SU1337631A1

SU1337631A1 - Device for automatic control of process of drying materials in drum drier

Info

Publication number: SU1337631A1
Application number: SU853987347A
Authority: SU
Inventors: Алексей Иванович Степура; Анатолий Ярославович Майданский; Василина Ивановна Майданская; Римма Григорьевна Степура
Original assignee: Проектно-Конструкторский Технологический Институт Министерства Лесной Промышленности Усср
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1987-09-15

Abstract

Изобретение позвол ет повысить точность поддержани заданной конечной влажности материала и снижение пожароопасности. Устр-во содержит датчики 2, 3, 4, 5, 6 т-ры топочных газов, влажности исходного материала , конечной влажности материала, т-ры отход щих газов и расхода исход (Л оо со О5 ООThe invention makes it possible to improve the accuracy of maintaining a given final moisture content of a material and reducing fire hazard. The device contains sensors of 2, 3, 4, 5, 6 t-ry flue gases, moisture of the source material, the final moisture content of the material, t-ry waste gases and the flow rate of the outcome (L oo with O5 OO

Description

133133

ногр материала соответственно, дозатор 7 исходного материала, регул тор 8 его расхода, привод 9, топку 10 с регул тором 11 т-ры топочных газов, исполнительный механизм 12, преобразователи 13 сигналов датчиков, многоканальный преобразователь 14 напр жение-код , фильтры 15 низкой частоты с масштабирующими блоками 16, 17, 18, 19 и 20, задатчик 21 предельно допустимой т-ры отход щих газов, блок 22 сравнени , экстрапол тор 23, анализатор 24 адекватности модели, блок 25 адаптации модели, анализатор 26 кри1material feedrate, respectively, feedstock dispenser 7, its flow controller 8, drive 9, furnace 10 with a regulator 11 of flue gases, actuator 12, converters 13 sensor signals, multichannel voltage-code converter 14, filters 15 low frequencies with scaling blocks 16, 17, 18, 19 and 20, unit 21 of maximum permissible exhaust gas temperature, comparison unit 22, extrapolator 23, model adequacy analyzer 24, model adaptation unit 25, cree analyzer 26

Изобретение относитс к технике сушки сыпучих материалов и может быть использовано в лесоперерабатывающей промьшшенности дл автоматического управлени процессом сушки измельченной древесины в барабанных сушилках.The invention relates to a technique for drying loose materials and can be used in the wood processing industry for automatically controlling the process of drying shredded wood in drum dryers.

Цель изобретени - повьппение точности поддержани заданной конечной влажности материала и снижение пожа- роопасности.The purpose of the invention is to increase the accuracy of maintaining a given final moisture content of a material and reducing fire hazard.

На чертеже представлена блок-схема устройства дл автоматического управлени процессом сушки материалов в барабанной сушилке.The drawing shows a block diagram of a device for automatically controlling the process of drying materials in a drum dryer.

Устройство дл автоматического управлени процессом сушки материалов в барабанной сушилке 1 содержит датчики температуры топочных газов 2, влажности исходного материала 3, конечной влажности материала 4, температуры отход щих газов 5 и расхода исходного материала 6, дозатор исходного материала 7, регул тор его расхода 8, привод 9, топку 10 с регул тором 11 температуры топочных газов, соединенный с датчиком 2 и исполнительным механизмом 12, преобразователи 13 сигналов датчиков в унифицированные сигналы напр жени , многоканальный преобразователь 14 напр жение-код , фильтры низкой частоты 15 с масштабирующими блоками 16 - 20, преобразующими значени кодов X в значени измер емых физических величин Y по формуле: Y АХ + В, где АA device for automatically controlling the process of drying materials in a drum dryer 1 contains sensors for the temperature of the flue gases 2, the humidity of the starting material 3, the final humidity of the material 4, the temperature of the exhaust gases 5 and the consumption of the starting material 6, the dispenser of starting material 7, its flow controller 8, drive 9, firebox 10 with flue gas temperature regulator 11, connected to sensor 2 and actuator 12, converters 13 of sensor signals to unified voltage signals, multichannel conversion 14 atel code voltage, low frequency filters 15, with the scaling unit 16 - 20, converts the value X codes in the measured values of physical quantities according to formula Y: Y AX + B, where A

тери управлени , задатчик 27 номинальных значений т-ры отход щих газов и конечной влажности материала, блок 28 обратной модели с преобразователем 29 код-напр жение. В блоке 22 непрерывно сравниваетс текущее значение т-ры, поступающее с блока 20 со значением от задатчи- ка 21. В случае превьшгени первого значени над вторым с второго выхода блока 22 поступает сигнал на управл ющий вход блока 28, Происходит перерасчет новых управл ющих воздействий . 1 ил.The control unit, the unit 27 of the nominal values of the waste gases and the final moisture content of the material, the block 28 of the inverse model with a code-voltage converter 29. In block 22, the current value of the temperature from the block 20 is continuously compared with the value from setpoint 21. In case the first value is higher than the second value from the second output of block 22, the signal to the control input of block 28 is received. The new control actions are recalculated . 1 il.

и В - коэффициенты аппроксимации, задатчик 21 предельно допустимой температуры отход щих газов (температура, при которой возможно возгорание высушиваемого материала), блок сравнени 22, экстрапол тор 23, анализатор адекватности модели 24, блок адаптации модели 25, анализатор критери управлени 26, задатчик 27 номинальных значений температуры отход щих топочных газов и конечной влажности материала, блок обратной модели 28 с преобразователем 29 код-напр жение. При этом датчики температуры топочных газов 2, расхода 6 и влажности 3 исходного материала подключены через преобразователи 13, многоканальньш преобразователь 14, фильтры низких частот 15 и соответствующие масштабирующие блоки 16 - 18 к входам экстра- пол тора 23, выход которого соединен с входами анализатора критери управлени 26 и анализатора адекватности модели 24, при этом к остальным входам последнего подключены датчики 5 температуры отход щих газов и 4 конечной влажности материала (вьш1еописан- ным образом), а выходы анализатора 24 соединены с управл ющими входами анализатора критери управлени 26 и блока адаптации модели 25, к остальным входам последнего при этом подключены датчики 2 - 6, а его выход св зан со свободными входами экстрапол тора 23and B - approximation coefficients, unit 21 of maximum permissible exhaust gas temperature (temperature at which the dried material may burn), comparison unit 22, extrapolator 23, model 24 adequacy analyzer, model 25 adaptation block, control criterion analyzer 26, unit 27 nominal temperatures of waste flue gases and the final moisture content of the material; a model 28 inverse unit with a code-voltage converter 29. At the same time, the temperature sensors of flue gases 2, flow rate 6 and humidity 3 of the source material are connected via converters 13, multichannel converter 14, low-pass filters 15 and the corresponding scaling units 16-18 to the inputs of the extrapolator 23, the output of which is connected to the criterion analyzer inputs control 26 and the analyzer of the model 24 adequacy, while the rest of the inputs of the latter are connected to the sensors 5 of the temperature of the exhaust gases and 4 of the final moisture content of the material (as described above), and the outputs of the analyzer 24 are connected Sensors 2–6 and the model 25 adaptation block are located at the control inputs of the analyzer; sensors 2–6 are connected to the remaining inputs of the latter, and its output is connected to the free inputs of the extrapolator 23

и блока обратной модели 28, к остальным входам последнего подключены дат313and the block of the reverse model 28, Dat313 are connected to the remaining inputs of the latter

чик влажности исходного материала 3 и задатчик 27, причем к первому управл ющему входу блока 28 подключен выход анализатора критери управлени 26, а датчик температуры отход щих газов 5 подсоединен к входу блока сравнени 22, св занному также с задатчиком 21, при этом первый выход блока 22 соединен с управл ющим входом экстрапол тора 23, а второй его выход - с вторым управл ющим входом блока обратной модели 28, выходы которого через преобразователь 29 соединены с регул торами 11 температуры топочных газов и В расхода исходного материала.A moisture source of source material 3 and a setting device 27, the output of analyzer control criterion 26 is connected to the first control input of the unit 28, and the waste gas temperature sensor 5 is connected to the input of the comparison unit 22 connected also to the setting unit 21, the first output of the unit 22 is connected to the control input of the extrapolator 23, and its second output is connected to the second control input of the inverse model 28 unit, the outputs of which are connected to the regulators 11 of the flue gas temperature and flow rate of the source material through the converter 29.

Экстрапол тор 23, использу в качестве входной информации серии измерений расхода исходного материала (х), температуры топочных газов (xj и влажности исходного материала (х ,), рассчитывает оценочные значени (у) конечной влажности материала и (у,) температуры отход щих газов по уравнени м:The extrapolator 23, using as input information a series of measurements of the flow rate of the source material (x), the temperature of the flue gases (xj and the humidity of the source material (x,)), calculates the estimated values (y) of the final moisture of the material and (y,) the temperature of the exhaust gases by equations:

у, ад,+ а,, X, + а.х-г + + + а;,ау - а , х + а j, х -t- а, х,, (1y, hell, + a ,, x, + a.x-g + + + a ;, ay - a, x + a j, x -t-a, x ,, (1

у, aoj+ + + ajjX +y, aoj + + + ajjX +

(2)(2)

а g, X g ,a g x g

где X 4 х ,; х j х ; х х, j х, х,хг; xg х.х,; х, x,,Xj, where X 4 x; x j x; x x, j x, x, xg; xg xx ,; x, x, xj,

при X - - центрированные значени соответствующих параметров; ij - коэффициенты, получаемые вwith X - - centered values of the corresponding parameters; ij - coefficients obtained in

результате идентификации известным методом пассивного регрессивного анализа. Анализатор адекватности модели 24 дл выбранного уровн зависимости и заданных степеней свободы по F-кри- терию Фишера делает логическое заключение об адекватности прин той модели (уравнени (1) и (2)) и реального процесса сушки.the result of the identification of a known method of passive regression analysis. The analyzer of the adequacy of the model 24 for the chosen level of dependence and given degrees of freedom according to Fisher's F-criterion makes a logical conclusion about the adequacy of the accepted model (Eqs. (1) and (2)) and the actual drying process.

Блок адаптации модели 25 определ ет коэффициенты модели из серии измерений величин X, и у . Процедура адаптации коэффициентов модели а выполн етс методом линейной регрессии на основании критери минимума текущей нев зки.The model 25 adaptation block determines the model coefficients from a series of measurements of X, and y. The procedure for adapting the coefficients of model a is performed by linear regression based on the minimum criterion of the current time.

Анализатор критери управлени 26 осуществл ет сравнение оценочных значений величин у и у, полученных в экстрапол торе 23, с заданными значени ми этих величин в задатчике 27.The control criterion analyzer 26 compares the estimated values of the values of y and y obtained in the extrapolator 23 with the specified values of these values in the setting unit 27.

ьs

76317631

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Оператор с помощью задатчика 21 задает значение предельно допустимой температуры отход щих газов, при которой возможно загорание высутпивае- мого материала, а задатчиком 27 - номинальное значение этой температурыThe operator, using the setting unit 21, sets the value of the maximum permissible temperature of the exhaust gases, at which the suction material may ignite, and the setting unit 27, the nominal value of this temperature

1Q и конечной влажности материала, которые должны вьщерживатьс в соответствии с технологическим режимом сушки . В начальны момент локальные регул торы расхода 8 сырого материала1Q and the final moisture content of the material, which must be discharged in accordance with the technological mode of drying. At the outset, local flow controllers 8 raw material

15 и температуры 11 топочных газов настроены на номинальные значени , соответствующие установившемус технологическому режиму. Информаци с датчика 2 температуры топочных газов,15 and the temperatures 11 of the flue gases are set to the nominal values corresponding to the established process conditions. Information from the flue gas temperature sensor 2,

20 поступающих в барабанную сушилку 1, датчика 3 влажности исходного материала и датчика 6 расхода исходного материала через измерительные преобразователи 14 напр жение-код, фильт25 ры 15 и масштабирующие блоки 16-18 поступает в экстрапол тор 23. В последнем с помощью математической модели процесса сушки, которой вл етс система двух нелинейных алгебраи30 ческих уравнени (1 и 2), рассчитываютс оценочные значени влажности (у) сухого материала и температуры ( } ) уход щих топочных газов. На основании оценочных значений у, , и массива истинных значений у,. , у, тех же величин, поступающих от датчика 4 конечной влажности материала и датчика 5 температуры отход щих газов , через преобразователи 13, 14,20 coming into the drum dryer 1, the sensor 3 of the moisture of the source material and the sensor 6 of the flow of the source material through the voltage-code measuring transducers 14, filters 25 and scaling blocks 16-18 enter the extrapolator 23. In the latter, using a mathematical model of the drying process which is the system of two nonlinear algebraic equations (1 and 2), the estimated moisture values (y) of the dry material and the temperature (}) of the flue gases are calculated. Based on the estimated values of y,,, and the array of true values of y,. , y, the same quantities coming from the sensor 4 of the final moisture content of the material and the sensor 5 of the flue gas temperature, through converters 13, 14,

4Q фильпры 15 и масштабирующие блоки 19 и 20 в анализаторе адекватности модели 24 даетс логическое заключение об адекватности модели процесса сушки . Если модель адекватна, то подает45 с сигнал на управл ющий) вход анализатора критери управлени 26. В последнем сравниваютс поступающие сюда оценочные и заданные по технологическому режиму значени влажностиThe 4Q filters 15 and the scaling blocks 19 and 20 in the analyzer of the adequacy of the model 24 give a logical conclusion about the adequacy of the drying process model. If the model is adequate, it sends45 a signal to the analyzer control input of the control criteria 26. The latter compares the estimated humidity values that are given here according to the technological regime

50 (У) сухого материала и температуры (УП) отход щих газов. Если при этом окажетс , что разность между заданными и оценочными значени ми любого из регулируемых параметров (у, у.)50 (U) dry material and temperature (UE) of flue gases. If it turns out that the difference between the set and estimated values of any of the controlled parameters (y, y)

g превысила допустимую ошибку регулировани , то из анализатора 26 подаетс сигнал на второй управл юпщй вход блока обратной модели 28. Использу текущее значение величины влажностиg exceeded the allowable adjustment error, then from the analyzer 26 a signal is sent to the second control input of the reverse model 28 unit. Using the current value of the humidity value

(х) исходного материала, поступающее от датчика 3 через преобразователи 13, 14, фильтр 15 и масштабирующий блок 18 на второй информационный вход блока обратнор модели 28, а также заданные значени у, у поступающие на его третий информационный вход из задатчика 21, блок обратной модели 28 рассчитывает величины управл ющих воздействий расхода (х)(x) the source material coming from the sensor 3 through converters 13, 14, filter 15 and scaling unit 18 to the second information input of the inverse unit of the model 28, as well as the specified values y, y arriving at its third information input from the unit 21, the reverse unit Model 28 calculates flow rate control values (x)

(X,)(X,)

сырого материала и температуры топочных газов, которые необходимо поддерживать на входе в барабанную сушилку 1, чтобы конечна влажность материала и температура отход щих газов остались на заданном по технологическому режиму уровне. Рассчитанные значени величин х и х через преобразователь 29 подаютс в виде аналоговых сигналов задани соответственно на регул тор расхода исходного материала 8 и регул тор И температуры топочных газон, которые привод т в соответствие текущие и заданные значени величин х, х. Если логическим заключением анализатора 24 нл етс неадекватность модели процесса сушки, то с его второго выхода подаетс сигнал на управл ющий вход блока адаптации модели 25. На осповании текущей информации о расходе (х) и влажности (х,) исходного материала, температурах топочных и отход щих газов (х,,, у, ) и конечно влажности (у) материала блок 25 определ ет новые коэф4)ициенты а. модели (1) и (2). Полученные значени коэффициентов а,-. , соответствующие уже адекватной модели процесса сушки , поступают на первые информационные входы экстрапол тора 23 и блока обратной модели 28 взамен старых ко- эффигщентов уравненш (1) и (2).raw material and flue gas temperatures that must be maintained at the entrance to the drum dryer 1 so that the final moisture content of the material and the temperature of the exhaust gases remain at the level specified in the process mode. The calculated values of x and x are transmitted through the converter 29 as analogue signals, respectively, to the source material consumption controller 8 and the flue lawn temperature controller, which match the current and set values of x, x. If the logical conclusion of the analyzer 24 is the inadequacy of the drying process model, then from its second output a signal is sent to the control input of the adaptation block of the model 25. On current information about the flow rate (x) and humidity (x,) of the source material, flue temperatures and waste block gases (x ,,, y,) and of course the moisture (y) of the material, block 25 determines new coefficients 4) samples a. models (1) and (2). The obtained values of the coefficients a, -. , corresponding to the already adequate model of the drying process, arrive at the first information inputs of the extrapolator 23 and the inverse model block 28 instead of the old coefficients of the equation (1) and (2).

Если в процессе сушки произойдет выход за допустимое верхнее значение температуры отход щих газов, что возможно, например, при нарушении равномерности перемещени материала по сушильному агрегату, то по вл етс опасность возникновени пожара. Поэтому в блоке сравнени 22 непрерывно сравниваетс текущее значение температуры (у„), поступающее с масштабирующего блока 20, с ее заданным предельно допустимым значением от задатчика 21. В случае превьш1ени текущего значени температуры отход щих газов над допустимым значениемIf, during the drying process, a permissible upper temperature value of the flue gases occurs, which is possible, for example, if the uniformity of material movement along the drying unit is disturbed, there is a danger of fire. Therefore, in the comparison unit 22, the current temperature value (y), which comes from the scaling unit 20, is continuously compared with its predetermined maximum permissible value from the setting device 21. In the case of the current value of the flue gas temperature over the permissible value

00

ЕE

00

5five

00

5five

из второго выхода блока 22 поступает сигнал на первьи управл ющий вход блока обратной модели 28. В результате этого происходит перерасчет новых управл ющих воздействий х, х. с целью немедленного предотвращени сложившейс пожарной ситуации. Если текущее значение величины у остаетс в норме, то с первого выхода блока 22 поступает сигнал на управл ющий вход экстрапол тора 23, и устройство функционирует описанным способом.From the second output of block 22, a signal is sent to the first control input of the block of the reverse model 28. As a result, the new control actions x, x are recalculated. in order to immediately prevent the prevailing fire situation. If the current value of y remains normal, then from the first output of block 22 a signal is sent to the control input of the extrapolator 23, and the device functions in the manner described.

Claims

5 claims

A device for automatically controlling the process of drying materials in a drum dryer, containing transducers equipped with temperature sensors for flue gases, raw material consumption, final material moisture, and regulators of flue gas temperature and raw material consumption connected to the corresponding ones; that, in order to improve the accuracy of maintaining the specified final moisture content of the material and reduce the risk of fire, the device additionally contains sensors source material and flue gas temperature, a unit for comparing the maximum allowable temperature of flue gases, an extrapolator, a model adequacy analyzer, an adaptation unit for it, a control criterion analyzer with a unit for the nominal values of the flue gas temperature and the final moisture content of the material models with a converter, and the temperature sensors of the flue gases, flow rate and humidity of the source material are connected to the inputs of an extrapolator, the output of which is connected to the inputs of the analyzer The control criterion and analyzer of the model adequacy, while the remaining inputs of the latter are connected to the sensors of the exhaust gas temperature and the final moisture content of the material, and the outputs of this analyzer are connected to the control inputs of the analyzer of the control criterion and the model adaptation unit; all other inputs are connected to the other inputs of the latter. sensors, and its output is associated with free inputs of an extrapolator and a reverse model unit, to the rest of which inputs

1337631

An initial comparator unit humidity sensor is connected, the first output of which is connected to the control input of the control criterion, and the first return model, the outputs of which to the control input of this block through its converter are connected to the output of the analyzer of the test analyzer controls the temperature of the flue control, and a sensor for the temperature of the off-gases and the flow rate of the original mother gases is connected to the inlet.