SU754189A1 - Устройство дл автоматического управлени процессом обжига сырьевой смеси во вращающей печи - Google Patents

Description

Изобретение относится к устройствам автоматического управления процессом обжига сырьевой смеси во вращающихся печах, работающих по мокрому способу производства, например в цементной промышленности

Известно устройство для автоматическо- $ го управления процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи, содержащее датчики температуры материала и отходящих газов, исполнительные механизмы и регуляторы [1].

Недостатком этого устройства является ю недостаточная компенсация возмущений, вызываемых изменением теплообменных свойств сырьевой смеси, и отсутствие фильтрации ряда переменных, что не позволяет обеспечить экономичное ведение процесса обжига. ¹⁵

Известно и другое устройство для автоматического управления процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи, содержащее датчик температуры отходящих газов, датчик температуры материала, дат- эд чик мощности, исполнительные механизмы, регуляторы расхода топлива и отходящих газов, корректирующий регулятор, регулирующие ограны топлива и отходящих га2 зов, причем первый выход датчика температуры материала соединен со входом корректирующего регулятора, выход которого соединен с первым входом регуляторов расхода топлива и отходящих газов, выход датчика температуры отходящих газов соединен со вторым входом регуляторов расхода топлива и отходящих газов, выход каждого из которых подключен ко входу соответствующего исполнительного механизма, выход которых подключен ко входу соответствующего регулирующего органа [2].

Одним недостатком этого устройства является следующее.

При работе печи на низкочастотные изменения мощности, потребляемой приводным двигателем печи и характеризующей процесс обжига в зоне спекания, наложены периодические колебания, являющиеся помехой и обусловленные кривизной печи из-за неидеальной цилиндрической формы, а также неравномерным износом бандажей и опорных роликов. Причем амплитуда этих периодических колебаний соизмерима с величиной изменения мощности, вызванной изменением процесса спекания в печи. При этом происходят колебания расходов топ лива и отходящих газов, что увеличивает удельный расход и уменьшает срок службы футеровки, что снижает качество системы. Поэтому использование в прототипе сигнала изменения мощности без подавления периодической составляющей является недостатком прототипа.

Другим недостатком устройства является то, что стабилизация процесса в зоне сушки путем поддержания температуры материала в зоне подогрева часто недостаточна. Из-за колебания физических свойств материала, выходящего из внутренних теплообменных устройств,температура его нагрева и скорость последующей реакции клинкерообразования может изменяться, причем устройство по прототипу реагирует на это лишь тогда, когда материал приходит в зону спекания и изменяется мощность, потребляемая приводным двигателем печи. При этом значительное транспортное запаздывание между зоной спекания и зоной подогрева приводит к ухудшению качества управления процессом обжига, что проявляется в колебаниях качества . (степени) обжига, приводящем к перерасходу топлива и снижению стойкости футеровки.

. Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства.

Эта цель достигается тем, что в устройство для автоматического управления процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи, содержащее датчик температуры отходящих газов, датчик температуры материала, датчик мощности, исполнительные механизмы, регуляторы расхода топлива и отходящих газов, корректирующий регулятор, регулирующие органы топлива и отходящих газов, причем первый выход датчика температуры материала соединен со входом корректирующего регулятора, выход которого соединен с первым входом регуляторов расхода топлива и отходящих газов, выход датчика температуры отходящих газов соединен со вторым входом регуляторов расхода топлива и отходящих газов, выход каждого из которых подключен ко входу соответствующего исполнительного механизма, выход которых подключен ко входу соответствующего регулирующего органа, введены дополнительный датчик температуры материала, дополнительный корректирующий регулятор и блок вычитания, причем выход датчика мощности соединен со входом дополнительного корректирующего регулятора, выход которого соединен с третьим входом регуляторов расхода топлива и отходящих газов, второй выход датчика температуры материала подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого соединен с дополнительным датчиком температуры материала, а выход блока вычитания подключен к соответствующему входу регулятора расхода топлива.

Устройство изображено на четртеже.

Оно включает в себя печь 1, датчик 2 мощности, потребляемой приводным двигателем печи, датчики 3 и 4 температуры материала в зоне подогрева, датчик 5 температуры отходящих газов, корректирующие регулятора 6 и 7, блок вычитания 8, регулятор 9 расхода топлива с исполнительным механизмом 10 и регулирующим органом II, регулятор 12 расхода отходящих газов с исполнительным механизмом 13 и регулирующим органом 14.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают начальные задания для датчика' 4 температуры материала в зоне подогрева и датчика мощности 2, обеспечивающие нормальное протекание процесса обжига. Корректирующий регулятор 6 обеспечивает фильтрацию сигнала датчика мощности 2, что уменьшает колебательность системы от помехи. Сигнал датчика 4 поступает на коррректирующий регулятор 7 и на блок вычитания 8, на который поступает сигнал с выхода датчика 3. Если на выходе блока вычитания 8 сигнал неизменен, то производят балансировку отработок регуляторов 9 и 12 при заданных значениях датчиков 2 и 4. Настройки регуляторов выбирают из условия автономности и минимума колебательности. Если в ходе процесса обжига сигнал датчика 2 увеличился, то регулятор 9 с помощью исполнительного механизма 10 и органа управления 11 уменьшает расход топлива, пока не исчезнет отклонение датчика 2 от заданного значения. Одновременно регулятор 12 подает на исполнительный механизм 13 и орган управления 14 такой сигнал, чтобы расход отходящих газов увеличился. Настройки регуляторов 9 и 12 и устанавливаются таким образом, чтобы сигналы датчиков 3 и 4 не изменялись.

Если сигнал датчика 2 уменьшается, то регулятор 9 увеличивает расход топлива, а регулятор 12 уменьшает расход отходящих газов, и при этом сигналы датчиков 3 и 4 остаются неизменными. Изменения расходов топлива и отходящих газов производятся до тех пор, пока величины заданной и текущей мощности, потребляемой приводным двигателем печи, не сравняются. При изменении теплообменных свойств материала сигнал датчика 3 начнет изменяться и начнет изменяться разность сигналов датчиков 3 и 4 на выходе блока 8.

Если в ходе процесса обжига сигнал на выходе блока 8 увеличился, то регулятор 9 начнет уменьшать расход топлива, воздействуя на исполнительный механизм 10 и орган управления 11 расхода топлива. При этом температура материала по длине печи уменьшается и уменьшатся показания датчиков 2, 3, 4, 5. В результате прекратится уменьшение расхода топлива, который установится на уровне меньше прежнего. Так как в рассматриваемом случае материал лучше подготавливается в зоне подогрева, то по приходе его в зону спекания сигнал датчика 2 изменится незначительно и останется на уровне, который обеспечит завершение реакции клинкерообразования. В резуль- 5 тате процесса обжига будет нормально осуществлен, но с меньшим расходом топлива. Аналогично при уменьшении сигнала на выходе блока 8 регулятор 9 с помощью исполнительного механизма 10 и органа управления 11 увеличит расход топлива и обес- ¹⁰ печит своевременную компенсацию возмущения, идущего с «холодного» конца печи.

Если в ходе процесса обжига сигналы датчиков 4 и 5 увеличиваются, сигнал на выходе блока 8 уменьшится и регулятор 12 уменьшит расход отходящих газов, а регулятор 9 уменьшит расход топлива таким образом, чтобы сигнал датчика 2 остался неизменным. В случае уменьшения сигналов датчиков 4 и 5 регулятор 12 увеличивает расход отходящих газов, а регулятор 9 увеличивает 20 расход топлива, а сигнал датчика 2 остается неизменным. Изменение расходов топлива и отходящих газов производится, до тех пор, пока значения заданной и текущей величин датчика 4 не сравняются. _2J

Осуществляемое таким образом управление обжигом приводит к стабилизации процесса обжига в печи и, как следствие, к снижению удельного расхода тепла на обжиг и увеличению срока службы футеровки в результате снижения температурных на- эо пряжений в футеровке в зоне спекания.

Claims (2)

1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ ВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ Изобретение относитс  к устройствам автоматического управлени  процессом обжига сырьевой смеси во вращающихс  печах, работающих по мокрому способу производства , например в цементной промышленности Известно устройство дл  автоматического управлени  процессом обжига сырьевой смеси во вращающейс  печи, содержащее датчики температуры материала и отход щих газов, исполнительные механизмы и регул торы 1. Недостатком этого устройства  вл етс  недостаточна  компенсаци  возмущений, вызываемых изменением теплообменных свойств сырьевой смеси, и отсутствие фильтрации р да переменных, что не позвол ет обеспечить экономичное ведение процесса обжига. Известно и другое устройство дл  автоматического управлени  процессом обжига сырьевой смеси во вращающейс  печи, содержащее датчик температуры отход щих газов, датчик температуры материала, датчик мощности, исполнительные механизмы, регул торы расхода топлива и отход щих газов, корректирующий регул тор, регулирующие ограны топлива и отход щих газов , причем первый выход датчика температуры материала соединен со входом корректирующего регул тора, выход которого соединен с первым входом регул торов расхода топлива и отход щих газов, выход датчика температуры отход щих газов соединен со вторым входом регул торов расхода топлива и отход щих газов, выход каждого из которых подключен ко входу соответствующего исполнительного механизма, выход которых подключен ко входу соответствующего регулирующего органа 2. Одним недостатком этого устройства  вл етс  следующее. При работе печи на низкочастотные изменени  мощности, потребл емой приводным двигателем печи и характеризующей процесс обжига в зоне спекани , наложены периодические колебани ,  вл ющиес  помехой и обусловленные кривизной печи из-за неидеальной цилиндрической формы, а также неравномерным износом бандажей и опорных роликов. Причем амплитуда этих периодических колебаний соизмерима с величиной изменени  мощности, вызванной изменением процесса спекани  в печи. При этом происход т колебани  расходов топлива и отход щих газов, что увеличивает удельный расход и уменьшает срок службы футеровки, что снижает качество системы . Поэтому использование в прототипе сигнала изменени  мощности без подавлени  периодической составл ющей  вл етс  недостатком прототипа. Другим недостатком устройства  вл етс  то, что стабилизаци  процесса в зоне сущки путем поддержани  температуры материала в зоне подогрева часто недостаточна. Из-за колебани  физических свойств материала , выход щего из внутренних теплообменных устройств,температура его нагрева и скорость последующей реакции клинкерообразовани  может измен тьс , причем устройство по прототипу реагирует на это лищь тогда, когда материал приходит в зону спекани  и измен етс  мощность, потребл ема  приводным двигателем печи. При этом значительное транспортное запаздывание между зоной спекани  и зоной подогрева приводит к ухудшению качества управлени  процессом обжига, что про вл етс  в колебани х качества . (степени) обжига, привод щем к перерасходу топлива и снижению стойкости футеровки. , Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности работы устройства. Эта цель достигаетс  тем, что в устройство дл  автоматического управлени  процессом обжига сырьевой смеси во вращающейс  п.ечи, содержащее датчик температуры отход щих газов, датчик температуры материала , датчик мощности, исполнительные механизмы, регул торы расхода топлива и отход щих газов, корректирующий регул тор , регулирующие органы топлива и отход щих газов, причем первый выход датчика температуры материала соединен со входом корректирующего регул тора, выход которого соединен с первым входом регул торов расхода топлива и отход щих газов, выход датчика температуры отход щих газов соединен со вторым входом регул торов расхода топлива и отход щих газов, выход каждого из которых подключен ко входу соответствующего исполнительного механизма, выход которых подключен ко входу COOTветствующего регулирующего органа, введены дополнительный датчик температуры материала, дополнительный корректирующий регул тор и блок вычитани , причем выход датчика мощности соединен со вхоДОМ дополнительного корректирующего регул тора , выход которого соединен с хретьим входом регул торов расхода топлива и отход щих газов, второй выход датчика температуры материала подключен к первому входу блока вычитани , второй вход которого соединен с дополнительным датчиком температуры материала, а выход блока вычитани  подключен к соответствующему входу регул тора расхода топлива. Устройство изображено на четртеже. Оно включает в себ  печь 1, датчик 2 мощности, потребл емой приводным двигателем печи, датчики 3 и 4 температуры материала в зоне подогрева, датчик 5 температуры отход щих газов, корректирующие регул тора 6 и 7, блок вычитани  8, регул тор 9 расхода топлива с исполнительным механизмом 10 и регулирующим органом II, регул тор 12 расхода отход щих газов с исполнительным механизмом 13 и регулирующим органом 14. Устройство работает следующим образом . Устанавливают начальные задани  дл  датчика 4 температуры материала в зоне подогрева и датчика мощности 2, обеспечивающие нормальное протекание процесса обжига . Корректирующий регул тор 6 обеспечивает фильтрацию сигнала датчика мощности 2, что уменьшает колебательность системы от помехи. Сигнал датчика 4 поступает на коррректирующий регул тор 7 и на блок вычитани  8, на который поступает сигнал с выхода датчика 3. Если на выходе блока вычитани  8 сигнал неизменен, то производ т балансировку отработок регул торов 9 и 12 при заданных значени х датчиков 2 и 4. Настройки регул торов выбирают из услови  автономности и минимума колебательности . Если в ходе процесса обжига сигнал датчика 2 увеличилс , то регул тор 9 с помощью исполнительного механизма 10 и органа управлени  11 уменьшает расход топлива , пока не исчезнет отклонение датчика 2 от заданного значени . Одновременно регул тор 12 подает на исполнительный механизм 13 и орган управлени  14 такой сигнал, чтобы расход отход ших газов увеличилс . Настройки регул торов 9 и 12 и устанавливаютс  таким образом, чтобы сигналы датчиков 3 и 4 не измен лись. Если сигнал датчика 2 уменьшаетс , то регул тор 9 увеличивает расход топлива, а регул тор 12 уменьшает расход отход щих газов, и при этом сигналы датчиков 3 и 4 остаютс  неизменными. Изменени  расходов топлива и отход щих газов производ тс  до тех пор, пока величины заданной и текущей мощности, потребл емой приводннм двигателем печи, не сравн ютс . При изменении теплообменных свойств материала сигнал датчика 3 начнет измен тьс  и начнет измен тьс  разность сигналов датчиков 3 и 4 на выходе блока 8. Если в ходе процесса обжига сигнал на выходе блока 8 увеличилс , то регул тор 9 начнет уменьшать расход топлива, воздейству  на исполнительный механизм 10 и орган управлени  11 расхода топлива. При этом температура материала по длине печи уменьшаетс  и уменьшатс  показани  датчиков 2, 3, 4, 5. В результате прекратитс  уменьшение расхода топлива, который установитс  на уровне меньше прежнего. Так как в рассматриваемом случае материал луч ше подготавливаетс  в зоне подогрева, то по приходе его в зону спекани  сигнал датчика 2 изменитс  незначительно и останетс  на уровне, который обеспечит завершение реакции клинкерообразовани . В результате процесса обжига будет нормально осуш ,ествлен, но с меньшим расходом топлива. Аналогично при уменьшении сигнала на выходе блока 8 регул тор 9 с помощью исполнительного механизма 10 и органа управлени  11 увеличит расход топлива и обеспечит своевременную компенсацию возмущени , идущего с «холодного конца печи. Если в ходе процесса обжига сигналы датчиков 4 и 5 увеличиваютс , сигнал на выходе блока 8 уменьщитс  и регул тор 12 уменьшит расход отход щих газов, а регул тор 9 уменьшит расход топлива таким образом , чтобы сигнал датчика 2 осталс  неизменным . В случае уменьшени  сигналов датчиков 4 и 5 регул тор 12 увеличивает расход отход ших газов, а регул тор 9 увеличивает расход топлива, а сигнал датчика 2 остаетс  неизменным. Изменение расходов топлива и отход щих газов производитс  до тех пор, пока значени  заданной и текущей величин датчика 4 не сравн ютс . Осуществл емое таким образом управление обжигом приводит к стабилизации процесса обжига в печи и, как следствие, к снижению удельного расхода тепла на обжиг и увеличению срока службы футеровки в результате снижени  температурных напр жений в футеровке в зоне спекани . Формула изобретени  Устройство дл  автоматического управлени  процессом обжига сырьевой смеси во вращающейс  печи, содержащее датчик температуры отход щих газов, датчик температуры материала, датчик мощности, исполнительные механизмы, регул торы расхода топлива и отход щих газов, корректирующий регул тор, регулирующие органы топлива и отход щих , причем первый выход датчика темпердтуры материала соединен со входом корректирующего регул тора, выход которого соединен с первым входом регул торов расхода топлива и отход щих газов, выход датчика температуры отход щих газов соединен со вторым входом регул торов расхода топлива и отход щих газов, выход каждого из которых подключен ко входу соответствующего исполнительного механизма , выход которых подключен ко входу соответствующего регулирующего органа, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности работы устройства, в него введены дополнительный датчик температуры материала, дополнительный корректирующий регул тор и блок вычитани , причем выход датчика мощности соединен со входом дополнительного корректирующего регул тора , выход которого соединен, с третьим входом регул торов расхода топлива и отход щих газов, второй выход датчика температуры материала подключен к первому входу блока вычитани , второй вход которого соединен с дополнительным датчиком температуры материала, а выход блока вычитани  подключен к соответствующему входу регул тора расхода топлива. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Лощинска  А. В. и др. Автоматическое регулирование процесса обжига и сушки в промышленности строительных материалов . Л., Стройиздат, 1969, с. 72-73.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 559096, кл. F 27 D 19/00, 1976.

   //