PL223052B1 - Układ sterowania przeznaczony do sterowania układem suchego zasilania w celu transportu paliwa stałego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku są układy i sposoby sterowania przeznaczone do sterowania układem suchego zasilania, aby pneumatycznie transportować paliwa stałe do pojemnika, takiego jak gazogenerator. Układ sterowania przeznaczony do sterowania układem suchego zasilania w celu transportowania paliwa stałego w mieszaninie cząstek stałych z gazem zawiera wiele czujników, sterownik (30) gazu wypierającego, co najmniej jeden sterownik gazu pomocniczego i wiele zaworów gazu. W sposobie według wynalazku czujniki te generują wiele sygnałów pomiarowych oznaczających właściwości układu suchego zasilania. Sterownik gazu wypierającego oblicza odchylenie ciśnienia w zbiorniku zasilającym i/lub odchylenie przepływu gazu wypierającego na podstawie natężenia przepływu cząstek stałych i generuje pierwszy sygnał sterujący na podstawie odchylenia ciśnienia i/lub odchylenia przepływu gazu wypierającego. Sterownik gazu pomocniczego oblicza odchylenie gazu pomocniczego na podstawie stosunku stężenia cząstek stałych i generuje drugi sygnał sterujący na podstawie odchylenia gazu pomocniczego. Zawory gazu są uruchamiane za pomocą pierwszego i/lub drugiego sygnału sterującego w celu regulacji paliwa stałego. Opisano również sposób sterowania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania przeznaczony do sterowania układem suchego zasilania aby pneumatycznie transportować paliwa stałe do pojemnika, takiego jak gazogenerator.

Układ suchego zasilania ma zasadniczo zbiornik zasilający i wiele rurociągów. Do zbiornika zasilającego jest doprowadzane rurociągami paliwo stałe i gaz nośny, a odprowadzana z niego jest mieszanina cząstek stałych z gazem. Wśród rurociągów znajduje się rurociąg z mieszaniną, łączący zbiornik zasilający i gazogenerator, przeznaczony do transportu mieszaniny cząstek stałych z gazem. Stabilny i możliwy do sterowania przepływ paliwa stałego ma znaczny wpływ na wydajność gazyfik acyjną gazogeneratora. Dlatego, do sterowania transportem paliwa stałego stosowane są układy sterowania. W przypadku układów sterowania, natężenie przepływu masy cząstek stałych (nazywane dalej „natężeniem przepływu cząstek stałych) w mieszaninie cząstek stałych z gazem jest istotnym parametrem do monitorowania i regulacji przepływu paliwa stałego.

Znane jest w stanie techniki amerykańskie zgłoszenie US2008147241A opisujące układ sterowania służący do przetwarzania surowca zawierającego węgiel na gaz. Niniejszy układ sterowania steruje jednym lub większą liczbą procesów realizowanych w, i/lub za pomocą systemu gazyfikacji. Przykłady wykonania mogą zawierać konwertor, resztkowy mieszalnik flotacyjny, rekuperator i/lub układ wymiennika ciepła, mieszalniki flotacyjne gazu, układ ujednorodnienia gazu oraz jedną lub większą liczbę zastosowań. Układ sterowania steruje różnymi lokalnymi, regionalnymi i/lub globalnymi procesami dotyczącymi całkowitego procesu gazyfikacji. Różne elementy sensorowe oraz elementy reakcji są rozprowadzane w całym układzie oraz są wykorzystywane w celu osiągania różnych proc esów, substrata reakcji i/lub właściwości produktów, porównując te właściwości do odpowiednich zakresów, oraz reagując poprzez wdrażanie zmian. Wspomniany układ sterowania działa przez wykrywanie jednej lub większej liczby właściwości gazu z wyjścia konwertora oraz następnie porównywanie tych wykrytych wartości w stosunku do wartości reprezentatywnej lub zakresu wartości, który został zdefiniowany jako najlepiej charakteryzujący gaz. W razie potrzeby, wówczas jedno lub większa liczba wejść dla surowca, dodatkowych wejść i/lub źródło ciepła działają po stronie wejściowej w celu zapewnienia odpowiedniego gazu na wyjściu konwertora.

Ponadto zasada sterowania predykcyjnego w zastosowaniu do układów regulacji automatycznego przepływu masowego znana jest także z publikacji autorstwa Arild Saether, zatytułowanej Control System For Mass Flow Rate of Solids In Pneumatic Conveying, z 6 czerwca 2008, dostępnej pod adresem https ://teora.hit.no/handle/2282/701. Niniejsza publikacja ujawnia model masowego natężenia przepływu cząstek stałych w systemach transportu pneumatycznego wykorzystywany do testowania modelu sterowania predykcyjnego takich systemów. O ile powszechnie stosowane układy regulacyjne ze sprzężeniem zwrotnym pracują w ten sposób, że dostosowują swoje działanie w reakcji na zmiany wielkości wejściowych układu w sterowaniu predykcyjnym, układ regulacyjny dostosowuje swoje działanie z wyprzedzeniem, zanim nastąpią zmiany wielkości wyjściowych układu.

W tradycyjnym układzie sterowania, ciśnienie w zbiorniku zasilającym jest regulowane w celu sterowania natężeniem przepływu cząstek stałych. W innym tradycyjnym układzie sterowania, na rurociągu z mieszaniną są rozmieszczone i zainstalowane zawory regulacyjne cząstek stałych. Zawory regulacyjne cząstek stałych regulują natężenie przepływu cząstek stałych poprzez reagowanie na sygnały sterujące na podstawie natężenia przepływu cząstek stałych w czasie rzeczywistym. Chociaż ten ostatni tradycyjny układ sterowania może osiągnąć bardziej stabilne natężenie przepływu paliwa stałego niż ten poprzedni, zazwyczaj wymaga się, żeby zawory regulacyjne cząstek stałych były w ykonane z materiału odpornego na zużycie, ponieważ paliwo stałe może powodować znaczne zużycie zaworów regulacyjnych cząstek stałych w wyniku ścierania. W rezultacie koszty produkcji zaworów regulacyjnych cząstek stałych są wyższe ze względu na te wymagania materiałowe.

Dlatego też istnieje potrzeba zapewnienia ulepszonych i ekonomicznych układów i sposobów sterowania, które mogą sterować stabilnie transportowanym paliwem stałym.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia zatem, układ sterowania przeznaczony do sterowania układem suchego zasilania w celu transportu paliwa stałego w mieszaninie cząstek stałych z gazem, zawierający wiele czujników wprowadzonych do elementów składowych układu suchego zasilania oraz generowanie wielu sygnałów pomiarowych oznaczających właściwości układu suchego zasilania. Ponadto układ sterowania zawiera sterownik gazu wypierającego zawierający procesor oraz trwały nośnik danych odczytywalnych przez komputer przechowujący instrukcje. Wspomniane instrukcje powodują, że sterownik gazu wypierającego oblicza natężenie przepływu cząstek stałych (SR)

PL 223 052 B1 mieszaniny cząstek stałych z gazem, na podstawie co najmniej jednego spośród wielu sygnałów pomiarowych i oblicza co najmniej jedno spośród odchyleń: odchylenie ciśnienia w zbiorniku zasilającym oraz odchylenie przepływu gazu wypierającego, na podstawie natężenia przepływu cząstek stałych (SR), oraz generuje co najmniej jeden pierwszy sygnał sterujący na podstawie co najmniej jednego spośród odchyleń: odchylenia ciśnienia i odchylenia przepływu gazu wypierającego. Co więcej układ sterowania zawiera co najmniej jeden sterownik gazu pomocniczego zawierający procesor oraz trwały nośnik danych odczytywalnych przez komputer przechowujący instrukcje. Te z kolei instrukcje powodują, że sterownik gazu pomocniczego oblicza stosunek stężenia cząstek stałych (SLR) mieszaniny cząstek stałych z gazem, oblicza odchylenie gazu pomocniczego na podstawie stosunku stężenia cząstek stałych (SLR) i generuje co najmniej jeden drugi sygnał sterujący na podstawie odchylenia gazu pomocniczego, charakteryzujący się tym, że wspomniany co najmniej jeden sterownik gazu pomocniczego zawiera także sterownik przepływu gazu fluidyzacyjnego zawierający procesor oraz trwały nośnik danych odczytywalnych przez komputer przechowujący instrukcje, które powodują, że sterownik przepływu gazu fluidyzacyjnego oblicza odchylenie przepływu gazu fluidyzacyjnego na podstawie ciśnienia w zbiorniku zasilającym w czasie rzeczywistym i generuje co najmniej jeden trzeci sygnał sterujący w celu uruchomienia co najmniej jednego z zaworów gazu w celu zmiany co najmniej jednego przepływu gazu fluidyzacyjnego wprowadzanego do zbiornika zasilającego w układzie suchego zasilania. W końcu układ sterowania zawiera także sterownik przepływu gazu uzupełniającego zawierający procesor oraz trwały nośnik danych odczytywalnych przez komputer przechowujący instrukcje, które z kolei powodują, że sterownik przepływu gazu uzupełniającego oblicza odchylenie przepływu gazu uzupełniającego oraz generuje co najmniej jeden trzeci sygnał sterujący na podstawie przepływu gazu uzupełniającego. Układ sterowania zawiera także wiele zaworów gazu wprowadzonych do rurociągu gazu układu suchego zasilania oraz uruchamianych za pomocą co najmniej jednego pierwszego sygnału sterującego wspomnianego co najmniej jednego drugiego sygnału sterującego oraz wspomnianego co najmniej jednego trzeciego sygnału sterującego. Wspomniany co najmniej jeden pierwszy sygnał sterujący oraz wspomniany co najmniej jeden drugi sygnał sterujący sterują zaworem gazu wypierającego regulującego ilość paliwa stałego i ilość gazu, odpowiednio w mieszaninie cząstek stałych z gazem dostarczonych do rurociągu z mieszaniną. Z kolei wspomniany co najmniej jeden trzeci sygnał sterujący steruje zaworem gazu uzupełniającego, który zmienia przepływ gazu uzupełniającego w czasie rzeczywistym wprowadzanego do wspomnianego rurociągu z mieszaniną w celu zamiany wspomnianej mieszaniny cząstek stałych z gazem we wspomniany rurociąg z mieszaniną.

Korzystnie wspomniane odchylenie przepływu gazu uzupełniającego jest określane jako różnica pomiędzy pożądanym przepływem gazu uzupełniającego a przepływem gazu uzupełniającego w czasie rzeczywistym.

Korzystnie pożądany przepływ gazu uzupełniającego jest kompensowany na podstawie odch ylenia SLR pomiędzy pożądanym SLR a SLR w czasie rzeczywistym.

Korzystnie pożądany przepływ gazu uzupełniającego jest obliczany na podstawie pożądanego SLR, przepływu gazu wypierającego w czasie rzeczywistym, przepływu gazu uzupełniającego w czasie rzeczywistym i SR w czasie rzeczywistym.

Korzystnie pożądany przepływ gazu wypierającego jest kompensowany na podstawie SR w czasie rzeczywistym oraz ciśnienia w zbiorniku zasilającym w czasie rzeczywistym.

Korzystnie układ sterowania zawiera ponadto model roboczy, który jest skonfigurowany tak, żeby zapewniał pożądane ciśnienie w zbiorniku zasilającym i pożądaną prędkość liczoną na przekrój pustego aparatu mieszaniny cząstek stałych z gazem na podstawie pożądanego SR i pożądanego SLR.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny diagram blokowy pneumatycznego układu transportowego zawierającego układ suchego zasilania i układ sterowania przeznaczony do sterowania układem suchego zasilania w celu transportu paliwa stałego według jednego przykładu wykonania, fig. 2 przedstawia schematyczny diagram blokowy układu sterowania według innego przykładu wykonania, fig. 3 przedstawia schemat blokowy ilustrujący metodę obliczania stosunku stężenia cząstek stałych (SLR) w czasie rzeczywistym w układzie sterowania według jeszcze innego przykładu wykonania, fig. 4 przedstawia schematyczny diagram blokowy układu sterowania według innego przykładu wykonania, fig. 5 przedstawia schematyczny diagram blokowy układu sterowania według innego przykładu wykonania, fig. 6 przedstawia schematyczny diagram blokowy SR na podstawie zespołu obliczania pożądanego ciśnienia w zbiorniku zasilającym w układzie sterowania według jeszcze innego przykładu wykonaniu,

PL 223 052 B1 a fig. 7 przedstawia schematyczny diagram blokowy zespołu sterującego ciśnieniem w zbiorniku zasilającym w układzie sterowania według jeszcze innego przykładu wykonania.

Przykłady wykonania niniejszego wynalazku zostaną opisane poniżej w odniesieniu do załączonych rysunków. W poniższym opisie nie przedstawiono szczegółowo dobrze znanych funkcji lub konstrukcji w celu uniknięcia zaciemniania istoty wynalazku niepotrzebnymi szczegółami.

Figura 1 przedstawia pneumatyczny układ transportowy 10 według jednego przykładu wykon ania. Pneumatyczny układ transportowy 10 zawiera układ suchego zasilania (nieoznaczony) do dopr owadzania paliwa stałego (cząstek stałych) do pojemnika, takiego jak gazogenerator 12 i układ sterowania (nieoznaczony) do sterowania układem suchego zasilania w celu transportu paliwa stałego. Układ suchego zasilania zawiera pompę 14 cząstek stałych, zbiornik zasilający 16, źródło 18 gazu i związane z nimi rurociągi. W jednym z przykładów, paliwem stałym jest pył węglowy. Należy jednak rozumieć, że wynalazek nie wyklucza innych rodzajów paliwa stałego, takich jak biomasa, stosowanych w układzie suchego zasilania oraz jednego rodzaju paliwa stałego z pewną ilością wilgoci.

W jednym przykładzie wykonania z fig. 1, do rurociągów tych należą rurociąg 20 cząstek stałych, trzy rurociągi gazu (rurociąg 22 gazu wypierającego, rurociąg 24 gazu fluidyzacyjnego i rurociąg 26 gazu uzupełniającego) oraz rurociąg 28 mieszaniny. Rurociąg 20 cząstek stałych łączy pompę 14 cząstek stałych ze zbiornikiem zasilającym 16 w celu transportu paliwa stałego do zbiornika zasilającego 16. W innym przykładzie wykonania, każdy rurociąg, taki jak 20, 22, 24, 26 i 28 ma więcej niż jeden rurociąg. Rurociąg 22 gazu wypierającego łączy źródło 18 gazu ze zbiornikiem zasilającym 16 w celu transportowania gazu wypierającego do zbiornika zasilającego 16. Gaz wypierający wytwarza stan wysokiego ciśnienia w zbiorniku zasilającym 16 i jest mieszany z paliwem stałym w celu utworzenia mieszaniny cząstek stałych z gazem. Gaz wypierający jest również nazywany gazem nośnym. Różnica ciśnień pomiędzy zbiornikiem zasilającym 16 i gazogeneratorem 12 wymusza przepływ paliwa stałego do gazogeneratora 12 w układzie zasilania.

Rurociąg 24 gazu fluidyzacyjnego łączy źródło 18 gazu z dolną powierzchnią zbiornika zasilającego 16 tak, że do zbiornika zasilającego 16 jest wprowadzany jeden strumień gazu pomocniczego (nazywany dalej „gazem fluidyzacyjnym) w celu dalszej fluidyzacji mieszaniny cząstek stałych z gazem.

Rurociąg 26 gazu uzupełniającego łączy źródło 18 gazu z przednią częścią rurociągu 28 mieszaniny w celu wprowadzania innego strumienia gazu pomocniczego (nazywanego dalej „gazem uzupełniającym) w celu dostosowania natężenia przepływu cząstek stałych (SR) i/lub stosunku stężenia cząstek stałych (SLR) poprzez zmienianie objętości gazu w rurociągu 28 mieszaniny. Gaz fluidyzacyjny i gaz uzupełniający są wstrzykiwane w dalszych przepływowo miejscach gazu wypierającego i zmieniają objętości gazu w mieszaninie cząstek stałych z gazem poprzez zmienianie przepływów gazu w rurociągach 24 i 26 gazu. Pożądane zmiany objętości gazu mogą poprawić wydajność transportu paliwa stałego w mieszaninie cząstek stałych z gazem.

Przedmiot wynalazku nie jest ograniczony do układu, w którym każdy z gazów: gaz wypierający, gaz fluidyzacyjny i gaz uzupełniający, pochodzą z tego samego źródła 18 gazu, jak pokazano na fig. 1. Rurociąg 28 mieszaniny łączy zbiornik zasilający 16 z gazogeneratorem 12 w celu transportowania mieszaniny cząstek stałych z gazem.

Odnosząc się do fig. 1, układ sterowania zawiera wiele czujników, sterownik 30 gazu wypierającego, sterownik 32 gazu pomocniczego i wiele zaworów gazu. Określenie „zawór gazu oznacza zawór regulacyjny do regulacji przepływu gazu płynącego przez rurociąg, w którym zawór regulacyjny jest zainstalowany. Natężenie przepływu cząstek stałych (SR) i stosunek stężenia cząstek stałych (SLR) mogą odzwierciedlać wydajność transportu paliwa stałego. W związku z tym, aspekty te mogą być używane jako środki zastępcze dla wydajności i jeżeli SR i SLR odzwierciedlają wydajność gorszą od pożądanej, można prowadzić regulację procesu sterowania do chwili, kiedy układ będzie działał w zakresie oczekiwanym dla tych wartości.

Czujniki są wprowadzone do różnych elementów składowych układu zasilania i generują wiele sygnałów pomiarowych oznaczających różne właściwości. Układ sterowania pozyskuje różne wartości w czasie rzeczywistym różnych właściwości, takie jak SR, SLR, przepływ gazu i ciśnienie w zbiorniku zasilającym na podstawie tych sygnałów pomiarowych. W jednym z przykładów, wartości w czasie rzeczywistym są dostarczane bezpośrednio przez sygnały pomiarowe. W innym przykładzie, wartości w czasie rzeczywistym są obliczane na podstawie informacji wskazanych przez sygnały pomiarowe.

Sterownik 30 gazu wypierającego oblicza jedno lub oba odchylenia: odchylenie ciśnienia w zbiorniku zasilającym i odchylenie przepływu gazu wypierającego na podstawie (SR) w mieszaninie cząstek stałych z gazem, które jest określane za pomocą co najmniej jednego sygnału pomiarowego

PL 223 052 B1 i generuje co najmniej jeden pierwszy sygnał sterujący 33. Sterownik 32 gazu pomocniczego oblicza odchylenia gazu pomocniczego na podstawie stosunku stężenia cząstek stałych (SLR) w mieszaninie cząstek stałych z gazem, które jest określane za pomocą co najmniej jednego sygnału pomiarowego 35 i generuje drugi i trzeci sygnał sterujący 37 i 39 na podstawie odchyleń gazu pomocniczego w celu odpowiedniego sterowania przepływem gazu fluidyzacyjnego i przepływem gazu uzupełniającego. W jednym z przykładów, sterownik 32 gazu pomocniczego jest skonfigurowany tak, żeby gen erował jeden z sygnałów : drugi i trzeci sygnał sterujący 37 i 39.

Zawory gazu są uruchamiane za pomocą pierwszego, drugiego i trzeciego sygnału sterującego 33, 37 i 39 w celu regulacji przepływu paliwa stałego poprzez zmienianie przepływu gazu wypierającego i jednego lub obu gazów: gazu fluidyzacyjnego i gazu uzupełniającego.

W układzie sterowania według jednego przykładu wykonania, zarówno SR jak i SLR są używane do monitorowania i regulacji przepływu paliwa stałego podczas transportu, zwiększając w ten sp osób dokładność sterowania. Ponadto, w układzie sterowania zazwyczaj stosuje się tylko zawory gazu w celu utrzymania stabilnego transportu paliwa stałego. Gaz nie powoduje zużycia zaworów gazu w wyniku ścierania, w związku z czym do produkcji zaworów gazu można stosować zwykły materiał, zmniejszając w ten sposób koszt produkcji zaworów.

W przykładzie pokazanym na fig. 1, do tych czujników należą dwa czujniki 34 i 41 nadciśnienia zainstalowane, odpowiednio, w zbiorniku zasilającym 16 i gazogeneratorze 12, czujnik 36 SR zainstalowany w rurociągu 28 mieszaniny i trzy czujniki przepływu gazu (czujnik 38 przepływu gazu wypierającego, czujnik 40 przepływu gazu fluidyzacyjnego i czujnik 42 przepływu gazu uzupełniającego), zainstalowane w odpowiednich sekcjach, odpowiednio, rurociągu 22, 24 i 26 gazu.

W jednym przykładzie wykonania, w zbiorniku zasilającym 16 jest dodatkowo zamontowany czujnik masy i czujnik temperatury generujące sygnały, które wraz z sygnałami generowanymi przez czujnik 34 nadciśnienia, są używane do obliczenia SR w czasie rzeczywistym. Obliczony SR w czasie rzeczywistym i zmierzony SR w czasie rzeczywistym uzyskany bezpośrednio z czujnika 36 SR są uśredniane lub ustala się funkcję według z góry określonych algorytmów w celu uzyskania bardziej dokładnych wyników SR w czasie rzeczywistym. W innym przykładzie wykonania instaluje się w różnych miejscach rurociągu 28 mieszaniny wiele par czujników nadciśnienia oraz różnicowy czujnik ciśnienia do obliczania SR w czasie rzeczywistym. W jeszcze innym przykładzie wykonania stosuje się co najmniej dwa z każdego rodzaju czujników pokazanych na fig. 1 w celu osiągnięcia bardziej dokładnego wyniku w czasie rzeczywistym poprzez uśrednianie lub ustalenia funkcji spośród wielkości mierzonych wartości.

Termin „czujnik obejmuje, ale nie jest ograniczony wyłącznie do nich, elementy czujnikowe, mierniki, lub jakiekolwiek urządzenia pomiarowe, które mogą mierzyć temperaturę, nadciśnienie, masę lub inne właściwości obiektu i generują sygnały pomiarowe do wyprowadzania właściwości. Można rozumieć, że czujniki zazwyczaj generują sygnały analogowe, które są przetwarzane na sygnały c yfrowe przed wykorzystaniem do obliczenia lub innego przetwarzania, chociaż nie wspomina się o tym specjalnie w powyższych i następnych przykładach wykonania.

Zbiór zmierzonych danych i wartości wyjściowych z czujników i zaworów gazu jest wprowadzany za pomocą modułów Wejście/Wyjście, w tym analogowych modułów Wejście/Wyjście, cyfrowych modułów Wejście/Wyjście. W jednym przykładzie wykonania stosuje się interfejs monitorowany przez człowieka (Human Monitoring Interface - HMI) w celu usprawnienia funkcjonowania układu sterowania.

W przykładzie pokazanym na fig. 1, zawory gazu zawierają zawór 44 gazu wypierającego, zawór 48 gazu fluidyzacyjnego i zawór 48 gazu uzupełniającego. W innym przykładzie wykonania, każdy z rurociągów 22, 24 i 26 gazu jest wyposażony w dwa lub więcej odpowiednich zaworów gazu, takie jak 44, 46 i 48. W jeszcze innym przykładzie wykonania, zawór gazu zawiera zawór odpowietrzający (niepokazany), który jest zainstalowany na zbiorniku zasilającym 16 w celu obniżenia ciśnienia ze zbiornika zasilającego, kiedy ciśnienie w zbiorniku zasilającym w czasie rzeczywistym jest większe niż pożądane ciśnienie w zbiorniku zasilającym. Należy zauważyć, że do zaworów gazu należą, ale nie wyłącznie, zawory regulacyjne do zwiększania lub zmniejszania przepływu gazu oraz zawory typu odcinającego do natychmiastowego włączania lub wyłączania gazu.

W jednym przykładzie wykonania, pneumatyczny układ transportowy 10 zawiera ponadto wtryskiwacz 47 i sterownik 49 wtryskiwacza sprzężony z wtryskiwaczem 47 w celu sterowania przepływem gazu do gazogeneratora 12. Wtryskiwacz 47 jest używany do wtryskiwania mieszaniny cząstek stałych z gazem i gazowego tlenu do gazogeneratora 12. Sterownik 49 wtryskiwacza oblicza pożądany przepływ gazowego tlenu na podstawie SR w czasie rzeczywistym i stosunku O/C w gazoge6

PL 223 052 B1 neratorze 12, a następnie generuje sygnał sterujący na podstawie odchylenia przepływu gazowego tlenu pomiędzy pożądanym przepływem gazowego tlenu, a przepływem gazowego tlenu w czasie rzeczywistym. Co najmniej jeden czujnik przepływu gazu (niepokazany) jest zainstalowany w rurociągu (niepokazanym) do transportu gazowego tlenu i mierzy przepływ gazowego tlenu w czasie rzecz ywistym.

Figura 2 przedstawia układ sterowania 50 według innego przykładu wykonania. Układ sterowania 50 według jednego przykładu jest używany do sterowania układem suchego zasilania pokazanym na fig. 1 w celu transportowania paliwa stałego. Odnosząc się do fig. 1 i 2, układ sterowania 50 zawiera jeden lub więcej czujników 52, sterownik 54 gazu wypierającego, sterownik 56 gazu pomocniczego i wiele zaworów 58 gazu.

Według jednego przykładu wykonania, sterownik 54 gazu wypierającego jest podzielony na wiele zespołów, takich jak pomocniczy zespół 60 sterujący SR, zespół 62 korekcyjny bazujący na SR i zespół 64 sterujący odchyleniem ciśnienia w zbiorniku zasilającym, z których każdy jest funkcjonalnie połączony z co najmniej jednym z czujników 52 w celu uzyskania charakterystycznych informacji dot yczących układu suchego zasilania.

Sterowniki w poprzednich i następnych przykładach wykonania, takie jak 54 i 56, zawierają jedno lub więcej urządzeń obliczających, takich jak procesory lub mikroprocesory, które mogą zawierać lub mogą być sprzężone z nośnikiem danych odczytywalnym przez komputer zawierającym oprogr amowanie do realizacji oprogramowania komputerowego. Nośnik danych odczytywalny przez komputer w jednym z przykładów jest pamięcią fizyczną taką jak napęd, dysk, pamięć RAM, ROM lub inne fizyczne urządzenie pamięci masowej.

Odnosząc się do fig. 2 w powiązaniu z fig. 1, pomocniczy zespół 60 sterujący SR otrzymuje SR 66 w czasie rzeczywistym i pożądany SR 68, i wytwarza pomocniczą różnicę 70 ciśnień pomiędzy gazogeneratorem 12, a zbiornikiem zasilającym 16 bazujący na odchyleniu SR pomiędzy SR 66 w czasie rzeczywistym, a pożądanym SR 68.

Należy zauważyć, że wartość w czasie rzeczywistym jest wartością rzeczywistą, która jest określona lub zmierzona w czasie rzeczywistym. W poniższych przykładach wykonania, wartość w czasie rzeczywistym jest w uproszczeniu traktowana jak wartość rzeczywista, tak jak SR 66 w czasie rzeczywistym jest uważane za rzeczywiste SR 66. Rzeczywiste SR 66 może być określone na podstawie co najmniej jednego z sygnałów pomiarowych (niepokazanych) generowanych przez czujniki 52, takie jak czujnik SR 36. W innym przykładzie wykonania, sterownik 54 gazu wypierającego ma ponadto zespół obliczający SR (niepokazany), który oblicza rzeczywiste SR 66 na podstawie różnorodnych czujników, takich jak czujniki nadciśnienia, czujniki masy, a także czujniki różnicowe ciśnienia. Należy rozumieć, że wynalazek nie jest ograniczony do jakichkolwiek konkretnych sposobów i jakiegokolwiek rodzaju czujników stosowanych do obliczenia rzeczywistego SR 66. Ponadto SR jest jednym z istotnych parametrów dla oceny wydajności transportowania paliwa stałego, a tym samym pożądane SR 68 może być określane przez wymaganie układu.

Zespół 62 korekcyjny bazujący na SR otrzymuje pomocniczą różnicę 70 ciśnień z pomocniczego zespołu 60 sterującego SR, pożądaną różnicę 74 ciśnień i ciśnienie 76 w gazogeneratorze i dodaje te trzy wartości do siebie w celu utworzenia pożądanego ciśnienia 72 w zbiorniku zasilającym. Pożądana różnica 74 ciśnień może być określona przez wymagania układu, a ciśnienie 76 w gazogeneratorze może być określone za pomocą co najmniej jednego z sygnałów pomiarowych przez czujniki 52, taki jak czujnik 41 nadciśnienia.

Zespół 64 sterujący odchyleniem ciśnienia w zbiorniku zasilającym otrzymuje pożądane i rzeczywiste ciśnienia 72 i 78 w zbiorniku zasilającym i generuj e co najmniej jeden sygnał sterujący 77 na podstawie odchylenia ciśnienia w zbiorniku zasilającym w celu uruchomienia co najmniej jednego z zaworów 58 gazu, takiego jak zawór 44 gazu wypierającego, w celu regulacji rzeczywistego SR 66 poprzez zmianę przepływu gazu wypierającego.

W sterowniku 54 gazu wypierającego, odchylenie SR jest używane do skompensowania pożądanego ciśnienia w zbiorniku zasilającym, co może zmniejszyć błędy układu, poprawiając w ten sp osób dokładność sterowania.

W przykładzie pokazanym na fig. 2, sterownik 56 gazu pomocniczego zawiera pomocniczy zespół 80 sterujący SLR, zespół 82 korekcyjny bazujący na SLR, generator 84 pożądanego przepływu gazu pomocniczego, zespół 86 sterujący odchyleniem przepływu gazu fluidyzacyjnego i zespół 88 sterujący odchyleniem przepływem gazu uzupełniającego.

PL 223 052 B1

Pomocniczy zespół 80 sterujący SLR otrzymuje rzeczywisty SLR 90 i pożądany SLR 92 i generuje pomocniczą prędkość 94 liczoną na przekrój pustego aparatu mieszaniny cząstek stałych z gazem w rurociągu 28 mieszaniny. Rzeczywisty SLR 90 uzyskuje się na podstawie sygnałów pomiarowych generowanych przez czujniki 52. Ponadto SLR jest innym istotnym parametrem dla oceny wydajności transportowania paliwa stałego, a pożądany SLR 92 może być również określony przez w ymagania układu.

Pożądana prędkość 96 liczona na przekrój pustego aparatu jest określona przez wymagania układu i wprowadzana do zespołu 82 korekcyjnego bazującego na SLR w celu dokonania kompensacji. Pomocnicza prędkość 94 liczona na przekrój pustego aparatu uzyskana z pomocniczego zespołu 80 sterującego SLR jest następnie dodawana do pożądanej prędkości 96 liczonej na przekrój pustego aparatu w celu uzyskania sumarycznej prędkości 98 liczonej na przekrój pustego aparatu. Generator 84 pożądanego przepływu gazu pomocniczego jest skonfigurowany tak, żeby utworzyć pożądany przepływ 102 gazu fluidyzacyjnego i pożądany przepływ 104 gazu uzupełniającego na podstawie sumarycznej prędkości 98 liczonej na przekrój pustego aparatu. Według jednego przykładu wykonania, generator 84 pożądanego przepływu gazu pomocniczego wytwarza jeden z pożądanych przepływów 102 gazu fluidyzacyjnego i pożądanego przepływu 104 gazu uzupełniającego.

Według jednego przykładu wykonania, rzeczywiste ciśnienie 78 w zbiorniku zasilającym i rzeczywisty przepływ 100 gazu wypierającego są wprowadzane do generatora 84 pożądanego przepływu gazu pomocniczego. Pożądany przepływ 102 gazu fluidyzacyjnego jest obliczany na podstawie rzeczywistego ciśnienia 78 w zbiorniku zasilającym. Co do pożądanego przepływu 104 gazu uzupełniającego, najpierw cały wymagany przepływ gazu (niepokazany) jest obliczany z sumarycznej prędkości 98 liczonej na przekrój pustego aparatu, a następnie odejmuje się od niego rzeczywisty przepływ 100 gazu wypierającego i rzeczywisty przepływ 102 gazu fluidyzacyjnego w celu uzyskania pożądanego przepływu 104 gazu uzupełniającego.

Następnie zespół 86 sterujący odchyleniem przepływu gazu fluidyzacyjnego otrzymuje rzeczywisty przepływ 106 gazu fluidyzacyjnego z czujników 52 i pożądany przepływ 102 gazu fluidyzacyjnego i generuje co najmniej jeden sygnał sterujący 110 na podstawie odchylenia przepływu gazu fluidyzacyjnego pomiędzy rzeczywistym przepływem 106 gazu fluidyzacyjnego, a pożądanym przepływem 102 gazu fluidyzacyjnego w celu uruchomienia co najmniej jednego z zaworów 58 gazu, takiego jak zawór 46 gazu fluidyzacyjnego.

Zespół 88 sterujący odchyleniem przepływu gazu uzupełniającego otrzymuje rzeczywisty przepływ 108 gazu uzupełniającego z czujników 52 i pożądany przepływ 104 gazu uzupełniającego i generuje co najmniej jeden sygnał sterujący 112 na podstawie odchylenia przepływu gazu uzupełniającego pomiędzy przepływem 108 gazu uzupełniającego, a pożądanym przepływem 104 gazu uzupełniającego w celu uruchomienia co najmniej jednego z zaworów 58 gazu, takiego jak zawór 48 gazu uzupełniającego. W jednym przykładzie wykonania zapewniono jeden z zespołów: zespół 86 sterujący odchyleniem przepływu gazu fluidyzacyjnego i zespół 88 sterujący odchyleniem przepływu gazu uzupełniającego.

W jednym przykładzie wykonania, sterownik 56 gazu pomocniczego zawiera ponadto zespół obliczający SLR (niepokazany) do zapewniania rzeczywistego SLR 90. Figura 3 przedstawia proces obliczeniowy 114, który jest zaimplementowany w zespole obliczającym SLR. Odnosząc się do fig. 1 i 3, w etapie 116, objętość gazu w zbiorniku zasilającym 16, V_gassending jest obliczana według równań (1) i (2) :

^Vs + ^Vg = ^Vvessel ⁽¹⁾

PsVs +PgVg = Wc (2) gdzie, V_vessei jest objętością zbiornika zasilającego, która jest z góry ustaloną wartością; p_s oznacza gęstość paliwa stałego, która jest w przybliżeniu równa gęstości pozornej. Na przykład, gęstość jednego rodzaju próbki węgla wynosi 1390 Kg/m³. W_c jest masą mieszaniny cząstek stałych z gazem w zbiorniku zasilającym, którą można uzyskać z czujnika masy. p_g gęstością gazu w warunkach eksploatacyjnych, i może być uzyskana na podstawie równania (3) _ (P_s + 0,101325) poTo ^Pa ~ 0,101325 (T_s + 7₀) (3)

PL 223 052 B1 gdzie, P_s i T_s są ciśnieniem i temperaturą w zbiorniku zasilającym, które można uzyskać z czujnika nadciśnienia i czujnika temperatury. p₀ i T₀ są standardową gęstością gazu (standardowa gęstość N₂ wynosi 1,2504 Kg/m³) i standardową temperaturą (273,15°C).

Objętość gazu w zbiorniku zasilającym 16, V_gas, _sending, jest przeliczana na warunki standardowe. Objętość gazu w warunkach standardowych (nazywana dalej „standardową objętością gazu) jest określana jako V_g-sc, a standardowe objętości gazu w czasie t1 i t2 są odpowiednio określane jako Vg1-sc (t1) i Vg₂.sc (t2).

W etapie 118, całkowita objętość gazu, V_g-sc (t1 ~ t2), wpływająca do zbiornika zasilającego 16 w czasie od t1 do t2 jest obliczana jako suma gazu wypierającego i gazu fluidyzacyjnego w czasie od t1 do t2, która jest przedstawiana w postaci równania (4);

t2 t2

Vg3-sc{tl~t2·) = ^Q_P + Σ ef (⁴) tl tl w którym przepływ gazu wypierającego oraz przepływ gazu fluidyzacyjnego można uzyskać na podstawie sygnałów pomiarowych generowanych przez czujnik 38 przepływu gazu wypierającego i czujnik 40 przepływu gazu fluidyzacyjnego.

W etapie 120, całkowity przepływ gazu, Q_PF, wpływającego do rurociągu 28 mieszaniny ze zbiornika zasilającego 16 w czasie od t1 do t2 jest obliczany według równania (5):

_ ^Vg3-SC + ^Vg2-SC ~ ^Vgl-SC . .

^Qpf t2 — tl ⁾

W tym przykładzie, gaz uzupełniający jest wtryskiwany do rurociągu 28 mieszaniny. Czujnik 36 przepływu gazu uzupełniającego może mierzyć przepływ gazu uzupełniającego. Dlatego też całkowity przepływ gazu, Q_FM, włącznie z gazem uzupełniającym w rurociągu 28 mieszaniny jest wyrażony równaniem (6):

, i Ση Qs ^PF^ t2- tl

FM

RT (6) gdzie, Q_s, oznacza przepływ gazu uzupełniającego; R oznacza połowę średnicy rurociągu mieszaniny 28; T oznacza temperaturę rurociągu 28 mieszaniny, która w przybliżeniu jest równa temperaturze w zbiorniku zasilającym, którą można uzyskać poprzez zainstalowanie czujnika temperatury w zbiorniku zasilającym 16.

W etapie 122, rzeczywisty SLR 90 jest obliczany na podstawie rzeczywistego SR 66, a całkowity przepływ gazu, Q_FM, który jest przedstawiany równaniem (7):

gdzie SR oznacza rzeczywiste SR 66, które może być otrzymane bezpośrednio z czujnika SR 36; a Mg oznacza masę molową gazu wypierającego.

Figura 4 przedstawia układ sterowania 124 według jeszcze innego przykładu wykonania. Układ sterowania 124 jest podobny do układu sterowania 50 jak pokazano na fig. 2. Różnica polega na tym, że układ sterowania 124 zawiera ponadto model roboczy 126.

Odnosząc się do fig. 1 i 4, w jednym przykładzie wykonania model roboczy 126 jest skonfigurowany do przedstawiania relacji między następującymi elementami: SR, SLR, różnica ciśnień pomiędzy gazogeneratorem 12, a zbiornikiem zasilającym 16 i prędkością liczoną na przekrój pustego aparatu mieszaniny cząstek stałych z gazem. Korzystając z modelu roboczego 126 można uzyskać dowolne dwa z czterech elementów, jeżeli pozostałe dwa są podane. W jednym przykładzie wykonania, model roboczy zawiera wiele równań. W innym przykładzie wykonania, model roboczy jest czterowymiarowym wykresem, który został sporządzony na podstawie wielu danych eksperymentalnych.

W układzie sterowania 124, pożądane SR 68 i pożądane SLR 92 są określane przez wymagania układu, a następnie wprowadzane do modelu roboczego 126 w celu uzyskania pożądanej różnicy 74 ciśnień i pożądanej prędkości 96 liczonej na przekrój pustego aparatu. Model roboczy 126 jest uzyskiwany z wielu wielkości doświadczalnych, co poprawia dokładność pożądanej różnicy 74 ciśnień i pożądanej prędkości 96 liczonej na przekrój pustego aparatu, prowadząc w ten sposób do zwiększonej dokładności sterowania układu sterowania 124.

PL 223 052 B1

Figura 5 przedstawia układ sterowania 128 według jeszcze innego przykładu wykonania. W jednym przykładzie wykonania, układ sterowania 128 jest używany do regulacji przepływu paliwa stałego w układzie suchego zasilania z fig. 1. Układ sterowania 128 zawiera wiele czujników 130, sterownik 132 przepływu gazu wypierającego, sterownik 134 przepływu gazu uzupełniającego, sterownik 136 przepływu gazu fluidyzacyjnego i wiele zaworów 138 gazu.

Czujniki 130 są sprzężone z trzema sterownikami 132, 134 i 136 przepływu gazu i dostarczają różne informacje o układzie suchego zasilania za pomocą generowanych sygnałów pomiarowych do trzech sterowników 132, 134 i 136 przepływu gazu. Trzy sterowniki 132, 134 i 136 przepływu gazu generują sygnały sterujące do uruchomienia zaworów 138 gazu w celu regulacji przepływu paliwa stałego przez zmienianie odpowiednich przepływów gazu.

Odnosząc się do fig. 1 i 5, sterownik 132 przepływu gazu wypierającego zawiera zespół 137 obliczający na podstawie SR pożądane ciśnienie w zbiorniku zasilającym, zespół 140 sterujący ciśnieniem w zbiorniku zasilającym i zespół 142 sterujący odchyleniem przepływu gazu wypierającego. Zespół 137 obliczający na podstawie SR pożądane ciśnienie w zbiorniku zasilającym jest skonfigurowany do obliczania pożądanego ciśnienia 144 w zbiorniku zasilającym na podstawie co najmniej jednego sygnału pomiarowego 146. W jednym przykładzie wykonania, zespół 137 obliczający na podstawie SR pożądane ciśnienie w zbiorniku zasilającym jest skonfigurowany jako struktura pokazana na fig. 6 i zawiera komparator 148 SR i opcjonalny zespół obliczeniowy 150.

Istnieją trzy dane wejściowe; pożądane SR 152, SR , rzeczywiste SR 154, SR , i pożądana dokładność 158 sterowania SR, ACC_SR dla komparatora 148 SR. Pożądany SR 152 i pożądana dokładność 156 sterowania SR może być z góry ustalona w zależności od wymagań układu. Rzeczywisty SR 154 można uzyskać bezpośrednio z czujnika SR, takiego jak 36 na fig. 1. W innym przykładzie wykonania, rzeczywisty SR 154 jest uzyskiwany na podstawie wielu czujników.

Komparator 148 SR jest skonfigurowany do porównywania rzeczywistego SR 154 z wynikami poprzez mnożenie pożądanego SR 152 przez (1-ACC_SR) lub (1+ACC_SR) i do generowania innego sygnału wybierającego 158. Opcjonalny zespół obliczeniowy 150 jest aktywowany przez sygnał wybierający 158 w celu przyjęcia odpowiednich algorytmów obliczeniowych do obliczania pożądanego ciśnienia 144 w zbiorniku zasilającym.

W jednym przykładzie wykonania, opcjonalny zespół obliczeniowy 150, jak pokazano na fig. 6, zawiera pierwszy, drugi i trzeci blok 160, 162 i 164 o różnych algorytmach obliczeniowych. W pierwszym bloku 160, algorytm obliczeniowy jest taki, że pożądane ciśnienie 144, P_s ^d w zbiorniku zasilającym uzyskuje się z sumy rzeczywistego ciśnienia, Ps^a, w zbiorniku zasilającym i akcesoriów obliczeniowych pożądanego ciśnienia zasilania, P. Rzeczywiste ciśnienie Ps^a, w zbiorniku zasilającym można uzyskać bezpośrednio z czujnika nadciśnienia, takiego jak 34 na fig. 1. Akcesoria obliczeniowe pożądanego ciśnienia zasilania, P, są określone przez wymagania układu.

W drugim bloku 162, algorytm obliczeniowy jest reprezentowany przez:

P^d = P“ + K_SR(SR^d - SR^a) gdzie K_SR oznacza proporcjonalne sterowanie SR i może być określony przez wymaganie układu. W trzecim bloku 164, algorytm obliczeniowy jest taki, że pożądane ciśnienie 144, , w zbiorniku zasilającym jest obliczane przez odjęcie akcesoriów obliczeniowych pożądanego ciśnienia zasilania, , od rzeczywistego ciśnienia, , w zbiorniku zasilającym.

W trakcie działania według jednego przykładu wykonania, pierwszy blok 160 jest aktywowany, gdy rzeczywiste SR 154 jest mniejsze niż pożądane SR 152 pomnożone przez (1-ACCSR) (nazywane dalej „SR^d x (1-ACCsr)). Trzeci blok 164 jest aktywowany, gdy rzeczywiste SR 154 jest większe niż pożądane SR 152 pomnożone przez (1+ ACCSR) (nazywany dalej „SR^d x (1+ACCSR)). Gdy rzeczywisty SR 154 mieści się w przedziale pomiędzy SR^d x (1-ACCSR) a SR^d x (1 + ACCSR), używany jest drugi blok 162.

Odnosząc się ponownie do fig. 1 i 5, zespół 140 sterujący ciśnieniem w zbiorniku zasilającym jest skonfigurowany tak, żeby obliczyć pożądany przepływ 166 gazu wypierającego na podstawie pożądanego ciśnienia 144 w zbiorniku zasilającym, informacji w czasie rzeczywistym wskazanych przez co najmniej jeden z sygnałów pomiarowych (niepokazany) generowanych przez czujnik 130 i inne z góry ustalone parametry układu (niepokazane).

Figura 7 przedstawia przykład zespołu 140 sterującego ciśnieniem w zbiorniku zasilającym. Według tego przykładu, zespół 140 sterujący ciśnieniem w zbiorniku zasilającym zawiera komparator 188 ciśnienia w zbiorniku zasilającym, zespół 170 obliczający szybkość wypierania, pomocniczy zespół 172 sterujący SR, zespół 174 korekcyjny bazujący na SR oraz zespół 176 odprowadzający.

PL 223 052 B1

W komparatorze 168 ciśnienia w zbiorniku zasilającym w jednym przykładzie, istnieją trzy dane wejściowe: pożądane ciśnienie 144, P_s ^d, w zbiorniku zasilającym, rzeczywiste ciśnienie 178, P“, w zbiorniku zasilającym, oraz pożądana dokładność sterowania 180, ACCp, w zbiorniku zasilającym. Komparator 168 ciśnienia w zbiorniku zasilającym jest skonfigurowany tak, żeby porównywać P“ z (Ps^d-ACCp) i (P_s ^d + ACC_p) i generować sygnał wybierający 182 do sterowania zespołem 170 obliczającym szybkość wypierania w celu wyprowadzenia szybkości 184 wypierania ciśnienia w zbiorniku zasilającym.

W zespole 170 obliczającym szybkość wypierania, szybkość 184 wypierania jest określana przez wymagania układu, kiedy rzeczywiste ciśnienie 178, P“, w zbiorniku zasilającym jest mniejsze niż (P_s ^d -ACCp). Szybkość 184 wypierania jest określana na podstawie odchylenia ciśnienia w zbiorniku zasilającym, kiedy rzeczywiste ciśnienie 178, P“, w zbiorniku zasilającym, mieści się w przedziale pomiędzy (P^d -ACCp) i (P^d -ACC_p). Z chwilą, kiedy rzeczywiste ciśnienie 178, P“, w zbiorniku zasilającym jest większe niż P -ACC_p), sygnał sterujący 186 z komparatora 168 ciśnienia w zbiorniku zasilającym aktywuje zespół 176 odprowadzający w celu uruchomienia co najmniej jednego zaworu odpowietrzającego (niepokazanego) do obniżenia ciśnienia w zbiorniku zasilającym.

W jednym przykładzie, zespół 140 sterujący ciśnieniem w zbiorniku zasilającym zawiera komparator 168 ciśnienia w zbiorniku zasilającym, zespół 170 obliczający szybkość wypierania, pomocniczy zespół 172 sterujący SR, zespół 174 korekcyjny bazujący na SR oraz zespół 176 odprowadzający. W tym przykładzie komparator 168 ciśnienia w zbiorniku zasilającym jest skonfigurowany tak, żeby generował co najmniej jeden sygnał sterujący, kiedy rzeczywiste ciśnienie 178, P“, w zbiorniku zasilającym jest większe niż (P^d -ACC_p). Co najmniej jeden sygnał sterujący uruchamia co najmniej jeden zawór typu odcinającego (niepokazany) zainstalowany na rurociągu 22 gazu wypierającego w celu natychmiastowego wyłączenia przepływu gazu wypierającego do zbiornika zasilającego 16 w odniesieniu do fig. 1.

Zespół 174 korekcyjny bazujący na SR jest skonfigurowany tak, żeby zapewnić skompensowaną wartość 190 na podstawie rzeczywistego SR 118 i rzeczywistego ciśnienia 178 w zbiorniku zasilającym. W zespole 174 korekcyjnym bazujący na SR, najpierw uzyskuje się początkowy pożądany przepływ gazu wypierającego na podstawie szybkości 184 wypierania, a następnie używa się skompensowaną wartość 190 do skompensowania początkowego pożądanego przepływu gazu wypierającego w celu uzyskania pożądanego przepływu 166 gazu wypierającego.

Odnosząc się ponownie do fig. 1 i 5, w układzie sterowania 128, pożądany przepływ 166 gazu wypierającego funkcjonuje kiedy jeden sygnał wejściowy wchodzi do zespołu 142 sterującego odch yleniem przepływu gazu wypierającego i jest porównywany z innym sygnałem wejściowym rzeczywistego przepływu 192 gazu wypierającego, który można uzyskać z jednego z czujników 130, tak, żeby czujnik 38 przepływu gazu wypierającego (patrz fig. 1) wywołał odchylenie przepływu gazu wypierającego. Następnie zespół 142 sterujący odchyleniem przepływu gazu wypierającego generuje co najmniej jeden sygnał sterujący 194 na podstawie odchylenia przepływu gazu wypierającego. Sygnał sterujący 194 aktywuje co najmniej jeden z zaworów 138 gazu, taki jak zawór 44 gazu wypierającego w celu regulacji rzeczywistego SR przez zmianę przepływu gazu wypierającego.

Sterownik 134 przepływu gazu uzupełniającego w jednym z przykładów zawiera zespół 196 obliczający pożądany przepływ gazu uzupełniającego, sterownik 198 nasycenia oraz zespół 200 sterujący odchyleniem przepływu gazu uzupełniającego. Zespół 196 obliczający pożądany przepływ gazu uzupełniającego jest skonfigurowany tak, żeby zapewniał pożądany przepływ 202 gazu uzupełniającego na podstawie rzeczywistego przepływu 204 gazu fluidyzacyjnego, rzeczywistego przepływu 192 gazu wypierającego i rzeczywistego SR 146, jak również pożądanego SLR 206. Zespół 196 obliczający pożądany przepływ gazu uzupełniającego jest sprzężony z czujnikami 130 i uzyskuje rzeczywisty przepływ 204 gazu fluidyzacyjnego, rzeczywisty przepływ 220 gazu uzupełniającego i rzeczywisty SR 146 z sygnałów pomiarowych generowanych przez czujniki 130. W jednym przykładzie wykonania, sterownik 134 przepływu gazu uzupełniającego zawiera ponadto zespół obliczeniowy przeznaczony do obliczania każdego rzeczywistego przepływu 204 gazu fluidyzacyjnego, rzeczywistego przepływu 192 gazu wypierającego i rzeczywistego SR 146 na podstawie sygnałów pomiarowych generowanych przez czujnik 130 w zależności od odpowiednich algorytmów obliczeniowych. Ponadto pożądane SLR 206 może być określone przez wymagania układu.

Pożądany przepływ 202 gazu uzupełniającego wpływa następnie do sterownika 198 nasycenia w celu ograniczenia wydajności. W przykładzie z fig. 5, sterownik 134 przepływu gazu uzupełniającego zawiera ponadto zespół 208 obliczający prędkość liczoną na przekrój pustego aparatu w celu zapewnienia wartości progowych pożądanego przepływu gazu uzupełniającego dla sterownika 138 naPL 223 052 B1 sycenia. Zespół 208 obliczający prędkość liczoną na przekrój pustego aparatu odbiera rzeczywisty przepływ 204 gazu fluidyzacyjnego, rzeczywisty przepływ 192 gazu wypierającego i rzeczywisty SR 146, jak również minimalne i maksymalne wartości 210 i 212 pożądanej prędkości liczonej na przekrój pustego aparatu Ug^max i Ug'^:'^: oraz maksymalne i minimalne wartości wydajności 214 i 216, Qs^max i Qs^min, oraz pożądany przepływ gazu uzupełniającego do sterownika 198 nasycenia. Ug^ma i Ug^m' można określić z wymagań układu. Sterownik 198 nasycenia ogranicza pożądany przepływ 202 gazu uzupełniającego i wydajność końcowego pożądanego przepływu 218 gazu uzupełniającego, który mógłby być równy pożądanemu przepływowi 202 gazu uzupełniającego, minimalny pożądany przepływ 216 gazu uzupełniającego lub maksymalny pożądany przepływ 214 gazu uzupełniającego.

Zespół 200 sterujący odchyleniem przepływu gazu uzupełniającego odbiera pożądany przepływ 218 gazu uzupełniającego i rzeczywisty przepływ 220 gazu uzupełniającego i generuje co najmniej jeden sygnał sterujący 222 na podstawie odchylenia przepływu gazu uzupełniającego pomiędzy pożądanym, a rzeczywistym przepływem 218 i 220 gazu uzupełniającego. Ten co najmniej jeden sygnał sterujący 222 uruchamia co najmniej jeden z zaworów 138 gazu, taki jak zawór 48 gazu uzupełniającego w celu regulacji przepływu gazu uzupełniającego w celu utrzymania stabilnego przepływu paliwa stałego podczas dalszego transportu.

Sterownik 136 przepływu gazu fluidyzacyjnego w jednym z przykładów zawiera zespół 224 sterujący pożądanym przepływem gazu fluidyzacyjnego oraz zespół 226 sterujący odchyleniem przepływu gazu fluidyzacyjnego. Sterownik 136 przepływu gazu fluidyzacyjnego jest używany do sterowania przepływem paliwa stałego poprzez zmienianie przepływu gazu fluidyzacyjnego, który jest wprowadzany do zbiornika zasilającego w odniesieniu do fig. 1. Zespół 224 sterujący pożądanym przepływem gazu fluidyzacyjnego odbiera rzeczywiste ciśnienie 192 w zbiorniku zasilającym i jest skonfigurowany w celu wytwarzania pożądanego przepływu 228 gazu fluidyzacyjnego na podstawie rzeczywistego ciśnienia 192 w zbiorniku zasilającym według z góry ustalonego wzoru obliczeniowego.

Zespół 226 sterujący odchyleniem przepływu gazu fluidyzacyjnego odbiera pożądany przepływ 228 gazu fluidyzacyjnego i rzeczywisty przepływ 230 gazu fluidyzacyjnego i generuje co najmniej j eden sygnał sterujący 232 na podstawie odchylenia przepływu gazu fluidyzacyjnego pomiędzy pożądanym a rzeczywistym przepływem 228 i 230 gazu fluidyzacyjnego. Ten co najmniej jeden sygnał ster ujący 232 uruchamia co najmniej jeden z zaworów 138 gazu, taki jak zawór 46 gazu fluidyzacyjnego, w celu regulacji przepływu gazu fluidyzacyjnego aby utrzymać stabilny przepływ paliwa stałego. W jednym przykładzie wykonania, do utrzymywania dokładności sterowania stosuje się tylko dwa sterowniki 132 i 134.

W układzie sterowania 128, przepływ paliwa stałego jest regulowany za pomocą kombinacji sterowania przepływem gazu wypierającego, przepływem gazu fluidyzacyjnego i przepływem gazu uzupełniającego na podstawie rzeczywistego SR, rzeczywistego SLR i rzeczywistego ciśnienia w zbiorn iku zasilającym oraz innych związanych parametrów, co prowadzi do zwiększenia dokładności sterowania. Tylko zastosowanie zaworów gazu do sterowania podczas przetwarzania sterowania prowadzi do zmniejszenia kosztów produkcji.

Ponadto konieczne jest dostarczenie wyposażenia zapewniającego bezpieczeństwo i układu awaryjnego odcinania, który jest układem samoczynnym w stosunku do układu sterowania procesem podstawowym, w celu monitorowania statusu układu w czasie rzeczywistym oraz włączania alarmu nawet po wyłączeniu układu suchego zasilania w przypadku wystąpienia stanów odbiegających od normy.

W niniejszym dokumencie pokazano i opisano tylko niektóre cechy wynalazku, ale znawcy w tej dziedzinie zorientują się co do możliwości dokonywania w nim wielu modyfikacji i zmian. Dlatego rozumie się samo przez się, że załączone zastrzeżenia mają obejmować wszystkie takie modyfikacje i zmiany, które mieszczą się w prawdziwej istocie wynalazku.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ sterowania przeznaczony do sterowania układem suchego zasilania w celu transportu paliwa stałego w mieszaninie cząstek stałych z gazem, zawierający:

   wiele czujników wprowadzonych do elementów składowych układu suchego zasilania oraz generowanie wielu sygnałów pomiarowych oznaczających właściwości układu suchego zasilania,

   PL 223 052 B1 sterownik gazu wypierającego zawierający procesor oraz trwały nośnik danych odczytywalnych przez komputer przechowujący instrukcje, które powodują, że sterownik gazu wypierającego oblicza natężenie przepływu cząstek stałych (SR) mieszaniny cząstek stałych z gazem, na podstawie co najmniej jednego spośród wielu sygnałów pomiarowych i oblicza co najmniej jedno spośród odchyleń: odchylenie ciśnienia w zbiorniku zasilającym oraz odchylenie przepływu gazu wypierającego, na podstawie natężenia przepływu cząstek stałych (SR), oraz generuje co najmniej jeden pierwszy sygnał sterujący na podstawie co najmniej jednego spośród odchyleń: odchylenia ciśnienia i odchylenia przepływu gazu wypierającego, co najmniej jeden sterownik gazu pomocniczego zawierający procesor oraz trwały nośnik danych odczytywalnych przez komputer przechowujący instrukcje, które powodują, że sterownik gazu pomocniczego oblicza stosunek stężenia cząstek stałych (SLR) mieszaniny cząstek stałych z gazem, oblicza odchylenie gazu pomocniczego na podstawie stosunku stężenia cząstek stałych (SLR) i gen eruje co najmniej jeden drugi sygnał sterujący na podstawie odchylenia gazu pomocniczego, znamienny tym, że wspomniany co najmniej jeden sterownik gazu pomocniczego zawiera także sterownik przepływu gazu fluidyzacyjnego zawierający procesor oraz trwały nośnik danych odczytywalnych przez komputer przechowujący instrukcje, które powodują, że sterownik przepływu gazu fluidyzacyjnego oblicza odchylenie przepływu gazu fluidyzacyjnego na podstawie ciśnienia w zbiorniku zasilającym w czasie rzeczywistym i generuje co najmniej jeden trzeci sygnał sterujący w celu uruchomienia co najmniej jednego z zaworów gazu w celu zmiany co najmniej jednego przepływu gazu fluidyzacyjnego wprowadzanego do zbiornika zasilającego w układzie suchego zasilania, oraz sterownik przepływu gazu uzupełniającego zawierający procesor oraz trwały nośnik danych odczytywalnych przez komputer przechowujący instrukcje, które powodują, że sterownik przepływu gazu uzupełniającego oblicza odchylenie przepływu gazu uzupełniającego oraz generuje co najmniej jeden trzeci sygnał sterujący na podstawie przepływu gazu uzupełniającego, wiele zaworów gazu wprowadzonych do rurociągu gazu układu suchego zasilania oraz uruchamianych za pomocą co najmniej jednego pierwszego sygnału sterującego wspomnianego co n ajmniej jednego drugiego sygnału sterującego oraz wspomnianego co najmniej jednego trzeciego sygnału sterującego, przy czym wspomniany co najmniej jeden pierwszy sygnał sterujący oraz wspomniany co najmniej jeden drugi sygnał sterujący sterują zaworem gazu wypierającego regulującego ilość paliwa stałego i ilość gazu, odpowiednio w mieszaninie cząstek stałych z gazem dostarczonych do rurociągu z mieszaniną, oraz przy czym wspomniany co najmniej jeden trzeci sygnał sterujący steruje zaworem gazu uzupełniającego, który zmienia przepływ gazu uzupełniającego w czasie rzeczywistym wprowadzanego do wspomnianego rurociągu z mieszaniną w celu zamiany wspomnianej mieszaniny cząstek stałych z gazem we wspomniany rurociąg z mieszaniną.
2. 2. Układ sterowania według zastrz. 1, znamienny tym, że wspomniane odchylenie przepływu gazu uzupełniającego jest określane jako różnica pomiędzy pożądanym przepływem gazu uzupełniającego a przepływem gazu uzupełniającego w czasie rzeczywistym.
3. 3. Układ sterowania według zastrz. 2, znamienny tym, że pożądany przepływ gazu uzupełniającego jest kompensowany na podstawie odchylenia SLR pomiędzy pożądanym SLR a SLR w czasie rzeczywistym.
4. 4. Układ sterowania według zastrz. 2, znamienny tym, że pożądany przepływ gazu uzupełniającego jest obliczany na podstawie pożądanego SLR, przepływu gazu wypierającego w czasie rzeczywistym, przepływu gazu uzupełniającego w czasie rzeczywistym i SR w czasie rzeczywistym.
5. 5. Układ sterowania według zastrz. 1, znamienny tym, że pożądany przepływ gazu wypierającego jest kompensowany na podstawie SR w czasie rzeczywistym oraz ciśnienia w zbiorniku zasilającym w czasie rzeczywistym.
6. 6. Układ sterowania według dowolnego z zastrz. poprzednich, znamienny tym, że zawiera ponadto model roboczy, który jest skonfigurowany tak, żeby zapewniał pożądane ciśnienie w zbiorniku zasilającym i pożądaną prędkość liczoną na przekrój pustego aparatu mieszaniny cząstek stałych z gazem na podstawie pożądanego SR i pożądanego SLR.