольные агрегаты включаются и выводятся на нагрузку последовательно один за другим до тех пор, пока их суммарная производительность

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4342140/23-33 (22) 14. 12.87 (46) 15. 11,89. Бюл. 1 42 (71) Одесский технологический институт пищевой промышленности им. M.Â.Ëoмоносова, Украинский филиал Всесоюзного научно-производственного объединения "Комбикорм" и Центральный научно-исследовательский институт

Промзернопроект (72) В.А.Хобин, A.Г.Плеве, И.Е.Маноха, В.В.Дудник, В.П.Чоботов и А.А.Равдин (53) 621.926(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 682269, кл . В 02 С 25/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 707603, кл. В 02 С 25/00, 1977.

Изобретение относится к измельчению материалов и может быть использовано в горнорудной, комбикормовой и других отраслях на предприятиях с высоким уровнем автоматизации.

Цель изобретения — повышение качества управления °

Сущность способа управления заключается в следующем.

Непрерывно определяется заданная производительность группы размольных агрегатов, необходимая для опорожнения расходного бункера до допустимого уровня за время, оставшееся до

„„SU„„15215ОО А1

2 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ РАЗМОЛЬНЫХ АГ-.

P EI AT0B (57) Изобретение- относится к автоматизации процессов измельчения, может быть использовано в горнорудной, строительной и других отраслях промышленности и позволяет повысить качество управления . Периодически определяют относительные удельные энергозатраты каждого раэмольного агрегата, распределяют нагрузки размольных агрегатов в зависимости от величины их относительных удельных энергозатрат и корректируют нагрузку раз- мольных агрегатов в зависимости от отклонения фактической суммарной производительности от заданной производительности группы размольных агрегатов, необходимой для опорожнения расходного бункера до допустимого уровня эа время, оставшееся до окончания цикла измельчения. 1 ил.

152 E 500 не станет равной либо большей заданной, при этом последовательное включение агрегатов производится в порядке убывания .величин их удельных энергозатрат.

Суммарная производительность группы размольных агрегатов поддерживается на уровне заданной изменением нагрузки последнего включенного агрегата, а нагрузка остальных размоль- ных агрегатов группы стабилизируется на максимально допустимом уровне, при этом, если в течение цикла измельчения требуемая нагрузка последнего ! размольного агрегата достигает максимально допустимого значения, то включается дополнительный (следующий по порядку) размольный агрегат, который становится регулирующим, а если нагрузка последнего размольного агрегата падает до уровня холостого хода, то этот размольный агрегат отключается и регулирование суммарной производительности производится изменением нагрузки предыдущего размольного агрегата. Допустимый уровень опорожнения расходного бункера выбирают минимальным, гарантирующим непрерывную загрузку работающих размольных агрегатов до очередной догрузки расходного бункера сырьем в условиях случайных колебаний производительности каждого размольного агрегата и погрешностей в оценке заданной и суммарной фактической производительности агрегатов.

На чертеже представлена система управления, реализующая предлагаемый способ.

Система содержит расходный бункер

1, привод питателя 2 расходного бункера, датчик 3 массы, регулирующие органы 4-6 питателей размольных агрегатов, размольные агрегаты 7-9, электроприводы 10-12 размольных агрегатов, датчики 13-15 тока, регуляторы 16-18 нагрузки размольных агрегатов, пускатели 19-2 1 злектроприводов размольных агрегатов, элементы 22-26 сравнения, элементы 27, 50

28 задержки, инвертор 29, логические элементы И 30-32, элементы 33-35 выборки-хранения, ограничители 36-38, дифференциатор 39, интегратор 40, сумматор 41, делитель 42, сумматор 55

43, регулятор 44 производительности.

»

На структурной схеме приняты обозначения: % — сигнал команды на догрузку расходного бункера; t — сигнал, пропорциональный времени цикла измельчения; Q — заданная суммарная производительность размольных агрегатов; Я,» — фактическая производитель» о ность; I — выход регулятора производительности (величина, задающая токи нагрузок электроприводов размольных агрегатов); Т, I, I — заданные значения токов нагрузки электропри-водов соответственно первого, второго и третьего размольных агрегатов; а а а

I,,I — уставки допустимых токов нагрузки электроприводов этих размольхх ных агрегатов, I, I, I — уставки токов холостого хода размольных агрегатов.

Способ управления реализуется системой следующим образом.

Для исключения работы размольных агрегатов на холостом ходу необходимо регулировать нагрузку агрегатов так, чтобы их фактическая производительность, определяемая как производная масса сырья в бункере по вре»мени

»» = dN(t)/dt, соответствовала заданной. Значение заданной производительности для каждого момента времени разгрузки бункера определяется как отношение = †††--, где

М(с)

t — t

».»»

Ц время, оставшееся до очередной догрузки расходного бункера. Для достижения высоких энергетических показателей измельчения (минимальной удельной энергоемкости) необходимо обеспечить работу большинства размольных агрегатов в окрестности максимально допустимой энергетической нагрузки, при этом управление суммарной производительностью группы агрегатов следует производить регулированием нагрузки только одного из размольных агрегатов, а размольные агрегаты, работа которых не требуется для достижения заданной производительности, должны быть отключены. Еще более повысить энергети-.

1 ческие показатели, а также надежность работы линии измельчения можно, если .измельчение производить с

» использованием тех размольных агрегатов, которые имеют более высокие энергетические показатели измельчения данного вида сырья и более высокие показатели функциональной надежности, а отключать размольные агрогаты, у v<. торых: ти показатели cooTBpтcTHe1(ío ниже

Рассмотрим взаимоцейсч вне элементов системы управления, обеспечивающей управление группой из трех размольных агрегатов.

Перед включением участка измельчения в работу с помощью штатной коммуникационной аппаратуры размольных агрегатов устанавливают очередность их включения таким образом, чтобы первым оказался агрегат, имеющий наивысшие энергетические показатели при измельчении данного вида сырья, наибольшую надежность либо некоторое сочетание этих показателей, принятое оптимальным. Остальные размольные агрегаты подключают таким образом, чтобы их порядковые номера и, соответственно, последовательность включения устанавливались по мере убывания энергетических и(или) надежностных показателей. Энергетические показатели размольных агрегатов определяют как отношение потребляемой мощности (или тока нагрузки электропривода) к производительности агрегатов. Показатели надежности и onтимальное соотношение энергетических и надежностных показателей определяют на основании априорной информации о работе лишь измельчения с учетом конкретных производственных задач. Возможна автоматическая оценка показателей и установка порядковых номеров и очередности пуска-останова размольных агрегатов средствами ЛСУ.

В начале работы линии измельчения (перед первым заполнением расходного бункера 1) электроприводы всех размольных агрегатов отключены и их токи нагрузки, измеряемые датчиками 13—

15, равны нулю. Поскольку расходный бункер пуст, сигнал с датчика 3 равен нулю и значения заданной Q и фактической Q производительностей, вычисляемые дифференциатором 39, интегратором 40, сумматором 4 1 и делителем 42, их разность Ь() и выход регулятора 44 равны .нулю. С инвертора 29 и элемента 23 сравнения поступают сигналы логической " 1, которые устанавливают элемент 33 выборки-хранения в режим отслеживания сиго нала I, прошедшего через ограниЪ о читель .36 . Так как сигнал I равен нулю, то и на выходе элемента 33

2 1 5()(I 6 . "I выборки-хранения сигнал 1 устала в3 ливаеч ся равным нулю. В некоторьп1 момент времени поступает команда Л на загрузку расходного бункера 1, 5 которая включает питатель 2, заполняющий бункер 1 сырьем, обнуляет интегратор 40, через инвертор 29 и элементы И 30-32 переводит элементы 33-35 выборки-хранения в режим запоминания выходных сигналов

Ii Iz I. По окончании загрузки бункера сигнал Л равен "О" и интегратор 40 начинает интегрировать сигнал,, пропорциональный времени цикла измельчения (интервалу времени между командами на догрузку бункера). Если постоянная времени интегратора 40 равна "1", то на вы20 ходе сумматора 41 вырабатывается сигнал, пропорциональный времени, оставшемуся до следующей догрузки бун= кера 1. К этому моменту требуется измельчить все сырье, содержащееся в бункере, поэтому отношение массы

М сырья н бункере к времени, оставшемуся до следующего заполнения бункера 1, вычисляемое делителем 42, является заданной производительно30 стью 0 группы размольных агрегатов.

На практике в конце цикла измельчения в бункере 1 может оставаться не4оп который запас сырья М, чтобы гарантировать отсутствие работы размольных агрегатов на холостом ходу в условиях колебаний их мгновенной производительности и погрешностей в определении Q,.О

Поскольку процесс опорожнения бункера многократно повторяется, а мгновенное значение производительности каждой иэ дробилок содержит значительную случайную составляющую, то теоретически всегда существует вероятность того, что расходный бун45 кер будет опорожнен до момента его пополнения и режим работы агрегатов окажется холостым. Для снижения вероятности возникновения описанной ситуации можно увеличивать расчет50 ный остаток сырья в расходном буну,оп кере И . Однако при этом завышенный остаток фактически приводит к уменьшению рабочего объема бункера, и для обеспечения нормального хода

55 технологического процесса может потребоваться увеличение его габаритов.

Минимальное значение остатка в бункере, гарантирующего практическое

1521500 значение вероятности его полного опорожнения, равного нулю, может быть найдено, например, следующим образом. Изменение массы сырья в бункере при отсутствии его догрузки может быть описано следующим выражением:

M(t) =- M — Q+(t) t где Q (t) — суммарная производиq тельность размольных агрегатов при Р

У чем Я (t) = О" + ДО, где Q" — расчетное заданное значение производиЛ тельности, 1 — центрированная случайная составляющая, отражающая колебания мгновенной производительности агрегата и имеющая корреляционную функцию R (0). Тогда среднее число полных опорожнений бункера определяется интегралом

М а с Мдоп

-Г-к

2о (О") Д

2g2 R о

Iexp ( î х ехр

Ф dt, (у йк() Z где К = — — - - 8= 0 о R — момент времени окончания о догрузки бункера;

Р (х) — интеграл вероятности.

Вероятность полного опорожнения расходного бункера равна

Р = ехр (-N) .

Задавшись некоторым теоретически допустимым значением вероятности

Р, обеспечивающим практическую невозможность подобной ситуации (как правило, принимают P, = 0,003), можно определить необходимый остаток сырья в бункере в конце каждого цикла измельчения уравнением

exp (-R, ((), R(Q), И, М ) ) т,Д ис о

Это уравнение достаточно просто решается численными методами на ЭВМ с использованием стандартных программ.

Запас сырья в бункере. в конце цик.

Дon ла измельчения Г1 обеспечивается некоторым уменьшением заданной производительности О, что достигается соответствующим увеличением постоянной времени интегратора 40. оп

Например, запас M, равный в среднем 10% от полной массы сырья в бункере, образуется при установленной постоянной времени интегратора 40, равной 1,1. Фактическая производительность О в цикле измельчения определяется как производная массы сырья в бункере по времени. С Р вычисляется дифференциатором 39, на вход которого поступает сигнал от датчика 3 массы сырья. Сигналы Q4 и Ц сравниваются на сумматоре 43, на выходе которого вырабатывается сигнал

25 рассогласования h Q. Сигнал 6Q поступает на вход регулятора производительности 44, который формирует сигнал зазадания нагрузки приводов размольных о о агрегатов I . Сигнал I через огра30 ничители 36-38 поступает на элементы

33-35 выборки-хранения. Уровень ограничения ограничителей 36-38 соответствует предельно допустимому току нагрузки электроприводов соответствен35 но первого, вторых и третьего размольных агрегатов. Вначале только первый элемент 33 выборки-хранения нахо-. дится в режиме отслеживания входного сигнала, а остальные установлены

40 в режим запоминания сигналами логического "0", поступающего с элементов 25, 26, через элементы 27, 28 и элементы 31, 32. Как только сигнал

I<, поступающий с выхода первого эле45 мента 33 выборки-хранения, превысит установленный уровень тока холостого хода электропривода первого разхх мольного агрегата I < элемент 22 сравнения вырабатывает сигнал, который, воздействуя на пускатель 19, запускает электропривод 10 первого размольного агрегата 7. Одновременно сигнал поступает на вход задания регулятора 16 нагрузки, который вырабатывает сигнал управления питателем 4 и выводит размольный агрегат на заданную нагрузку.

Если производительности первого размольного агрегата недостаточно

1521 >00! р!я разгрузки бункера за заданное время t«, т.е. Q » О, то сиг-!!ал 1 р ñ:. Ве н !!р вдел Био допус тимо

1 му току нагрузки электропривода 10

5 и элемент 25 сравнения вырабатывает сигнал, который, пройдя через элемент 27 задержки, через время ь включит пускатель 20 и запустит электропривод второго размольнот о агрегата 11. Задержка на время . необходима для окончания переходного процесса пуска и вывода на заданную нагрузку предыдущего размольного агрегата,и время ь из этих соображений выбирается равным или несколько большим времени вывода размольпых агрегатов на заданную нагрузку. Одновременно сигнал с выхода элемента

27 задержки через элемент 3 1 перево- 2< дит второй элемент 34 выборки †хранения в режим отслеживания входного сигнала. На выходе элемента 34 выборки-хранения поянляется сигнал г который поступает на вход регулято- 25 ра 17 нагрузки. Регулятор 17, воздействуя на питатель 5, выводит второй размольный агрегат 6 на нагрузку, заданную I . Как только фактический г ток нагрузки электропривода 11, из— меренный датчиком 14, превысит уставхл ку тока холостого хода I электропривода 11, элемент 23 сраннения,воздействуя через элемент 30, переведет элемент 33 выборки-хранения в режим запоминания. При этом размольный агрегат останется работать на максимальной нагрузке, определяемой уставкой Т . Если производитель< ности второго и первого размольных агрегатов также оказывается недостаточно (Q ), то I, устанавлива> ется равйым I и через время за а пускается и выводится на режим последующий размольный агрегат, ток нагрузки которого через соответству- 45 ющую схему сравнения и элемент И переводит схему выборки-хранения, вырабатывающую задание регулятору нагрузки предыдущего (второго) размольного агрегата, в режим запоми- 50 нания. Процессы запуска размольных агрегатов следуют друг за другом с интервалом времени !." до тех пор, пока не будет достигнута заданная производительность группы агрега- 55 тов либо в предельном случае не бу-. дет запущен последний i-й размольный агрегат. Схема управления i-м размольным агрегатом отличается от-сутствием н ней элемента задержки, связанного со схемои сравнения и схемой выборки-хранения, предназначенного для запуска последующих р!!змоль!!ых агре гатов.

Пусть после запуска и выхода на нагрузку некоторого j — го размольного агрегата фактическая производительность Q стала ранна заданной

При этом интегральная составляющая сигнала, вырабатываемого регулятором 44 производительности, оказывается равной заданному току нагрузки j-го размольного агрегата.

Так как Т.!! Т последующий j+ 1

j размольный агрегат не запусКается, 1-й размольный агрегат работает при переменной нагрузке, стабилизируя

Q + на уровне О 1. Стабилизация Q на уровне О изменением тока нагрузки

1 регулирующего (j-го) размольного агрегата производится в течение всего времени, оставшегося до окончания цикла измельчения, благодаря чему к моменту следующей догрузки расходного бункера i в нем остается доп запас сырья, в среднем равный и и работа размольных агрегатов на холостом ходу исключается.

Во время догрузки бункера 1 команда ф через инвертор 29 переводит элементы 33-35 выборки-хранения в режим запоминания текущих значений заданных токов нагрузки I . В результате во время загрузки расходного бункера 1 размольные агрегаты продолжают работать при тех токах нагрузки, которые быпи в момент начала догрузки бункера 1. Команда обнуляет также интегратор 40, после заполнения бункера 1 начинается отсчет времени следующего цикла измельчения и вычисляются новые значения " и Q+.

Предположим, в некотором цикле измельчения в расходный бункер было загружено меньшее количества сырья либо быпо загружено сырье, легче поддающееся измельчению. При этом фактическая производительность группы размольных агрегатов Q оказываТ ется больше заданной и регулятор 44 производительности вырабатывает сигнал на уменьшение нагрузки регулирующего размольного агрегата. Если ток нагрузки его электропривода снижается до уровня уставки тока хололх стого хода I > элемент 24 сравнения вырабатывает команду на отключение.м ектрс>привода этого размольнот о агpl à « тл, Одн Он1)еме пью сиг нал с в1>!хода элемента 24 сравнения поступает на второй вход элемента 31, иа выходе элемента 31 появляется сигнал логической "1", который переводит эле— мент 14 выборки-хранения в режим от— слеживания заданного тока нагрузки р

1, т.е. размольный агрегат, предшествуюп1ий отключенному, становится регулирующим и его нагрузка, устанавливаемая регулятором Ч4 нагрузки, поддерживается на некотором расчетном уровне, обеспечивающем опорожнение расходного бункера за заданный интервал времени.

Таким образом, способ управления загрузкой параллельно работающих размольных агрегатов и реализующая его система управления обеспечивают выработку сырья из расходного бункера за заданное время цикла измельчения минимально необходимым для этого количеством размольных агрегатов.

При этом исключается работы размольных агрегатов на холостом ходу и образование вследствие этого взрывоопасных концентраций пыпевоздушной смеси в полостях размольных агрегатов и последующего транспортного оборудования. Укаэанные факторы определяют повьппение взрывобезопасности и надежности работы размольных агрегатон и снижение удельных энергозатрат на измельчение сырья.

Ф о р и у л а и з обретения

Способ управления загрузкой параллельно работающих размольных агрегатов, включающий периодическое определение относительных удельных энергозатрат каждого размольного агрегата и распределение нагрузки размольных агрегатов ооратно пропорционально величине их относительных удельных энергозатрат, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества управления непрерывно определяют заданную производительность группы размольных агрегатов, необходимую для опорожнения расходного бункера до допустимого уровня за время, ставшееся до окончания цикла измельчения, и фактическую суммарную производительность и корректируют нагрузку размольных агрегатов, причем коррекцию нагрузки размольных агрегатов осуществляют в зависимости от отклонения фактической суммарной производительности от заданной производительности группы размольных агрегатов, а допустимый уровень опорожнения расходного бункера устанавливают минимальным для обеспечения непрерывной загрузки работающих размольных агрегатов до очередной догрузки расходного бункера.

Составитель В.Алекперов

Редактор M,Öèòêèíà Техред Л.Олийнык Корректор Н.Король

Заказ 6787/11 Тираж 543 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. Ужгород, ул. Гагарина, 101