SU1411282A1 - Способ автоматического регулировани расхода бикарбоната натри в аппараты кальцинации содового производства - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматическому регулированию расхода материала в технологические аппараты, св занные общим конвейером раздачи,и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации транспортировки бикарбоната натри  в кальцинаторы при производстве соды. Целью изобретени   вл етс  повьпнение точности регулировани  расхода. Схема реализации способа содержит последовательно расположенные аппараты 1 кальцинации, св занные общим конвейером 2 раздачи, датчики 3 расхода материала, вычислительные блоки 4, регул торы 5, блоки (Б) 6 запаздывани , устройство 7 измерени  общей нагрузки аппаратов, Б 8 запаздывани , исполнительные механизмы 9, плужки 10 дл  срезани  материала с конвейера, Б 11 масштабировани  и сумматоры 12. 1 ил. Q СО

Description

ю

00

ю

Изобретение относитс  к автоматическому регулированию расхода материала в технологические аппараты, св занные общим конвейером раздачи и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации тран спортировки бикарбоната натри  в ка- льцинаторы при производстве соды.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности регулировани  расхода.

На чертеже представлена схема автоматического регулировани , с помощь которой реализуетс  данный способ.

Схема содержит п ть последовательно сто щих аппаратов 1 кальцинации, св занных общим конвейером 2 раздачи, с которого происходит распределение бикарбоната Натри  по аппаратам, датчики 3 расхода материала, вычислите- льные блоки 4, регул торы 5, блоки 6 запаздывани , устройство 7 измерени  общей нагрузки аппаратов, блоки 8 запаздывани , исполнительные механизмы 9, плужк 10 дл  срезани  ма- териала с конвейера, блоки 11 масштабировани  и сумматоры 12.

Алгоритм регулировани  расхода определ етс  полученными соотношени ми

Модель процесса дозировани  в i-й аппарат при условии, что объект управлени  на практике описываетс  звеном чистот запаздывани ,, имеет вид

регул тор реализует следующее соотношение

ч . y;:i ,,),( 1/aU j

(2)

Способ распределени  нагрузки между аппаратами определ етс  соотношением

-1 м о8щ

(i.l)

(3)

М-ц - коэффициенты масштабировани , которые дл  полного распре- , делени  общей нагрузки У на технологические аппараты подчин ютс  равенству

П-1

Цмг: 1,

;t - -0

(4)

где п - общее количество аппаратов.

Таким образом, перераспределение общей нагрузки между аппаратами осуществл етс  изменением коэффициентов масштабировани  в соответствии с (4), а изменение заданных значений расхода материала - путем изменени  общей нагрузки или коэффициентов масштабировани  в соответствии с (3).

Нестационарность потока сьшучего, материала на общем конвейере раздачи компенсируетс  корректировкой параметров модели (1) :.

40

де k - текущее врем .;

t - врем  чистого запаздывани 

между выдачей управл ющих воздействий и и-зменени ми .расхода сьшучего материала ; д i - врем  транспортировани  материала по общему конвейеру раздачи между i-1 и i-м аппаратами (прин то одинаковым дл  всех аппаратов) |

у массовый расход материала в i-й аппарат;

х - управл ющ е воздействи  на

исполнительный орган, регулирующий положение плужкового сбрасывател  в i-й аппарат:

а - параметры модели.

Дл  достижени  заданного значени  асхода материала в i-й аппарат у

55

;, г(у; - у )х:

(5)

0

5

где г - параметр процедуры идентификации .

Алгоритм идентификации приведен в непрерывнхэй форме дл  реализации на аналоговых элементах. При реализации способа регулировани  на цифровых (дискретных) элементах все описанные уравнени  справедливыми и без затруднений представл ютс  в дискретной форме .

С целью улучшени  качества иденти : фикации при изменении общей нагрузки

У измен ют параметры модели (1) в

соответствии с формулой

а - а ) - УП.

(6)

Способ осуществл ют следующим образом .

С общего конвейера 2 раздачи бикарбонат натрн  непрерывно срезаетс 

плужками 10 дл  срезани  материала с общего конвейера, располох еиными веерообразно дл  осуществлени  необходимого захвата материала в соответствии с заданным значением расходо в аппараты 1 кальцинахщи. После срезани  с конвейера 2 материал попадает на датчики 3 массового расхода, где формируютс  сигналы, пропорциональные расходу материала в аппараты, а затем псшадает в аппараты 1. Выходные сигналы с датчиков 3 поступают в вычислительные блоки 4, куда также поступают заданные значени  расходов бикарбо ната в аппараты 1 с выходов блоков 11 масштабировани . Кроме того, на блоки 4 подают сигналы с выходов регул торов 5.

Вычислительные блоки 4 выполн ют функцию идентификации параметров модели процесса дозировани  в аппараты 1, что позвол ет при регулировании примен ть принцип адаптации, позвол ющий повысить точность регулировани  при нестационарности параметров объема управлени . Параметры модели поступают с вычислительных блоков 4 на регул торы 5, определ ющие регулирующее воздействие на исполнительные механизмы 9, измен ющие положение плужков 10 Кроме того, на регул торы 5 поступают сигналы, пропорциональные заданному значению расхода материала в аппараты 15 с блкоов 1 1 масштабировани , а также сигналы через блоки 6 запаздывани  с сумматоров 12, которые осуще- ствл ют формирование сигналов, пропор« циональных расходу материала в предыдущие аппараты, причем каждый из указанных расходов вз т в момент времени , равный разности текущего времени и времени транспортировани  матег риала от рассматриваемого предыдущего аппарата, в который происходит до- зирование. Это реализуетс  .суммированием в сумматорах 12 сигналов с выходов датчиков 3 расхода и сигналов с предыдущих сумматоров 12, пропущенных через блоки б запаздывани .

Устройство 7 измерени  общей нагрузки аппаратов определ ет нагрузку аппаратов 1, котора  после прохождени  через блоки 8 запаздывани  и блоки масштабировани  преобразуетс  в заданные значени  массового расхода в аппараты 1. Блоки 8 запаздывани  служат дл  синхронизатши распространени  изменени  наг рузки на общем кон

5

5 о 0 5 0

g

вейере 2 раздачи, а следовательно, и изменени  задани  на общую нагру: ку аппаратов с изме ением задани  по нагрузке на отдельные аппараты 1. Врем  запаздывани  в каждом из блоков 8 равно времени транспортировани  материала между двум  соседними аппаратами 1. Блоки 11 масштабировани  позвол ют распределить материал между аппаратами полностью и пропорционально установленным коэффициентам. При необходимости изменени  нагрузки на аппараты (перераспределени  нагрузок) , указанные коэффициенты в блоках 11 измен ютс .

Описание функционировани  системы регулировани  дл  двух соседних контуров регулировани  (в предьиущий и последующий по ходу движени  конвейера аппараты 1) достаточно дл  описани  функционировани  всей системы в целом. Исключение составл ет лишь регулирование расхода в первьш по ходу движени  конвейера аппарат, поскольку дл  него нет предьдущего аппат рата. В этом случае регулирование осуществл етс  без учета предьщущих контуров регулировани .

При посто нной общей нагрузке на аппараты и посто нных заданных значат ни х расхода материала в аппараты процесс дозировани  находитс  в установившемс  режиме. Изменение общей нагрузки или перераспределение нагрузки между аппаратами 1  вл ютс  основными причинами, которые вызывают переходные процессы в системе регулировани  и процессе Дозировани . Существует зависимость между изменением положени  плужка 10, регулирующего расход бикарбоната в данный аппарат, и суммарным расходом бикарбоната в преды- душде аппараты в предыдущие моменты времени. Эта зависимость определ ет функцию регул тора 5, который по сумме заданного расхода бикарбоната в данный аппарат и суммарного расхода бикарбоната в предыдуш е аппараты, определенные в предьдущие моменты вре-. мени, разные разности текущего време -: ни и времени транспортировани  бикарбоната от предшествующего до данного аппарата, определ ет управл ющие воздействи  на исполнительный механизм 9.

Перераспределение общей нагрузки аппаратов между аппаратами осуществл етс  последовательным изменением коэффициентов в блоках 11 масштабиро ;l

ванн , начина  с блока 11 масштабировани  дл  первого аппарата 1 по ходу движени  конвейера, в который измен ют нагрузку, и заканчива  последним. Причем, изменение нагрузки в аппараты 1 осуществл етс  с запаздыванием относительно изменени  заданного расхода материала в первый аппарат 1, в который измен ют нагрузку, времени транспортировани  материала между рассмотренным первым аппаратом и: аппаратом, в который измен етс  нагрузка .

Изменение заданньк расходов материала в аппараты 1 отрабатываетс  регул торами 5, которые вырабатывают новые управл ю1и 1е воздействи  на исполнительные механизмы 9, измен ющие положени  плужков 10 на общем конвейере 2 раздачи. Изменение положени  плужков 10, срезающих материал в предьщущие аппараты, 1 , ведет к изменению расхода в аппараты, фиксируемого датчиками 3 расхода. Сформированный в сумматорах 12 сигнал, пропорциональный суммарному расходу материала в предыдущие технологические аппараты 1, попадает на регул торы 5 (через блоки 6 запаздывани ) в контуры регулировани  расхода последующих аппаратов . Выходной сигнал сумматоров 12 косвенно отражает изменение положени  потока материала на конвейере после срезающих в предьщущие аппараты 1 материал плужков 10 и тем самым, его применение в контуре регулировани  в последующий аппарат 1 noBbmjaeT точность дозировани , так как движени  срезающих плужков 10 согласованы во времени и по перемещению.

Изменение общей нагрузки на аппараты измер етс  посредством устройства 7 измерени  общей нагрузки. Новые заданные значени  расхода материала в аппараты 1 через блоки 8 запаздывани  и блоки 11 масштабировани  по вл ютс  на входах регул торов 5 (последовательно во времени) и реализуютс  через исполнительные Механизмы 9 и плужки 10.

Способ по сн етс  следующими при- мерами.

Регулирование расхода осуществл етс  с общего ленточного конвейера ;раздачи на п ть параллельно работающих аппаратов отделени  кальцинации.

Врем  транспортировани  бикарбоната натри  между аппаратами на конве826

йере составл ет 10 с. Врем  чистого запа здыг)ани  между выдачей регулирующих воздействий на плужки и изменением расхода в аппарат составл ет 5 с.

Дл  измерени  массового расхода бикарбоната в каждый аппарат используютс  лотковые расходомеры, принцип действи  которых основан на измерении ;

энергии свободно падающего бикарбоната натри  и преобразовании её в уни-- фицированный пневматический сигнал 0,2-1 кгс/см.

Заданное значение расхода бикарбоната натри  в аппарат определ етс  путем умножени  унифицированного пневматического сигнала от измерител  общей нагрузки на коэффициент масщтабиг ровани , при этом заданное значение

расхода получаетс  также в форме уни- фиидрованного пневматического сигнала 0,2-1 кгс/см.

Исходное состо ние системы дозировани  бикарбоната натри  во всех примерах одинаковое: расход бикар боната натри  на общем конвейере (обща  нагрузка ) 20 кг/с л-/0,8 кгс/см , что соответствует выходному сигналу измериг тел  общей нагрузки; распределение

нагрузок между аппаратами равномер- ное, т.е. заданнь1е значени  расходов в каждый аппарат у 4 кг/с /- 0,8 кгс/см (i 1,5), расход бикарбоната натри  в аппараты у 4-0,1 кг/с

to,018 кгс/см (i 1,5) и соответствует в пределах погрешности регулировани  заданным расходам.

При посто нной общей нагрузке и посто нных заданных значени х расходов расходы в аппараты неизменны и процесс дозировани  находитс  в ста- ционарном состо нии. Нарушение указанных условий ведет к нестационарности процесса дозировани , в результате чего расходы в аппараты отклон ютс  от заданньЕХ значений, а затем в результате работы регул торов возвращаютс  к ним.

Пример 1 (по известному способу ), Обща  нагрузка остаетс  неизменной , а заданные значени  расходов устанавливают:

у 3 кг/с --0,65 кгс/см 5 , у 5 кг/с 0,95 кгс/см ; У у 4 кгс/с ,8 кгс/см .. В соответствии с известным апо- собом изменени  заданных значений нагрузок происход т одновременно. При этом контуры регулировани  осуще

ствл ют регулирование расходов в аппараты независимо и несогласованно в времени. В результате регулировани 

процесс дозировани  через некоторое

врем  снова переидет в стационарноесосто ние . Точность дозировани  (регулировани ) в i-й аппарат определ етс  прин тыми в теории регулировани показател ми: максимальным рассогла- сованием заданного и текущего расходов в нестационарном режиме; временем перевода процесса дозировани  в стационарное состо ние Т

Дл  примера 1 указанные показател имеют следующий вид;

у с: 0,12 кг/с, т С 6 с;

еО,39 кг/с Т2 - 56 с;

0,33 кг/с, ТЗ с; 90 с;

у4лх 0,25 кг/с, Т 135с;

0,96 кг/с, ,

Пример 2 (по известному способу ) . Соотношение заданных значений расходов в аппараты неизменно, а обща  нагрузка измен етс  в сторону увеличени  до 24 кг/с 0,92 кгс/см Заданные значени  расходов измен ютс  в соответствии с известным способом одновременно и станов тс  равными: У. 4,8 кг/с ,« 0,92 кгс/см2 .

Регулирование процесса дозировани  независимыми контурами регулировани  после переходных процессов перведет его в стационарное состо ние. Показатели точности дозировани  в

этом случае следующие:

у1 0,12 кг/с, 5 с;

у ci 0,48 кг/с,Т2 40 с;

i 0,48 кг/с,тэ 56 с;

у с; -0,64 кг/с. 91 с;

-0,96 кг/с, 135 с.

Пример 3 (по предлагаемому способу). Обща  нагрузка остаетс  неизменной , а заданные значени  расхо- дов устанавливаютс  следующими:

у 3 кг/с - 0,65 кгс/см ;

уЗ 5 кг/с - 0,95 кгс/см ;

кг/с 0,8 кгс/см .

При этом в соответствии с предлагаемым способом изменение заданных значений нагрузок в аппараты происходит с учетом полного распределени  ощей нагрузки (формула (4)), т.е. сна чала измен етс  задание в первый аппарат , затем через 20 с - задание в третий аппарат. Согласованное функцинирование контуров регулировани  ве

Q

g

0

0

5

5

0

g

0

дет к тому, что после изменени  задани  по нагрузке на первый аппарат , первь й контур регулировани  начнет

его отрабатывать путем изменени  положени  плужков дл  уменьшени  захвата бикарбоната с конвейера. Расход бикарбоната в первый аппарат уменьшаетс  на 1 кг/с и становитс  равен за- данному (а количество бикарбоната на конвейере увеличиваетс  на 1 кг/с) и через 10 с уменьишвшиес  значени  расхода поступ т на второй контур регулировани . Это приводит к тому, что второй плужок в результате регулировани  занимает положение, которое ведет к уменьшению захвата бикарбоната с конвейера, как раз в тот момент времени , когда возросшее количество бикарбоната на конвейера подойдет к области его захвата. При этом расход бикарбоната во второй аппарат останетс  равным заданному значению.

Количество бикарбоната натри  после второго аппарата возрастает на 1 кг/с и через 20 с, после начала из- .менени  заданий возросшее количество бикарбоната поступает в область захвата бикарбоната с конвейера третьим плужком. В это же врем  в третий контур регулировани  поступает сумма расходов в первый и второй аппараты, причем расходы вз ты соответственно 20 с и 10 с тому назад. Поскольку сумма указанных расходов уменьшаетс  на 1 кг/с, а задание на третий аппарат увеличиваетс  на 1 кг/с, то третий плужок не измен ет своего по-. ложени . При этом расход в третий аппарат увеличиваетс  на 1 кг/с и становитс  равным заданному.

Так как суммарный расход после третьего аппарата не мен етс  и заданные значени  расходов в четвертый и п тый аппарат неизменны, то расходы в п тый и четвертый аппарат не мен ютс .

Показатели точности дозировани  в этом случае следующее: ,12 кг/с, Т с, причем  вл ютс  одинаковыми дл  всех аппаратов.

Пример 4 (по предлагаемому способу). Соотношение заданных значений расходов в аппараты неизменно, а обща  нагрузка измен етс  в сторону увеличеЕ1И  до 24 кг/с л/ 0,92кгс/см. Заданные значени  расходов измен ютс  в соответствии с предлагаемым способом при условии, что точка измерени 

общей нагрузки находитс  непосредст-( веино перед первым аппаратом, таким образом:

в первый аппарат - сразу;

во второй аппарат через 10 с;

в третий аппарат через 20 с;

в четвертый аппарат через 30 с;

в п тый аппарат через 40 с.

Заданные значени  расходов в аппа- раты: у 4,8 кг/с 0,92 кгс/см .

Таким образом синхронизировано распространение новой общей нагрузки по конвейеру с распространением новых заданий по расходу материала в annapa ты. В результате согласованного действи  контуров регулировани  первый плужок, не измен   своего положени , снимает с конвейера заданное количество бикарбоната натри , так как ко- эффициент пропорциональности (6) измен етс  в 1,2 раза в соответствии с изменением задани  в 1,2 раза. Чере 10 с возросшее количество бикарбоната натри  приходит в область захвата би- карбоната с конвейера вторым плужком и в это же врем  увеличиваетс  задание по нагрузке на вторую печь. Так как расход в первый аппарат 10 с тому назад увеличилс  в 1,2 раза, за- данное значение расхода во второй аппарат возрастает в 1,2 раза и коэффициент пропорциональности (6) возрос-г- тает в 1,2 раза, то положение второго плужка не измен етс . При этом расход во второй аппарат становитс  равен заданному. Аналогичным образом функционируют и последующие контуры регулировани .

Точность дозировани  определ етс  следующими характеристиками: у л/ ,12 кг/с, с, и  вл етс  одинаковой дл  всех аппаратов.

Как видно из приведенных примеров, при регулировании по известному способу отклонение текущего значени  расхода от заданного значени  составл ет 0,12-0,96 кг/с, что соответствует 3-24% абсолютного значени  расхода. При регулировании по заданному способу отклонение текущего значени  расхода от заданного значени  составл ет 0,12 кг/с, т.е. 3% абсолютного значени  расхода, и  вл етс  одинаковым дл  всех аппаратов. Кроме того, длительность переходного процесса составл ет 45-135 с по известному и 5 с по предлагаемому способу.

Таким образом, предлагаемый способ существенно повышает точность дозировани  в нестационарных режимах работы отделени  кальцинации, которые  вл ютс  по объему занимаемого времени его основными режимами работы.

Фбрмула изобретени 

Способ автоматического регулировани  расхода бикарбоната натри  в аппараты кальцинации содового производства , св занные общим конвейером .подачи бикарбоната натри , включающий регулирование расхода бикарбоната натри  в каждый аппарат изменением положени  плужков дл  срезани  бикарбоната натри  с общего конвейера в данный аппарат, отличающийс  тем, что, с целью повьщ ени  точности регулировани  расхода, дополнительно измер ют общий раеход бикарбоната натри  и измен ют положение плужков в каждом аппарате пропорционально общему расходу бикарбоната натри , расходу бикарбоната натри  в данный аппарат, суммарному расходу бикарбоната натри  в предьщущие аппараты с коррекцией по времени транспортировани  бикарбоната натри  от места измерени  общего расхода бикарбоната натри  до данного аппарата и времени транспортировани  бикарбоната натри  от предыдущего до данного аппарата.

Claims (1)

1. Фбрмула изобретения

   Способ автоматического регулирования расхода бикарбоната натрия в аппараты кальцинации содового производства, связанные общим конвейером подачи бикарбоната натрия, включающий регулирование расхода бикарбоната натрия в каждый аппарат изменением положения плужков для срезания бикарбоната натрия с общего конвейера в данный аппарат, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности регулирования расхода, дополнительно измеряют общий расход бикарбоната натрия и изменяют положение плужков в каждом аппарате пропорционально общему расходу бикарбоната натрия, расходу бикарбоната натрия в данный аппарат, суммарному расходу бикарбоната натрия в предыдущие аппараты с коррекцией по времени транспортирования бикарбоната натрия от места измерения общего расхода бикарбоната натрия до данного аппарата и времени транспортирования бикарбоната натрия от предыдущего до данного аппарата.