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Regelanlage für einen Gleichstromtrockner mit rotierender Trommel
Für einen Trockner, bei dem das zu trocknende Gut auf einem Band durch die Trocknungsanlage
gefördert wird, ist es bekannt, die zur Erzeugung -der Heizgase notwendige Brennstoffmenge
entsprechend der Aufgabenenge des zu trocknenden Gutes zu regeln. Die Trocknungsgutmenge
wird aus der Schichthöhe auf dem Band oder mit Hilfe einer Bandwaage ermittelt.
Für die Trocknung von textilen Stoffbannen, die einen Txocknungsraum durchlaufen,
ist es außerdem bekannt, als Maß für den Trocknungsgrad des, Gutes die Abgastemperatur
zu messen und mit der Temperatur am Eingang des Trocknungsra.umes zu vergleichen.
Nach der Abgastemperatur oder ihrer Differenz mit der Temperatur im Eingang wird
dann die Leistung des Trockners geregelt.
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Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf eine Regelanlage für einen
Gleichstromtrockner mit rotierender Trommel, bei der als Maß für den Trocknungsgrad
des Gutes die Abgastemperatur mit der Temperatur in der Trommel als Korrekturgröße
dient und die zur Erzeugung der Heizgase notwendige Brennstoffmenge entsprechend
der Trocknungsgutaufgabemenge geregelt wird. Diese Art der Trocknung eignet sich
besonders für in der Nahrungsmittelindustrie zu verarbeitende Stoffe., wie z. B.
Rübenblatt, Getreide, Kartoffelschnitzel oder Zuckerrübenschnitzel. Wie die meisten
Trocknungsanlagen stellt ein derartiger Gleichstromtrockner eine Regelstrecke mit
großer Totzeit dar, die schwierig zu regeln ist. Das nachfolgend angegebene neue
Regelverfahren liefert ein Trockengut mit konstantem Feuchtigkeitsgehalt, auch wenn
die Gutbeschaffenheit und die Anfangsfeuchte des Gutes, das in die Trocknungstrommel
eingegeben wird, stark schwanken. Gemäß der Erfindung stellt ein Regler für die
Temperatur am Anfang der Trommel, der im Sinne einer Kaskadenregelung von einem
Regler für die Abgastemperatur korrigiert ist, den Sollwert des Reglers für die
von der Gutaufgabemenge abhängige Brennstoffmenge ein. Auf diese Weise wird ein
Vorhalt auf die Brennstoffregelung gegeben, der aus der Regelabweichung der Temperaturen
gebildet wird.
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Zweckmäßigerweise verwendet man die Temperaturregler zugleich zur
Berücksichtigung der in die Trommel eintretenden Trocknungsgutmenge, und zwar in
der Weise, daß den in Kaskade geschalteten Temperaturreglern der Meßwert der in
die Trommel eintretenden Trocknungsgutmenge, z. B. als Sollwertversteller, aufgeschaltet
ist.
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Zweckmäßig ist, die Totzeit der Regelstrecke bei der Auslegung derselben
zu berücksichtigen. Dies kann dadurch geschehen, daß der Meßwert der Trocknungsgutmenge
über ein Verzögerungsglied in den Regler für die Abgastemperatur eingeführt ist.
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Um einen möglichst schnellen Eingriff der Regler zu gewährleisten,
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die beiden in Kaskade geschalteten Temperaturregler
als PI-Regler auszubilden und. eine bei einem oder beiden dieser Regler vorliegende
Regelabweichung als Vorhaltgräße unmittelbar dem Regler für die Brennstoffmenge
bzw. dem nachgeschalteten Temperaturregler aufzuschalten.
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Die neue Regelanlage soll am Beispiel einer Trocknungsanlage für Zuckerrübenschnitzel
erläutert werden. Die Schnitzel fallen irr den Saftgewinnungsanlagen der Rübenzuckerfabriken
als Nebenprodukt an und stellen wegen. .ihres Gehaltes an Kohlenhydraten ein wertvolles
Viehfutter dar. Die nassen Schnitzel durchlaufen eine Presse, in der ein Teil des
Wassers entfernt wird; sie habän aber dann immer noch einen Wassergehalt von etwa
801%. Dieser Wassergehalt muß in der Trocknungsanlage auf eine Gutfeuchte von 10%
vermindert worden. Ist der Feuchtegehalt größer, so können die Schnitzel bei der
Lagerung verderben, ist er geringer, so wird die Benetzungsfähigkeit schlecht und
beim Transport bildet sich Staub durch Abrieb. Außerdem soll die Anlage möglichst
wirtschaftlich, d. h. mit geringem Brennstoffverbrauch
arbeiten.
Die vorliegenden Anforderungen werden von der neuen Regelanlage erfüllt. Selbst
bei einer plötzlichen Änderung der aufgegebenen Schnitzelmenge bis zu 25,% ergeben
sich keine störenden Abweichungen des. Feuchtigkeitsgehaltes in dem ausgetragenen
Trockengut.
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An Hand des Ausführungsbeispieles wird die Regelanlage zwar für eine
Trocknungsanlage von Zuckerrübenschnitzeln erläutert. Wie bereits ausgeführt, kann
die Erfindung jedoch auch bei anderen Trocknungsanlagen, z. B. für Getreide, Rübenblatt
und anderes Grünfutter und in der Nahrungsmittelindustrie zum Herstellen von getrockneten
Gemüsen verwendet werden.
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In der Zeichnung sind die Trocknungsanlage und die Regelanlage schematisch
dargestellt. Der Brennkammer 1 wird über die Leitung 2 Heizöl, über die Leitung
3 Kesselabgas und über die Leitung 4 Verbrennungsluft zugeführt. Die
bei der Verbrennung entstehenden Heizgase treten in die rotierende Trommel
14 ein, verlassen diese durch das Ausfallgehäuse 5
für das Trockengut
und das Saugzuggebläse 6. Die zu trocknenden Schnitzel werden aus dem Bunker 7 in
den Einfallschacht 8 geführt und von der Zumeßschnecke 9 in die Trommel 14 eingebracht.
Das Heizöl wird unter konstatem Druck der Leitung 10 zugeführt, seine Menge von
einem Mengenzähler 11 gemessen und die überschüssige Heizölmenge über den Zähler
12 und das Stellventil 13 in den Ölbunker zurückgeleitet. Die verbrauchte Heizölmenge
wird als Differenz der Meßwerte der Zähler 11 und 12 in einem Meßumformer
15 bestimmt und einem Verhältnisregler zugeführt, dessen Sollwert sich am Sollwertsteller
18 einstellen läßt. Eine der verbrauchten Heizölmenge proportionale Luftmenge wird
vom Regler 19 mit der Stellklappe 20 eingeregelt. Die über die Leitung
4 in die Brennkammer 1 eintretende Luftmenge erfaßt ein. Meßumformer 21.
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Die Drehzahl der Zumeßschnecke 9 und damit die der Trommel zugeführte
Schnitzelmenge wird von einem Stellmotor 22 eingestellt, der die Drehzahl der die
Schnecke antreibenden Welle bestimmt. Dieser Motor kann von einem Regler 24 entsprechend
der im Bunker 7 vorhandenenen Schnitzelmenge verstellt werden. Eine Tachometermaschine
25 erzeugt eine der Drehzahl der Zumeßschnecke entsprechende Spannung. Dieser Spannung
ist der aufgegebenen Schnitzelmenge proportional und wird über die Leitung 26 in
den Verhältnisregler 16 eingeführt und dort mit dem Wert verglichen, der dem Hei,zäldurchfluß
entspricht. Ergeben sich Abweichungen vom eingestellten Sollwert, so vergrößert
oder verringert der Regler 16 die der Brennkammer zugeführte Heizölmenge, d. h.
er öffnet oder schließt das Ventil 13.
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Als Maß für die Feuchtigkeit der im Ausfallgehäuse 5 gesammelten Schnitzel
wird die Temperatur der abziehenden Brüden an der Stelle 27 z. B. mit einem Widerstandsthermometer
gemessen. Der Meßwert gelangt in den Temperaturregler 28, dessen Sollwert am Sollwertsteller
29 einstellbar ist. Der Stellimpuls des Reglers 28 wird in einen Vorverstärker 30
eingeführt. Die Temperatur am Anfang der Trommel wird in einem Thermoelement 31
gemessen und ein entsprechend verstärkter Meßwert über den Meßumformer32 dem Vorverstärker30
zugeführt. DerAusgangswert des Vorverstärkers gelangt in den Eingang des Temperaturreglers
33, der somit mit dem Regler 28 in Kaskade geschaltet ist. Der Stellimpuls des Reglers
28 kann auch auf andere Weise in den Regler 33 eingeführt werden, z. B. dadurch,
daß ein motorischer Sollwertsteller als Stellglied des Reglers 28 den Sollwert des
Reglers 33 verstellt.
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Der Stellimpuls des Reglers 33 gelangt auf einen motorischen Sollwertsteller
34, der den Sollwert 18
des Verhältnisreglers 16 verstellt. Als Regler
16, 28
und 33 werden zweckmäßig PI-Regler verwendet. Der Regler
28 kann jedoch auch als PID-Regler ausgebildet sein, so daß sich ein geeigneter
Wert der Vorhaltgröße einstellen läßt. Damit die Regler schnell eingreifen, hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, z. B. die im Eingang des Reglers 33 vorliegende
Regelabweichung unmittelbar in den nachgeschalteten Verhältnisregler 16 einzuführen.
Die Regelabweichung hinter dem Vorverstärker 30 wird daher über eine Impulsleitung
35 dem Verhältnisregler 16 aufgeschaltet. Die gleiche Maßnahme läßt sich auch im
Regler 28 durchführen und die hier vorliegende Regelabweichung unmittelbar
dem nachgeschalteten Regler 30 aufschalten. Diese Maßnahme erübrigt sich jedoch,
wenn für den Regler 28 ein PID-Regler verwendet wird, bei dem sich ja eine Vorhaltzeit
geeigneter Größe einstellen läßt.
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Das Maß der Aufschaltung ist in nicht dargestellter Weise bei den
einzelnen Reglern einstellbar. Unter Umständen ist es günstig, in die Impulsleitung
37 vor dem Regler 28 noch ein Verzögerungsglied 38 zu schalten, das die Totzeit
der Regelstrecke berücksichtigt und den Impuls erst nach Ablauf einer einstellbaren
Zeit an den Regler 28 weitergibt.
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Nach den Gesetzen der Trocknung ergibt sich bei gleicher Austrittsfeuchte
des Trockengutes ein von der Belastung abhängiger Temperaturverlauf auf dem Trocknungsweg.
Dies wird dadurch berücksichtigt, daß sowohl der Sollwert des Temperaturreglers
28
als auch der des Temperaturreglers 30 lastabhängig und zwar jeder mit einem
individuellen Bereich verstellbar sind. Als Führungsgröße, welche diese Verstellung
bewirkt, dient die Schnitzelmenge (Impulsleitungen 36 und 37).