SU1528789A1

SU1528789A1 - Способ автоматического управлени процессом разваривани крахмалсодержащего сырь

Info

Publication number: SU1528789A1
Application number: SU864143425A
Authority: SU
Inventors: Марк Львович Мандельштейн
Priority date: 1986-11-06
Filing date: 1986-11-06
Publication date: 1989-12-15

Abstract

Изобретение относитс к автоматическому управлению технологическим процессом разваривани крахмалсодержащего сырь при производстве спирта или кормов. Целью изобретени вл етс улучшение качества разваривани , снижение потерь сырь и затрат тепла. Способ включает определение оптимальной температуры разваривани в зависимости от рассчитанной теоретической оптимальной температуры с учетом сигналов, пропорциональных температуре развариваемой массы до и после контактной головки острого пара и расходу массы после контактной головки вторичного пара. Изобретение обеспечивает снижение потерь сырь на 0,05 дал из 1 т крахмала и уменьшение затрат пара на 10%. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс к автоматическому управлению технологическим процессом разваривани крахмалсодержа- щего сырь при производстве спирта или кормов.

Цель изобретени - улучшение качества разваривани , снижение потерь сырь и затрат тепла.

На фиг, 1 изображена установка непрерывного разваривани крахмалсо- держащего сырь с основными узлами автоматической системы управлени , реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 - дополнительна подсистема стабилизации расхода пара в КГОП; на фиг. 3 - структурна схема инвариантной системы регулировани температуры разваривани (дл системы, изображенной на фиг. 1).

Установка непрерывного разваривани крахмалсодержащего сырь состоит из агрегата 1 измельчени и сепарировани сырь (зерна), смесител 2, контактной головки 3 вторичного пара (КГВП), промежуточного сборника , насоса 5 замеса, насоса 6 подваренной массы, контактной головки 7 острого пара, трубчатого разварника 8, вы- держивател 9, паросепаратора 10.

Автоматическа система управлени , реализующа данный способ состоит из контура стабилизации расхода сырь (зерна) на установку, состо щего из регул тора 11 расхода, датчика 12 расел

Ito

00

хода и исполнительного устройства 13, датчика I расхода муки, контура регулировани расхода воды в смеситель, состо щего из регул тора 15 расхода, датчика 1б расхода и исполнительного устройства 17, контура стабилизации температуры массы после КГВП, состо щего из регул тора 18 температуры.

1528789

(помимо-сигнала от датчика 1 расхода муки) подана информаци относительно вида i перерабатываемого сырь , объема V массы в КГОП, трубчатом разварнике и выдерживателе, минимально возможном (жетаемом) значении коэффициента отношени расхода воды и расхода муки, степени jf измель

н в промежуточном сборнике 4, а выход - с исполнительным устройством 23. Датчик 2k расхода массы соединен с входом динамического компенсатора 2Э.

массы после КГОП соединен с входом регул тора 28 температуры. Выходы

датчика 1У температуры и исполнитель- ю ченности сырь после агрегата измель- ного устройства 20, контура стабилиза- чени . Вход регул тора 18 температу- ции уровн в промежуточном сборнике, ры соединен с датчиком 19 температуры состо щего из регул тора 21 уровн , после КГВП, а выход - с исполнитель- датчика 22 уровн и исполнительного ным устройством 20, Вход регул тора устройства 23, датчика 2k расхода мас-15 21 -уровн соединен с датчиком 22 уров- сы в КГОП, датчика 25 температуры массы перед КГОП, датчика 26 температуры массы после КГОП, блока модели 27 дл расчета температуры разваривани ;

регул тора 28 температуры массы после 20 Датчик 25 температуры массы до КГОП КГОП, динамических компенсаторов 29 соединен с входом динамического ком- и 30, сумматора 31, исполнительного пенсатора 30. Датчик 26 температуры устройства 32.

Дополнительна подсистема стабилизации расхода пара в КГОП включает в 25 регул тора 28 температуры и динами- свой состав датчик 33, регул тор 3 ческих компенсаторов 29 и 30 соедине- расхода острого пара и блок модели 35 ны с сумматором 31, выход которого дл расчета задани по расходу остро- подан на исполнительное устройст- го пара в КГОП (в статике).во 32.

На структурной схеме инвариантов jg дополнительной подсистеме ста- системы регулировани температуры раз- билизации расхода пара в КГОП выход варивани (фиг. 3) изображены пере- блока модели 27, на которой подан даточные функции (в скобках указаны сигнал 9 , соединен с входом блока условные обозначени ):

объекта (КГОП) - по каналам расход 1 массы - температура 9 после КГОП (WP,); температура б массы перед КГОП - температура 0 после КГОП (WQ) и расход V острого пара - температура 0 после КГОП (Wo); регул - .- тора - по каналу V- 6(Wp); динамических компенсаторов - по каналу (WK, ) и по каналу (W).

Вход регул тора 11 расхода соединен с датчиком 12 расхода, а выход - 5 регул тора З расхода пара, с исполнительным устройством 13. Вы- вход которого соединен с датчиком 33 ход датчика И расхода муки подан на расхода острого пара в КГОП, а выход - один из входов блока модели 27 дл с исполнительным устройством 32. расчета температуры варки. Вход регу- Данные способ осуществл етс сле- л тора 15 расхода воды в смеситель дующим образом.

соединен с датчиком 1б расхода, а вы- в качест ве. целевой функции Z управ- ход - с исполнительным устройством 17. В камеру задани регул тора 15 расхода воды подан один из выходов блока

модели 27, другой выход блока модели ( занных с потер ми сырь Z, и затрат 27 соединен с камерой задани ре- z на теплоэнергию, т.е. гул тора 28 температуры массы после КГОП. Дл формировани выходных сигналов блока модели 27 на него

35

модели 35, другие входы которого соединены с датчиками 2А расхода и 25 температуры массы перед КГОП, с датчиком 33 расхода пара в КГОП; в модель 35 подана также информаци о теплосодержании (энтальпии) I острого пара. Выход блока модели 35 соединен с одними из входов сумматора 31. На суммутор 31 подан также выход регул тора 28 температуры массы после КГОП. Выход сумматора 31 подан в камеру залени установкой разваривани прин ты суммарные затраты на процесс разваривани , складывающиес из затрат, св Z ZC+ZT с другой стороны,

(j,T,e) i.

(1)

(2)

ченности сырь после агрегата измель- чени . Вход регул тора 18 температу- ры соединен с датчиком 19 температуры после КГВП, а выход - с исполнитель- ным устройством 20, Вход регул тора 21 -уровн соединен с датчиком 22 уров-

Датчик 25 температуры массы до КГОП соединен с входом динамического ком пенсатора 30. Датчик 26 температуры

регул тора 28 температуры и динами- ческих компенсаторов 29 и 30 соедин ны с сумматором 31, выход которого подан на исполнительное устройст- во 32.

g дополнительной подсистеме ста- билизации расхода пара в КГОП выход блока модели 27, на которой подан сигнал 9 , соединен с входом блока

.-

5 регул тора З расхода пара, вход которого соединен с датчиком 33 расхода острого пара в КГОП, а выход - с исполнительным устройством 32. Данные способ осуществл етс сле- дующим образом.

5

модели 35, другие входы которого соединены с датчиками 2А расхода и 25 температуры массы перед КГОП, с датчиком 33 расхода пара в КГОП; в модель 35 подана также информаци о теплосодержании (энтальпии) I острого пара. Выход блока модели 35 соединен с одними из входов сумматора 31. На суммутор 31 подан также выход регул тора 28 температуры массы после КГОП. Выход сумматора 31 подан в камеру за в качест ве. целевой функции Z управ-

занных с потер ми сырь Z, и затрат z на теплоэнергию, т.е.

лени установкой разваривани прин ты суммарные затраты на процесс разваривани , складывающиес из затрат, св занных с потер ми сырь Z, z на теплоэнергию, т.е.

Z ZC+ZT с другой стороны,

(j,T,e) i.

т.е. дл каждого 1-го вида сырь существует зависимость (2).

При конкретной степени измельчен- ности y const (см. выше), а продолжительность разваривани Т равна

(3)

где V - объем массы в КГОП, трубчатом разварнике и выдерживателе;

F - расход массы из смесител 2.

Из материального баланса смесител 2 видно, что

F,), (4) где ,const.

Так как конструктивный параметр V const, то из выражений (З) и (Ц) следует, что

(5)

в камеру задани регул тора 28 температуры разваривани , основное назначение которого состоит в том, что- бы обеспечить поддержание текущей тем пературы 0 , равной заданию 9 (с точ ностью до Б), несмотр на возмущени , поступающие в КГОП по расходу F и температуре 9 массы,

10 Возмущени возникают следующим образом .

Регул тор 11 стабилизирует на заданном уровне расход F сырь (зерна) 15 в установку разваривани , этим обеспечиваетс равномерна нагрузка агрегата 1 измельчени и сепарировани сырь . Расход F,, муки в смеситель 2, отличный от расхода F на величину

Таким образом, с учетом взаимосв - 20 отсепарированного количества недоста- зей (2) - (5), целева функци (2) точно измельченного сырь , измер етT f (F)

имеет вид

(e,F) Z.(9) (6) и требует, чтобы в оптимальном режиме обеспечивалось

Z MHH/:(7)

9 дл каждого текущего F,

Дл определени значений 0, которые доставл ют минимум целевой функции Z, воспользуемс математической моделью:

-, (T;), (8)

It ft ,ПП 1И V.

}

где d

л(ич

35

са F , расхода и энтальпии вторичнос (; - (.f пературу б разваривани i-ro вида сырь с длительностью разваривани . Функци может быть заложена в

го пара, следовательно, так же измен етс температура 9 массы перед КГОП. Дл КГОП, рассматриваемой как управл емый объект, изменение лб

минимально допустимое по техническим соображени м значение коэффициента d соотношени дл i-ro сырь ;

объемный вес муки:

-4П температуры массы на входе вл етс

функци , св зывающа тем- чи Jt-«

возмущением.

Регул тор 21 уровн управл ет расходом подогретой массы в КГОП по уровню массы в промежуточном сборнике j,

fJ t l4 l/ VJ l - l -lVJ l- - J - J V, JЬJf f ,. ,-,-, с - t: А«; т.е. обеспечивает продольную стабили- блок модели 2.7 в табличной форме лиоо

(после несложного пересчета) в виде графика, может использоватьс также

зацию продуктового потока в установке с начала процесса (совместно с регул тором 11 расхода) воздействием на сток. Следствием этого вл етс то.

ее формульна аппроксимаци .

U)

Дл определени задани G на рас- ход воды в смеситель 2 в блоке моде- 50 о при изменении нагрузки F на установку (переходе на другую производительность ) или при изменении продуктового потока F, до промежуточного сборли 27 используют соотношение

I

F M d

|млщ

(9)

ника

по другим причинам измен етс

На выходе блока модели 27 получают ее расход F массы в КГОП. ИзмeнeниeлF задание по температуре б б разва- расхода подогретой массы в КГОП вл ривани , которое обеспечивает опти мальный по критерию (2), (7) режим разваривани . Это задание поступает

в камеру задани регул тора 28 температуры разваривани , основное назначение которого состоит в том, что- бы обеспечить поддержание текущей температуры 0 , равной заданию 9 (с точностью до Б), несмотр на возмущени , поступающие в КГОП по расходу F и температуре 9 массы,

Возмущени возникают следующим образом .

с датчиком 1 расхода, соответствующий сигнал подаетс в блок модели 27. Регул тор 15 расхода воды стабилизи25 рует расход воды G в смеситель 2. Полученный в смесителе 2 замес подаетс насосом 5 в КГВП 3i где он нагреваетс вторичным паром. Регул тор 18 температуры управл ет этим на30 гревом, стабилизиру температуру массы после КГВП.

Температура 0, массы после КГВП измен етс в достаточно широком диапазоне в зависимости от расхода заме35

са F , расхода и энтальпии вторичного пара, следовательно, так же измен етс температура 9 массы перед КГОП. Дл КГОП, рассматриваемой как управл емый объект, изменение лб

т.е. обеспечивает продольную стабили-

о при изменении нагрузки F на устаника

по другим причинам измен етс

етс дл нее вторым возмущением.

Каждое из указанных возмущений приводит к изменению температуры 9 разваривани , то есть температуры после КГОП, котора в соответствии с преды- дущим должна быть хлестко стабилизирована в окрестности задани

Дл компенсации возмущений служит инвариантна система регулировани , которую образуют датчик 2k расхода, датчики 25 и 2б температуры, регул то 28 температуры разваривани , компен- саторы 29 и 30, сумматор 31 и исполнительное устройство 32.

Из структурной схемы, приведенной на фиг. 3, следует, что относительно возмущений ikF и лб2 могут быть запи- саны передаточные функции

(10) (11) ,

-

ости температуры возмущений имеют

(12)

/ 25

W,Wo-Wo2.0.

(13)

Следовательно, дл того чтобы температура 9 после КГОП не зависела от возмущений UF и йбг, передаточные функции динамических компенсаторов 29 0 и 30 должны иметь вид соответственно

(14) (15)

В случае включени динамических компенсаторов 29 и 30 на вход регул тора 28 (на фиг. 3 регул тор 28 переместитс и включитс между сумматором 31 и объектом 7, соответственно изме- нитс и фиг, 1) передаточные функции указанных динамических компенсаторов примут вид:

OLМА

XWp

W

Woz WoWp (16) (17)

Пусть расход F увеличитс , а температура Oj уменьшитс . Оба возмущени и -дбг , если не предприн ть специальных мер, приведут к уменьшению текущей температуры б после КГОП. Дл того чтобы этого не произошло , сигналы от датчика 2 расхода и датчика 25 температуры поступают на динамические компенсаторы 29 и 30, где умножаютс на соответствующие передаточные функции (14) и (15). Бла

Q

5

0

5

0

5

годар этому, как видно из формул (10) и (11), передаточные функции и Ый92обращаютс в нули, что означает независимость температуры 0 разваривани от возмущений ДГ. и йб , т.е. поддержание 0 .

Дополнительна подсистема стабилизации расхода пара в КГОП работает следующим образом (фиг. 2).

Формируютс выходные сигналы блока модели 27. Рассчитанное значение 0 0 поступает в блок модели 35. Сюда же подаетс информаци о текущих значени х расхода и температуры Sg массы перед КГОП, расхода V острого пара в КГОП) а также информаци о теплосодержании (энтальпии) I острого пара. В блоке модели 35 вычисл етс задание v на необходимый в статике (т.е. в установившемс режиме) расход пара в КГОП

, ,ю

где С - удельна теплоемкость развариваемой массы.

С выхода блока модели 35 сигнал подаетс на сумматор 31, куда подаютс также выходные сигналы от динамических компенсаторов 29 и 30, а также от регул тора 28 температуры разваривани . Таким образом, выходной сигнал сумматора 31 складываетс из четырех составл ющих:

V K,((Fi)+K(ez)+K(uO),

(19)

где К/(-К4. - соответствующие функции; U0 9-е Ь

В выражении (19) первое слагаемое отражает требовани , накладываемые статикой процесса; второе и третье слагаемые обеспечивают компенсацию соответствующих динамических возмущений; четвертое слагаемое обеспечивает дополнительную стабилизацию температуры б разваривани путем регулировани по отклонению, если первых трех слагаемых дл этого недостаточно и возникает ьб 9, I

Технико-экономическа эффективность предлагаемого изобретени базируетс на том, что при его использовании система автоматического управлени установкой непрерывного разваривани обеспечивает снижение потерь сырь (которое при пересчете в целевой продукт обеспечивает увеличение выхода спирта ориентировочно на 0,05

От насоси В

(hSuTtiuKu Н

(.1

wa х

а

Claims

Формула изобретения

1. Способ автоматического управления процессом разваривания крахмалсодержащего сырья в установке, включающей агрегат измельчения и сепарирования, смеситель, две контактные головки, трубчатый разварник, выдерживатель, паросепаратор и насосы, предусматривающий измерение расходов муки и воды, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества разваривания, снижения потерь сырья и затрат тепла, измеряют температуру массы до и после контактной головки острого пара (КГОП) и расход массы после 2θ контактной головки вторичного пара (КГВП) и определяют теоретическую оптимальную температуру разваривания крахмалсодержащего сырья в зависимости от вида сырья, расхода муки в сме- 25 ситель, коэффициента соотношения расходов муки и воды, объемов массы в КГОП, трубчатом разварнике и выдерживателе и степени измельченности, сравнивают с текущей температурой развари-39 вания и определяют фактическую оптимальную температуру разваривания пу- тем суммирования сигналов пропорциональных результату сравнения текущей температуры массы после КГОП с теоретической оптимальной температурой разваривания массы и текущей температуре развариваемой массы до КГОП с учетом расхода массы после КГВП.
2. Способ поп. ^отличающийся тем, что оптимальную температуру разваривания определяют по формуле

.., Ж·· где0*=0¹ - оптимальная температура разваривания,°C;

вид перерабатываемого сырья; функция; продолжительность разваривания, мин; объемы массы в КГОП, трубчатом разварнике и выдерживателе, м³; расход муки, т/ч; минимально возможное значение коэффициента соотношения расходов воды и муки в смеситель; об - объемный вес муки, м³/т.

м«н фиг f

S

ОтнососоУ

Оп&тчикй

Idrv \f XJ/Jz X модель 27

У

От кимпемс&торй

Л-Откотжйлшрь

Г“и>, Л|

LP^

ФигУ