SU1714312A2

SU1714312A2 - Способ автоматического управлени процессом конвективной сушки материалов

Info

Publication number: SU1714312A2
Application number: SU894771245A
Authority: SU
Inventors: Виктор Васильевич Ануфриев; Алексей Леонидович Горохов
Original assignee: Воронежский технологический институт
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1992-02-23

Abstract

Изобретение относитс к автоматическому управлению технологическими параметрами процесса конвективной сушки материалов и позвол ет повысить точность управлени . Дл этого дополнительно определ ют значение отклонени количества подведенного тепла и по отношению вели- . чины измеренной влажности материала на выходе из сушильной камеры к полученному значению корректируют расход пара в калорифере. 2 табл. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к способам автоматического управлени технологическими параметрами процесса конвективной сушки материалов.

Известен способ автоматического управлени процессом сушки материала путем стабилизации температуры в сушильном объекте измейением подачи влажного материала при ее увеличении. Недостатками известного технического реше .ни вл ютс отсутствие системы управлени расходом сушильного агента и отсутствие учета возмущений по влажности поступающего и высушенного материала. Данные недостатки снижают точность управлени процессом сушки материалов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению вл етс способ автоматического управлени процессом конвективной сушки материалов стабилизации температурь сушильного агента при ее отклонении, изменении расхода пара, поступающего в-калорифер, и расхода воздуха, поступающего в камеру, измерени влажности материала на выходе

из сушилки и по отношению полученной величины | величине отклонени температуры сушильного агента осуществл ют корректировку расхода пара.

Недостатком известного способа вл етс то, что не учитываютс динамические характеристики сушилки как объекта управлени и св занные с зтим внутренние динамические св зи и возмущени , что снижает точность управлени процессом сушки ..

Предлагаемый способ автоматического управлени процессом конвективной сушки материалов устран ет отмеченные недостатки и вл етс усовершенствованием способа по авт.св. 1 1451504.

Цель изобретени - повышение точности управлени .

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе дополнительно определ ют значение отклонени количества подведенного тепла от заданного и по отношению величины измеренной влажности материала на выходе из сушильной камеры к полученному значению корректируют расход пара.

На фиг.1 представлена блок-схема системы автоматического управлени процессом конвективной сушки материалов; на - структурна схема системы.

Система содержит объект управлени сушильную камеру 1, в которой происходит процесс конвективной сушки, калорифер 2. вентил тор 3, транспортирующее устройство дл подачи влажного материала 4 в сушильную камеру 1, датчики 5-7 соответственно расхода и температуры воздуха, поступающего в сушильную камеру 1, и конечной влажности высушенного материала на выходе из сушильной камеры 1, задатчики 8-10 соответственно расхода и температуры воздуха и конечной влажности материала, регул торы 11-13, состо щие из элементов 14-16 сравнени и управл ющих блоков 17-19, исполнительные механизмы 20-22 с регулирующими органами , расположенными соответственно на лини х подачи пара, воздуха в калорифер 2 и влажного материала в сушильную камеру 1, блоки 23-24 реализации обратных динамических моделей объекта по соответствующим каналам управлени , суммирующие блоки 25-27 и корректирующий блок 28.

Стабилизаци температуры, расхода воздуха и конечной влажности высушенного материала осуществл етс по традиционной схеме стабилизации одного параметра. Однако локальные системы стабилизации отдельных параметров процесса сушки (температуры и расхода воздуха, поступающего в сушильную камеру, и конечной влажности материала) не обеспечивают высокой точности регулировани , так каг не учитываютс динамические свойства сушильной камеры как объекта управлени поразличным каналам управлени и вли ние внутренних обратных св зей.

Так, например, передаточна функци , св зывающа отклонение влажности мате: риалов AWg с изменением температуры воздуха Ate, имеет вид

y,()(S} hi1 (1

(} ПГ(5Т t+Tc-S 1+Wo.c.n(S)

где AWg(S) - изображение по Лапласу отклонени влажности материала на выходе из сушильной камеры;

Atc(S) - изображение по Лапласу отклонени температуры воздуха, поступающего в сушильную камеру;

hi - коэффициент, учитывающий изменение вскорости сушки при изменении температуры воздуха, поступающего в сушильную камеру, 1/град;

Тс - посто нна времени, характеризующа инерционность процесса сушки, завис ща от свойств высушиваемогЪ материала, мин;

Wo.c.ii(S) - передаточна функци внутренней обратной св зи;

S - оператор Лапласа.

В соответствии со структурной схемой (фиг.2) передаточна функци

Л1 11 / с - .c.ii

Wo.C.llCS),

(2)

где KO.C.II - коэффициент усилени И разомкнутого контура, причем .

KO.C.II h2 Go К2,(3)

где. ha - коэффициент, учитывающий изменение в скорости сушки при изменений влагосодержани воздуха, поступающего в сушильную камеру;

Go - масса высушиваемого материала в абсолютно сухом состо нии, кг;

К 2 - коэффициент усилени , г/кг.

Учиты а выражени (2) и (3), передаточна функци (1) принимает вид А WgC S ) hr

.Wi(S)

. (4)

Atc(Sj

S -1-1

где

Тс Тс + Ко.с.11.(5)

Из приведенных зависимостей, используемых в способе не видна динамическа св зь между изменением влажности материала на выходе из сушилки при изменении количества тепла, подаваемого на сушку. Передаточна функци , св зывающа отклонение влажности материала на выходе из сушилки с отклонением в подаче тепла А Q, имеет вид

AWg(S) hi-кГ(6)

W2(S

AQ ( S ) (Та S4-t)(Tb-S + 1)j

где А Q(S) - изображение по Лапласу отклонени в подаче тепла (изменение расхода пара в калорифере);

Ki - коэффициент усилени , г град/кДж;

Та, Ть - посто нные времени, характери .зующие инерционные свойства процесса сушки, завис щие от подачи сушильного агента и количества тепла на сушку, мин.

Передаточные функции (4) и (6) используют в предлагаемом техническом решении.

Предлагаема система, реализующа способ, работает следующим образом.

Сигнал QT датчика 7 конечной влажности материала поступает на элемент сравнени 16 регул тора влажности материала 13, на второй вход которого поступает сигнал от задатчикаЮ конечной влажности материала; На элементе сравнени 16 эти два сигнала сравниваютс и определ етс их разность, т.е. AWg Wg( r)-Wg.3aA,,(Ъ где Wg( т) - текущее значение конечной влажности материала; Wg.aafl - заданное значение.конечной влажности материала. Если величина ЛWg Wg , где AWg - величина, характеризующа точность управлени , то сигнал, пропорциональный величине AWg, поступает на управл ющий блок 19 регул тора влажности-материала 13, где в соответствии с выбранным алгоритмом управлени (например, изодромным ) вырабатывает управл |Ьщий сигнал, поступающий на исполнительный механизм 22. Если величина AWn AWq то с элемента сравнени 16 регул тора влажности 13 сигнал, пропорциональный величине AWg, поступает одновременно на управл ющий блок 19 регул тора влажности 13 и на блоки реализации обратных динамических моделей 23 и 24. Блок реализации обратной динамической модели 23 осуществл ет на основании выражени (4) определение Ate по „(). Atc(s)Awg(s)- где выражение в квадратных скобках есть обратна передаточна функци сушильной камеры по каналу изменение температуры сушильного агента - изменение конечной .влажности материала. Блок реализации обратной динамической модели 24 осуществл ет на основании выражени (6) определение ( Ta-S-f 1)(Tb-S + 1) AQ(S) AWg(S)- где выражение в квадратных скобках есть обратна передаточна функци сушильной камеры по каналу изменение подачи тепла (расхода пара в калорифер) - изменение конечной влажности материала. В блоках реализаций обратных динамических моделей 23 и 24 реализуютс следующие функции: определ етс изображение по Лапласу значени AWg, которое поступаетна блоки 23 и 24 отзлемента сравнени 16 регул тора 13; вычисл ютс в соответствии с выражением (8) в блоке 23 изображение по Лапласу отклонени значени температуры воздуха, поступающего в сушильную камеру Atc(S), и в блоке 24 & соответствии с выражением (9), изображение по Лапласу отклонени изменени в подаче тепла AQ(S); определ ютс значени отклонени температуры воздуха tc. поступающего в сушильную камеру, в блоке 23, а в блоке 24 значение отклонени в подаче тепла А Q путем обратного преобразовани по 1, (8) Лапласу от значений соответственно Atc(S} и AQ(S). С выхода блока реализации обратной динамической модели объекта 23 на первый вход суммирующего блока 25 поступает сигнал, пропорциональный значению от клонени температуры воздуха Ate, поступающего в сушильную камеру 1, вычисленный с учетом динамических свойств сушилки по данному каналу и вли ни внутренних обратных св зей. Одновременно на второй вход суммирующего блока 25 поступает сигнал, пропорциональный рассогласованию между текущим значением температуры воздуха, поступающего в сушильную камеру, tc( т) и заданным значением гзал, т.е. величина, пропорциональна разности tc( г) - tsafl, (г:)-tзaд,(10) с злемента сравнени 15 регул тора температуры 12. В блоке 25 величины Atci и Ate суммируютс алгебраически и вычисл етс их разность: Ei Atci-Ate.(11) Одновременно с выхода блока реализации обратной динамической модели обьекта 24 на первый вход суммирующего блока 26 поступает сигнал, пропорциональный значению отклонени в подаче тепла AQ, вычисленный с учетом динамических свойств объекта изменение подачи тепла изменение конечной влажности материала и вли ни внутренних обратных св зей. На второй вход суммирующего блока 26 поступает сигнал, пропорциональный:управл ющему значению, соответствующий текущему значению А Qi изменени в подаче тепла (пара) в калорифер, с блока управлени 18 регул тора температуры 12. В блоке 26 происходит алгебраическое суммирование зтих двух сигналов и определ етс их разность: Е2 AQi- AQ.(12) На первый и второй входы суммирующего блока 27 поступают соответственно сигнал Е1 с выхода суммирующего блока 25, пропорциональный разности (11) и учитывающий динамику объекта по каналу изменение температуры сушильного агента изменение конечной влажности материала и внутренние обратные св зи, и сигнал Еа с выхода суммирующего блока 26, пропорциональный разности (12) и учитывающий динамику объекта по каналу изменение подачи тепла (пара) в калорифер - изменение конечной влажности материала. В суммирующем блоке 27 эти два сигнала

алгебраически суммируютс (с учетом своих знаков) и определ етс их разность:

E Ei-E2.- (13)

котора поступает на вход корректирующего блока 28, где вырабатываетс корректирующий сигнал, пропорциональный величине и знаку Е, и поступает на управл ющий блок 18 регул тора температуры 12, корректиру управл ющий сигнал AQi в блоке 18, выход которого св зан с исполнительным механизмом 20, расположенным на линии подачи пара в калорифер 2.

Таким образом, предлагаемый способ автоматического управлени процессом конвективной сушки материалов и система, реализующа предлагаемый способ, позвол ет учитывать динамику объекта управлени как по каналу изменение температуры сушильного агента, поступающего в сушильную камеру - изменение конечной влажности материала, так и динамику и

внутренние обратные св зи по каналу изменение подачи тепла (пара) в калорифер изучение конечной влажности материала и соответственно корректировать расход пара в калорифер.

Качественные показатели регулировани представлены в табл.2.

Как видно из табл.2, все качественные показатели регулировани улучшены по сравнению с известным.

Claims

Формула изобретени

Способ автоматического управлени процессом конвективной сушки материалов по авт.св. bk 1451504, отличающийс тем, что, р целью повышени точности управлени , дополнительно определ ют значение отклонени количества подведённого тепла от заданного и по отношению величины измеренной влажности материала на выходе из сушильной камеры к полученному значению корректируют расход пара.

Врем регулировани ,

мин

Максимальное перерегулирование {по температуре воздуха на входе в зону), С

Точность регулировани

по температуре,°С по влажности материала , %

Число колебаний за

врем регулировани ,UJT 23

Таблица 1

Таблиц а 2

7,36,9

8,5

0,9

1,7

to,25 i 0,25

0,5 40,5 0,5

41,0

1

1 Вдзду)( - --twi т °

Фиг.1 Высушенный -j материал