Система автоматического управления процессом получения сернистого газа в производстве серной кислоты

(71) Уфимский неФтяной институт(56) Авторское свидетельство СССРР 893857, кл. С 01 В 17/74, 1980.Авторское свидетельство СССРк: 504696, кл. С 01 В 17/74, 1974. автоматичевведение строистна,ости и асп(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНИСТОГО ГАЗА В ПРОИЗВОДСТВЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ (57) Изобретение относится к автоматизации производственных процессов, в частности к автоматизации процессов в производстве серной кислоты контактным методом, может быть исполь зовано в химической промышленности и позволяет снизить потери серы.Система автоматического управления процессами сернокислотного производства содержит контуры регулирования расхотение относится к автоматиизводственных процессов иь использовано в химическойности, в частности в произерной кислоты контактным Изобр зации пр может бытг, 2 - струк- ычислительно- струк пр омынл водстве го ислител структурнаяого устройства;я схема устройсходу сырья;я схема устройсходу воздуха. тодом.Цель изобретени снижение .потерь сер На Фиг.1 представлена Функциональная схема системы автоматического ГООУДАРОВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБЙТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ1"1 РИ ГНИ СССР ииЯОаи 1641770 Р 1)5 С 01 В 17/74, С 05 Р 27/ да воздуха и температуры в печах обжига, расхода, концентрации и температуры сернистого газа на нходе вконтактный аппарат, а также датчикисигнализации работы печей и датчикитемпературы газа на входе и выходевсех слоев катализатора контактного аппарата. Новым н систем ского управления являетс последовательно включенных перног вычислительного у регулятора произнодительн р редели- тельного устройства, выходы которого подсоединены. к входам задания регуляторов расхода и концентрации сернистого газа, второго вычислительного устройства, связанного с входом задания регулятора температуры сернистого газа, а также устройства управления по расходу сырья, переключателей и устройства управления по расходу воздуха, связанных соответственно с исполнительными механизмами на линиях )ива подачи сырья и с входами задания ре- ф гуляторон расхода воздуха. б ил. 4 ьВюй управления процессами сернокислотно го производства; на Фтурная схема первогого устройства; на Фиг ная схема второго ныч устройства; па Фиг,4 схема распределительн на Фиг.5 - стр 1 ктурна ства управления по ра на Фиг.б - структурна ства управления по раНа один из входов логического блока 107 поступает сигнал от датчика сигнализации работы той же печи обжига,Узел Аормирования выходных сигналов тоже состоит из нескольких цепочек (по количеству печей обжига): последовательно соединенных элементов 108 сравнения и ьуль-органов 109. Один из входов каждого элемента 108 сравнения связан с выходом соответствующего переключателя 103, а второй вход всех элементов 108 сравнения соединен с выходом селектора 104, 15Сигналы от датчиков расхода воздуха всех печей обжига через сумматоры 102 и переключатели 103 (если дискретные сигналы на входах управления переключателей 103 равны нулю) поступают на вход селектора 104, на выход которого проходит наибольший из них. В элементах 108 сравнения этот сигнал сравнивается с каждым из сигналов расхода воздуха, поступающих 25 с выходов переключателей 103, и на выходе того из них, у которого входные сигналы равны между собой, Сигнал рассогласования становится равным нулю. При этом нуль-орган 109, 30 связанный с данным элементом сравнения, не срабатывает и на его инверсном выходе появляется дискретный сигнал, который подается на соответствующий выход устройства управления по расходу сырья. Сигналы на входе остальных элементов 108 сравнения не равны между собой, поэтому на их выходах имеются сигналы рассогласования, величина которых превышает по рог срабатывания Ь связанных с ними нуль-органов 109. В результате после инвертирования дискретные сигналы на выходе последних равны нулю.Таким образом, дискретный сигнал присутствует на том из выходов устройства управления по расходу сырья, номер которого соответствует номеру печи, расход воздуха в которую больше, чем в другие печи обжига.Если происходит изменение расхода воздуха, подаваемого, например, в первую печь, то на выходе первого диААеренцнрующего блока 99 появляется сигнал, под действием которого сра-, батывает таймер 100, на выходе кото 5 рого Аормируется дискретный сигнал длительностью, равной времени переходных процессов в печи обжига. Этот сигнал после умножения в блоке 101на масштабный коэААициент, меньшийединицы, и последующего сложения ссигналом датчика расхода воздуха всумматоре 102 увеличивает его выходной сигнал так, что он становитсябольше любого из сигналов других датчиков расхода воздуха. В результатена выход селектора 104 проходитименно этот сигнал, что влечет за собой появление дискретного сигнала напервом выходе устройства управленияпо расходу воздуха.Если температура слоя или температура газа, например, в первой печименьше нижнего (Ти Ти) или больше веРхнего (Та, и Твокс) допустимых значений, то на выходе порогового устройства 105 или 106 появляетсядискретный сигнал, который через логический блок поступает на вход управления первого переключателя .103.Аналогичная ситуация происходит приналичии дискретного сигнала от датчика сигнализации работы печи во времяостановки данной печи обжига, Поддействием дискретного сигнала на входе управления переключателя 103 происходит переключение к его выходунулевого сигнала, который ни при каких обстоятельствах не проходит навыход селектора 104, что исключаетпоявление дискретного сигнала на первом выходе устройства управления порасходу сырья.Один из возможных вариантов структурной схемы устройства управле-.ния по расходу воздуха изображен наАиг.б. Устройство содержит узел селекции наименьшего значения сигналадатчиков расхода воздуха, узел поро-гового контроля и узел Аормированиявыходных сигналов,Узел селекции состоит из нескольких цепочек (по количеству печей об-,жига): последовательно соединенныхблока 110 вычисления абсолютной разности и переключателя 111. Выходывсех переключателей подключены к селектору 112 наименьшего входного сигнала, а на второй вход каждого изних подается сигнал максимального значения расхода воздуха к,Узел порогового контроля состоитиз нескольких цепочек (по количеству печей обжига): последовательносоединенных порогового устройства 113и логического блока 114, выход которо 21 1641770го связан с входом управления соответствуюцего переключателя 111, На вход каждого порогового устройства подается сигнал соответствующего датчи 5 ка расхода воздуха, а также сигналы верхнего Оп и нижнего О, иин допустимых значений расхода воздуха. На второй вход каждого логического блока 114 подается сигчал от.датчика сигнализации работы соответственно печи обжига.Узел Аормирования выходных сигналов также состоит из нескольких цепочек (по количеству печей обжига): последовательно соединенных элемента 115 сравнения, один вход которого связан с выходом селектора 112, а к другому подключен выход соответствующего переключателя 111, нуль-органа 116 й повторителя 117. На второй вход каждого повторителя 117 через динамический блок 118 подается управляюций сигнал Н с выхода по расходу газа распределительного устройства, 25На вход каждого блока 110 вычисления абсолютной разности подается сигнал датчика расхода воздуха соответствующей печи обжига и сигнал среднего значения расхода воздуха О,с. Сигналы, пропорциональные отклонению расходов воздуха во всех печах обжига его среднего значения, через соответствующий переключатель 111 (когда дискретный сигнал на его входе управления равен нулю) поступают н селектор 112, на выход которого проходит наименьший из этих сигналов. В элементах 115 сравнения выходной сигнал селектора 112 сравнивается с каждым из сигналов абсолютного отклонениярасхода воздуха от его сраднего значения, поступающих с выходов переключателей 111. Сигнал рассогласования становится равным нулю на выходе 45 только одного из элементов 115 сравнения, у которого на оба его входа поступает один и тот же сигнал. В результате дискретный сигнал на выходе нуль-органа 116 снязанного с даннымУ50 элементом сравнения, равен нулю и управляющий сигнал Нб с выхода дина-, мического блока 118 свободно проходит через один из повторителей 117, который связан с данным нуль-органом, на выход устройства управления по рас- ходу воздуха. Входные сигналы других элементов 115 сравнения не равным между собой, поэтому на их выходах имеются сигналы рассогласования, не равные нулю. Так как их величина превышает порог срабатывания 3 нуль-органов116, то на выходах последних появляются дискретные сигналы, под действием которых происходит замораживаниеэвыходных сигналов связанных с нимиповторителей 117.Таким образом, при изменении управляюцего сигнала, поступаюцего свыхода по расходу газа распределительного устройства, изменяется сигнал"на одном из выходов устройства управления по расходу воздуха, причем номер выхода соответствует номеру печи,у которой абсолютное отклонение расхода воздуха от его среднего значенияменьше, чем в других печах обжига,В тех случаях, когда расход воздуха в одну из печей обжига (например,в первую) меньше нижнего Оцин илибольше верхнего О д,с допустимых значений, на выходе первого пороговогоустройства 113 появляется дискретныйсигнал, который через связанный с нимлогический блок 114 поступает на входуправления первого переключателя 111и подключает к его выходу сигналЯ ,с, верхнего допустимого значениярасхода воздуха. Аналогичное происходит, если на второй вход первого логического блока 114 поступает дискретный сигнал от датчика сигнализацииработы первой печи обжига при ее остановке. В результате ни при какихобстоятельствах сигнал с выхода первого переключателя 111 не пройдет навыход селектора 112 (так как всегда(да ЬС). Это влечет за собой замораживание выходного сигнала первогоповторителя 117 на период времени,пока сохраняется ситуация, при которой ( б с ( ун или ( в(Грусилиданная печь обжига не будет пущенан работу,Динамический блок 118 предназначендля согласования динамических характеристик каналов регулирования: выход по расходу газа распределительного устройства - расход газа передконтактным аппаратом; выход по расходу газа распределительного устройства - расход воздуха в печь обжига, чтобы обеспечить синхронное из-менение расхода воздуха и производительности газового компрессора итем самым предотвратить колебанияразрежения в газовом тракте,Логические блоки устройства управления по расходу сырья и устройства управления по расходу воздухареализуют Аункции логического сло 5жения.Использование предлагаемой системы автоматического управления дляавтоматизации печного и контактнокомпрессорного отделений сернокислотного производства позволяет за одинцикл управления привести нагрузку печей обжига и контактного аппарата всоответствие с заданной производительностью сернокислотного производства 15при ее изменениях и в несколько раэуменьшить число отклонений технологического процесса от установившегося режима, В результате уменьшаютсяпотери серы за счет ее более полного выгорания в печах обжига и болееполного превращения диоксида серы втриоксид серы в контактном аппарате,что приводит к увеличению выхода целевого продукта. ПредваГительные 25расчеты показывают, что внедрение,предлагаемой системы автоматическогоуправления в сернокислотном производстве мощностью 360 тыс.т кислоты водин год приводит к уменьшению содержания серы в огарке на 8,3 Е и увеличению степени контактирования на0,72 Х,Формула изобретенияСистема. автоматического управления; процессом получения сернистого газа в производстве серной кислоты,включающем группу параллельных печей обжига, общий коллектор газа, газовый компрессор, теплообменник подогрева газа и контактный аппарат, содержа- щая контуры регулирования расхода воздуха, подаваемого в печи обжига, каждый из которых состоит из последа вательно соединенных датчика разрежения на выходе печи обжига, регулятора разрежения, регулятора расхода воздуха, к информационному входу которого подключены датчик расхода воз" духа и исполнительный механизм подачи воздуха в соответствуищуи печь,контуры регулирования температуры в печах обжига, каждый из которых состоит из датчиков температуры газа и слоя, подключенных к регулятору температуры, и исполнительного механиз ма подачи сырья в соответствующую печь, контур регулирования расхода газа перед контактным аппаратом, состоящий из последовательно соединен.ных датчика расхода, регулятора расхода и исполнительного механизмасброса части газа с нагнетания газового компрессора на его вход, контуррегулирования конгентрации газа перед контактным аппаратом, включающийпоследовательно соединенные датчики регулятор концентрации газа, контур регулирования температуры газаперед контактным аппаратом, включающий последовательно соединенные датчик и регулятор температуры и исполнительный механизм подачи части газав контактный аппарат мимо теплообменника, датчики температуры газа навходе и выхода каждого слоя контактного аппарата, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью снижения потерьсеры, она дополнительно содержит датчики сигнализации работы печей обжига, два вычислительных устройства,регулятор производительности, распределительное устройство, устройства управления расходами сырья и воздуха ипереключатели, при этом датчики расхода, концентрации и температуры сернистого газа на входе контактного аппарата, датчики температуры на входеи выходе первого слоя контактного аппарата подключены к входам первогои второго вычислительных устройств,датчики температуры газа на входе ивыходе последующих слоев контактногоаппарата соединены с другими входамипервого вычислительного устройства,информационный вход регулятора производительности связан с выходом первого вычислительного устройства, авыход соединен с первым входом распределительного устройства, подключенчымдругими двумя входами к датчикам расхода и концентрации сернистого газа,а двумя выходами - к входам регуляторов расхода и концентрации сернистого газа, выход второго вычислительного устройства связан с входом задания регулятора температуры газа навходе контактного аппарата, датчикирасхода воздуха, температуры газа ислоя печей обжига и сигнализации работы печей обжига подключены к входамустройства управления расходом сырья, выходы регуляторов температурыв печах обжига соединены через пере.ключатели с исполнительными механиз.мами подачи сырья в соответствующиепечи, входы управления которых связаны с выходами устройства управления .расходами сырья, другие входы переключателей подключены к выходурегулятора концентрации газа, датчики расхода воздуха и сигнализации работы печей и первый выход распределительного устройства соединены с входами устройства управления расходомвоздуха, подключенного выходами квходам задания регуляторов расходавоздуха.11641770 Огаджанов СоставительРедактор М.Петрова Техред А,Кра орректор М.Максимищи Зак т.ираж 3 120 Подпис рственного ко 113035, Мо оизводственно-издательский комбинат Патент", г. од, ул. Гагарина, 101 ВНИИПИ Госуда митета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССсква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Объектом управления являются входящие в состав сернокислотного производства И печей обжига (на Лиг,1 показаны первая печь 1, вторая печь 2и М-я печь 3), блок 4 агрегатов дляочистки и осушки сернистого газа, газовый компрессор 5, теплообменник 6для нагрева газа и контактный аппарат 7,10Система автоматического управленияпроцессами сернокислотного производства содержит контуры регулированиярасхода воздуха и температуры в каждой из печей обжига, контуры регулирования расхода, концентрации и температуры сернистого газа на входе вконтактный аппарат.Контур регулирования расхода воздуха в первую печь 1 обжига включаетдатчик 8 разрежения на выходе из печи,регулятор 9 разрежения, регулятор 10расхода воздуха, датчик 11 расходавоздуха и исполнительный механизм 12,установленный на линии подачи воздуха 25в данную печь обжига. Датчик 13 разрежения, регулятор 14 разрежения,регулятор 15 расхода воздуха, датчик16 расхода воздуха, исполнительныймеханизм 17 входят в контур регулирования расхода возуха на второй печи 2 обжига, а датчик 18 разрежения,регулятор 19 разрежения, регулятор20 расхода воздуха, датчик 21 расхода воздуха, исполнительный механизм22 входят в контур регулированиярасхода воздуха в Я-й печи 3 обжига.Контур регулирования температурыв первой печи 1 обжига включает датчи 40ки 23 и 24 температуры слоя и температуры газа и регулятор 25 температуры в печи обжига, Датчики 26 и 27 температуры слоя и температуры газа,регулятор 28 температуры в печи обжига входят в контур регулирования температуры во второй печи 2 обжига, адатчики 29 и 30 температуры слоя итемпературы газа, регулятор 31 температуры в печи обжига входят в контур регулирования температуры в Н-йпечи 3 обжига, исполнительные механиз.50мы обозначены поз, 32-34.Контуры регулирования расхода иконцентрации сернистого газа передконтактным аппаратом 7 включают регулятор 35 расхода газа и регулятор5536 концентрации газа, датчик 37 расхода газа датчик 38 концентрации гаРза и исполнительный механизм 39, установленный на линии сброса части сернистого газа с нагнетания газового компрессора 5 на его всас. Система содержит также регулятор 40 температуры газа на вхЬде в контактный аппарат 7, датчик 41 температуры газа, исполнительный механизм 42, установленный на байпасной линии помимо те -плообменника 6, датчик 43 температуры в первом слое, датчик 44 температуры газа на выходе из первого слоя и датчики 45-52 температуры газа на входе и выходе последующих слоев катализатора контактного аппарата 7, а также датчики 53-55 сигнализации работывсех печей обжига, первое вычислительное устройство 56, второе вычислительное устройство 57, регулятор 58 производительности, распределительное устройство 59, устройство 60 управления расходом сырья, переключатели 61-63 и устройство 64 управления расходом воздуха.Система автоматического управления процессами сернокислотного производства работает следующим образом.Сырье, в качестве которого используется серный колчедан, поступает в печи 1, 2 и 3 обжига, где осуществляется его обжиг в кипящем слое, для чего в нижнвв часть печей обжига подается воздух. Образующийся в процессе обжига сернистый газ с определенным содержанием диоксида серы из каждой печи обжига поступает в общий коллектор и направляется в блок 4 агрегатов для очистки и осушки, где происходиточистка газа от огарковой пыли и других примесей и осушка от влаги, Послеблока 4 агрегатов сернистый газ подается на всас газового компрессора 5; с помощью которого направляется затемчерез группу теплообменников (нафиг.1 показан один теплообменник 6), где нагревается до определенной температуры, в контактный аппарат 7. В последней происходит окисление диоксида серы до триоксида серы, который при взаимодействии с водой в абсорбционном отделении (на Лиг.1 не показано) преобразуется в сернув кислоту.Количество образующегося в контактном аппарате 7 триоксцла серы определяет производительность сернокислотного производства, которая зависит от количества поступающего на окисление диоксица серы (т.е. от расхода и концентрации сернистого газа перед16417контактным аппаратом) и от степениконтактирования (т.е. от температурного режима контактного аппарата,который для достижения максимальнойстепени контактирования зависит отрасхода и концентрации сернистогогаза на его входе). В свою очередьрасход и концентрация сернистого газа зависят от количества диоксида серы, образуюцегося в процессе обжигасырья в печах обжига, т.е. от режимаих работы и в конечном итоге - отрасхода сырья и расхода воздуха, подаваемых в печи обжига,15Регулирование расхода воздуха, подаваемого, например, в первую печь1 обжига, производится с помощью регулятора 10, на информационный входкоторого подается сигнал от датчика 2011 расхода воздуха, При отключениитекущего значения расхода воздухаот его заданного значенияна выхозде регулятора 10 по стандартному,например, ПИД-закону формируется уйравляюцее воздействие и поступает наисполнительный механизм 12, с помоцьюкоторого изменяется расход воздуха вв печь 1 обжига, в результате чегокомпенсируется указанное отклонение.Разрежение на выходе из печи 1 обжига измеряется с помоцью датчика 8разрежения, выходной сигнал которого подается на информационный вход регулятора 9 с настраиваемой зоной нечувствительности, Когда величинаразрежения на выходе из печи превыситпорог нечувствительностиДР относительно его заданного значения Р ,на выходе регулятора 9 по интегральному закону формируется сигнал; который поступает на вход регулятора10 расхода воздуха и корректируетего задание. В результате изменяется Выходной сигнал регулятора 1 0 и 45с помоцью исполнительного механизма12 корректирует расход воздуха так,чтобы разрежение на выходе из печиобжига находилось в пределах эоны нечувствительности ДР относительно егозаданного значения Р 8.Аналогичным образом осуцествляется регулирование расхода воздуха вдругих печах обжига.Регулирование температурного режима в печах обжига (например, в первой) производят путем изменения расхода сырья, подаваемого в печь 1,с помощью исполнительного механизма 70632. На его вход через переключатель61 (в случае огсутствия дискретногосигнала на его входе управления) поступает управляющий сигнал, которыйпо стандартному, например, ПИД-закону формируется на выходе регулятора25 при отклонении текущего значениятемпературы слоя от ее заданного значения Т., Для этой цели на информационный вход регулятора 25 подаетсясигнал от датчика 23, с помощью которого измеряется температура слоя впечи 1 обжига. Кроме регулируюцегоблока, где по ПИД-закону формируетсяуправляющий сигнал, регулятор 25 содержит диЮеренцирующий блок, выходкоторого связан с входом задания регулирующего блока, а вход - с корректирующим входом регулятора 25, кудаподается сигнал от датчика 24, с помощью которого измеряется температура газа на выходе из печи обжига. Придействии основных возмуцений со стороны кипящего слоя (изменение расходов сырья и воздуха, состава сырья,состояния кипяцего слоя, условий протекания реакций окисления в слое) впервую очередь изменяется температура. газа. При этом на выходе дифференцирующего блока регулятора 25 появляется сигнал, пропорциональный скорости изменения температуры газа, в результате чего изменяется управляющийсигнал на выходе регулятора 25 и спомощью исполнительного механизма 32корректирует подачу сырья так, чтобыкомпенсировать возмущающие воздействия.Аналогичным образом осуществляетсярегулирование температурного режимаво всех других печах обжига,Регулирование расхода сернистого газа перед контактным аппаратом 7 производят путем изменения производительности газового компрессора 5.Для этой цели на информационный вход регулятора 35 расхода газа подается сигнал от датчика 37, с помощью которого измеряется расход сернистого газа перед контактным аппаратом 7. При отклонении текуцего значения расхода газа от его заданного значения на выходе регулятора 35 по стандартному, например, ПИД-закону формируется управляющий сигнал, который поступает на исполнительный механизм 39 и с его помощью изменяет количество газа,сбра1641770 сываемого с нагнетания газового компрессора 5 на его всас, компенсируя тем самым указанное отклонение расхода газа от его заданного значения.5Однако такое регулирование расхода сернистого газа перед контактным аппаратом 7 может привести к значительным колебаниям разрежения на выходе из печей обжига. Чтобы предотвратить подобные последствия, сигнал задания, поступающий к регулятору 35 расхода газа, одновременно подается на один из. входов устройства 64 управления по расходу воздуха. При изменении сигнала задания т.е. при изменениинагрузки сернокислотного производ-. ства) изменяется сИгнал на одном или нескольких в зависимости от величины изменения нагрузки сернокислотно 20 го производства) выходах устройства 64 управления и корректирует задание соответствующего (или соответствующих) регулятора расхода воздуха. В результате, например, с увеличением нагрузки сернокислотного производства одновременно увеличивается производительность газового компрессора и подача воздуха в одну или несколько печей обжига и уменьшаются - в противном случае. Выбор соответствующей печи обжигадлч изменения расхода подаваемого в нее воздуха при изменении нагрузки сернокислотного производства осуществляется с помощью устройства 64 управления по расходу воздуха, При этом должны выполняться следующие условия: данная печь обжига находится в рабочем режиме; значение расхода воздуха в данной печи обжига находится в допустимых пределах, т.е, (дц, с 0; ( ( О щс,где х - номер печи;отклонение расхода воздуха в данной печи обжига от его среднего значенияменьше, чем в других печах,Для реализации укаэанных условий на вход устрйоства 64 управления подают сигналы от датчиков расхода воздуха и датчиков сигнализации работы всех печей обжига, а также сигналы,пропорциональные щдф вака и ЧсрКонцентрация сернистого газа определяется содержанием в нем диоксида серы, количество которого зависит от соотношения расходов сырья и воздуха, подаваемых в печь обжига. При увеличении расхода сырья по отноше 8нию к расходу воздуха содержание диоксида серы в сернистом газе повышается (следовательно, увеличивается его концентрация), а при уменьшении - снижается.Для регулирования концентрации сернистого газа перед контактным аппаратом 7 ее величина измеряется с помощью датчика 38 концентрации, выходной сигнал которого подается на информационный вход регулятора 36 концентрации. При отклонении текущего значения концентрации сернистого газа от заданного на выходе регулятора 36 по стандартному ПИД-закону формируется управляющий сигнал и поступает на вторые входы переключателей 61, 62 и 63. В случае, когда на входе управления одного из переключателей (например, переключателя 61) появля- ется дискретный сигнал, Формируемый в устройстве 60 управления по расходу сырья, на выход данного переключателя к исполнительному механизму 32 проходит управляющий сигнал регулятора 36 концентрации и с его помощью изменяет подачу сырья в печь 1 обжига, компенсируя тем самым указанное отклонение концентрации сернистого газа перед контактным аппаратом 7 от ее заданного значения. Выход регулятора 25 температуры слоя с помощью того же переключателя 61 при этом отключается от исполнительного механизма 32.Выбор той или иной печи обжига для регулирования концентрации сернистого газа перед контактным аппаратом 7 осуществляется с помощью устройства 60 управления по расходу сырья, на одном из выходов которого формируется дискретный сигнал при выполнении следующих условий: данная печь обжига находится врабочем режиме;температура слоя и температурагаза данной печи обжига находится вдопустимых пределах, т.е.: мии--максармии;иакс где- номер печи обжига;расход воздуха в данную печь больше, чем в другие печи обжига.Использование последнего условия основано на том, что с увеличением расхода воздуха расширяется диапазон) регулирования соотношения расходов сырья и воздуха.Для реализации указанных условий в устройство 60 управления по.расходу сырья подаются сигналы от датчиков расхода воздуха, температуры слоя и температуры газа всех печей обжига, сигналы от датчиков сигнализации их работы, а также сигналы, пропорциотсь т сл тгт нальные д,иф - мак ф - Мок и -максСигналы задания к регуляторам расхода 35 и концентрации 36 сернистого газа перед контактным аппаратом поступают с выхода регулятора 58 производительности сернокислотного производства через распределительное устройство 59, На информационный вход данного регулятора подается сигнал, пропорциональный производительности, который определяется в первом вычислительном устройстве 56. Для этой цели на его входы подаются сигналы от датчиков 43-52 температуры, с помощью которых измеряется температурный режим контактного аппарата 7, а также сигналы от датчиков 37 и 38 расхода и концентрации сернистого газа На основании получаемой информации в первом вычислительном устрой О стве 56 производится расчет количества триоксида серы, образующегося в процессе окисления сернистого газа, величина которого определяет производительность сернокислотного производства.Расчет производительности осуществляют поэтапно. На первом этапе определяют степень контактирования на выходе из -го слоя катализатора по 40 формуле где Х и, и Х к, - степень контактирования соответственно дои после -го слоя катализатора;Л Х- приращение степениконтактирования вЮ1-м слое катализатора.На втором этапе рассчитывают концентрацию сернистого газа на выходе из -го слоя катализатора по формуле Ск, = С, (1 - Хк,)(2)55 где С Н, и С , - концентрация сернистого газа до и после д-го слоя катализатора. На третьем этапе определяется приращение степени контактирования в (+1)-м слое катализатора:1+1т, - т,(3)1 Ф 7тфгде Т иТ тора;а,.ь - коэдхЬициент повыщения температуры газа при ЬХ = 1 в адиабатических условиях в (+1)-м слое катализатора. Его величина находится иэ соотноше+ .С Снн 1 Сн,1 н = Ск, Г (4) где ц - тепловой эЛАект реакции;- плотность газовой смеси;Ср - теплоемкость газовой смеси.Уравнение (1) соответствует утверждению, что общая степень контактирования равна сумме приращений степени контактирования в каждом слое катализатора. Уравнение (2) вытекает из определения степени контактирования, которая ранна Х = (С я - Ск)/Ся.Подобную процедуру расчетов про- водят для всех слоев катализатора контактного аппарата, Для первого слоя расчет начинается с определения приращения степени контактирования ЬХ по уравнению (3). При этом Ся,= С; Х 11, = О. На заключительном этапе рассчитывают величину, пропорциональную производительности сернокислотного производства в соответствии с уравнением: где К М - маснтабный коэААициент;1 и С - расход и концентрация сернистого газа перед контактным аппаратом;Х - общая степень контактирования, которая равна Х = Хк = Хк+ЬХ = Х н + Ь 1,так как Хк = Х н,(При отклонении текущей производительности от ее заданного значенияП на выходе регулятора 58 производительности по стандартному ПИД-закону Формируется управляющий сигнал, который подается на вход распределительного устройства 59, где производится пороговый контроль измеренныхзначений расхода и концентрации сернистого газа перед контактным аппаратом и передача управляющего сигнала 10регулятора 58 на вход задания либорегулятора 35 расхода, либо регулятора 36 концентрации в зависимости отвыполнения следующих условий:Если Сни С ( Смакс О.минСЙ ( 15(Оракст то управляющий сигнал передается на вход задания регулятора36 концентрации газа, выход по расходу газа при этом заморожен. Регулирование производительности осуществпяется путем воздействия на концентрацию сернистого газа перед контактнымаппаратом,Если С Й Счдцр ( мщ(ОЙ ф(3 кснри дальнейшем уменьшении управляющего сигнала он передается на вход за. дания регулятора 35 расхода газа ина вход задания регулятора 36 концен-трации при увеличении управляющегосигнала. Сигнал на другом выходе рас Определительного устройства при этомзаморожен.Если С Садк, цс с мото при дальнейшем увеличении управ"ляющего сигнала он передается на вход 35регулятора 35 расхода газа и на входзадания регулятора 36 концентрации -в противном случае. Сигнал на другомвыходе распределительного устройстванри этом заморожен, 40Если )иЬ О илиЬ 0 макс то впервом случае сигнал на выходе порасходу газа азморожен при уменьшении управляющего сигнала, а во втором случае - при увеличении. Сигнал 45на выходе из концентрации применяетсяв соответствии с условиями 1, 2 и 3.Таким образом, при отклонении текущей производительности от заданнойее регулирование производится путемвоздействия на концентрацию сернистого газа перед контактным аппаратом,а при достижении концентрацией граничных значений дальнейшее регулирование производительности осуществляется путем воздействия на расходсернистого газа.Регулирование температуры газа навходе в контактный аппарат производится путем изменения расхода газа в байпасной линии (помимо теплообменника 6) с помощью исполнительного механизма 42. На его вход подается управляющий сигнал, который Аормируется по стандартному, например, ПИД-закону на выходе регулятора 40 температуры в зависимости от отклонения текущей температуры газа на входе в контактный аппарат, измеряемой с по" мощью датчика 41 температуры, от ее заданного значения. На вход задания регулятора 40 поступает сигнал с выхода второго вычислительного устройства 57, где в зависимости от измеренных значений расхода и концентрации сернистого газа для заданной степени контактирования рассчитывается его величина. Расчет производится по эмпирическому уравнению, полученному в результате обработки экспериментальных данных:где В (К = О, 1, 2) - коэААициентырегрессивноймодели.Для повышения точности определения температуры на входе в контактный аппарат в вычислительном устройства 57 применяется идентификация ко" эфициентов регрессионной модели на основании следующего условия:ИР 2, (Т - Т ) - э мин (7)ьгде Т - измеренные значения темпера 2туры газа на выходе из первого слоя катализатора;и - количество измеренных и расчетных значений температуры Т,Т - расчетное значение температуры Т, которое определяется из уравнениягде К =,1/7 СР,ЬХ - заданная величина приращениястепени контактирования в первом слое катализатора.ИдентиЬикация проводится в том случае, когда одновременно возникают следующие ситуации:отсутствует изменение - расхода и концентрации сернистого газа перед контактным аппаратом;отсутствует рассогласование между измеренным и расчетным значением температуры газа на входе в контактный аппарат;имеется рассогласование между измеренным и расчетным значениями температуры на выходе из первого слоя катализатора.Сигнал на выходе второго вычислительного устройства замораживается на верхнем граничном значении, когда температура в первом слое катализатора, измеренная и расчетная температуры газа .на выходе из него превннают граничное значение ТмаксОдин из вариантов структурной схе мы первого вычислительного устройства 56 изображен на Лиг.2. В состав устройства входят блоки 65 вычисления приращения степени контактирования в каждом слое катализатора в соответ ствии с уравнением (3), блоки 66 вычисления степени. контактирования после каждого слоя катализатора в соответствии с уравнением (1) и блоки 67 вычисления концентрации газа на выхо де из каждого слоя катализатора в соответствии с уравнением (2), При этом выход блока 65 соединен с одним из входов блока 66, второй вход которого подключен к выходу аналогичного блока вьиисления степени контактирования, но после предыдущего слоя катализатора, а выход блока 66 связан с одним их входов блока 67, на второй вход которого подается сигнал концен трации газа на входе в контатктный ап.- парат, а его выход соединен с блоком 65 вьиисления приращения степени контактирования, но в последующем слое катализатора, На два других вхо да блока 65 поступают сигналы от датчиков температуры газа на входе соответствующего слоя катализатора. Выход последнего блока 66 вычисления степени контактирования соединен с одним из входов блока 68 вычисленияпроизводительности в соответствии с уравнением (5), куда одновременно поступают сигналы от датчиков расхода и концентрации сернистого газа, а также дискретный сигнал с выхода55 порогового устройства 69, с помощью которого замораживается выходной сигнал блока 68, когда температура в первом слое катализатора превышает верхнее допустимое значение Тилкс Выходной сигнал блока 68 поступает на выход первого вычислительного устройства.Один из вариантов структурной с,емы второго вычислительного устройстваприведен на Аиг.3. В состав устройства входят блоки 70 и 71 умнсжения,выходы которых соединены с входомсумматора 72. Третий вход сумматора 72связан с первым выходом идентификатора 73, второй выход которого подключен к второму входу первого блока70,умножения, а третий выход - к второму входу второго блока 71 умножения. Один из входов ццентиАикатора73 соединен с выходом логическогоблока 74, к входам которого подключены выходы нуль-органов 75-78, первые два из них связаны с дидх%еренцирующими блоками 9 и 80, а два других - с элементами 81 и 82 сравнения.Кроме того, в состав второго вычислительного устройства входит блок 83задания степени контактирования впервом слое катализатора, подключенный к блоку вычисления температурыТ, второй вход которого связан свйходом сумматора 72, а выход соединенс первым входом элемента 82 сравнения, а также пороговое устройство84, один иэ входов которого соединенс выходом блока 85, а выход подключен к повторителю 86, другой входкоторого связан с выходом сумматора 72,Сигнал от датчика концентрациисернистого газа одновременно подается на первый вход блока 71 умножения,на один из входов щентиАикатора 73,на вход дидйеренцирующего блока 80и на третий вход блока 85 вычислениятемпературы Т . Сигнал от датчикарасхода сернистого газа одновременноподается навход блока 70 умножения,на один из входов идентификатора73 и на вход диАЛеренцирующего блока 79. Сигнал от датчика температурысернистого газа на входе в контакт"ный аппарат подается на один из входов элемента 81 сравнения, другойвход которого связан с выходом сумматора 72, Сигнал от датчика температуры в первом слое катализатора подается на один из входов пороговогоустройства 84, а сигнал от датчикатемпературы газа на выходе из первогослоя катализатора одновременно подается на один иэ входов идентификатора73, на второй вход элемента 82 сравнения и на один из входов пороговогоустройства 84,На основании информации от датчиков расхода и концентрации сернистогогаза перед контактным аппаратом и отдатчика температуры газа после первого слоя катализатора в идентификаторе 73 производится расчет коэффициентов регрессионной модели Ъ, Ь и Ьи коррекция выходных сигналов, пропорциональных этим коэффициентам. Сигнал, пропорциональный первому из них,подается на первый вход сумматора 72,второй подается в блок 70 умножения,а третий - в блок 71 умножения. Спомощью блоков 70 и 71 умножения исумматора 72 в соответствии с уравнением регрессионной модели (6) определяется расчетное значение температуры газка на входе в контактный аппарат Т,. Сигнал, пропорциональный данной температуры, с выхода сумматора72 подается в элемент 81 сравнения иРблок вычисления температуры Т, а через повторитель 86 передается на выход второго вычислительного устрой" 30ства, В элементе 81 срявненРия расчетное значение температуры Т сравнивается с его измеренным значением Т 1,а сигнал рассогласования поступает внуль-орган 77. Если величина данногосигнала рассогласования превышает установленный порог срабатывания 3, тона выходе нуль-органа 77 появляетсядискретный сигнал, который подаетсяна один из входов логического блока74. В блоке 85 в соответствии с уравнением (Я) определяется расчетноезначение температуры Т на выходеР" 2.из первого слоя катализатора, а сигнал, пропорциональный этой температуре, направляется в элемент 82 сравнения, где сравнивается с ее измеренным значением Т . Сигнал рассогласо-гвания с выхода элемента 82 сравненияпоступает в нуль-орган 78. Если еговеличина превышает установленный порог срабатывания 3, то на выходенуль-органа 78 появляется дискретныйсигнал, который после инвертированияподается на один из входов логического блока 74. При изменении расхода55или концентрации сернистого газа навходе в контактный аппарат появляютсясигналы на выходах дифференцирующих блоков 79 или ЯО, которые поступаютсоответственно в нуль-орган 75 или 76.Если величина выходных сигналов дифАеренцируюших блоков 79 и 80 превышает установленный порог срабатывания3, на выходах нуль-органов 76 и 75появляются дискретные сигналы, которые подаются в логический блок 74В логическом блоке 74 дискретныесигналы с выходов нуль-органов 75-78объединяются в один по принципу логического сложения, который поступаетв идентификатор 73 и прерывает расчеткоэффициентов регрессионной модели.При этом сигналы, пропорциональныекоэффициентам регрессионной модели,замораживаются до тех пор, пока дискретный сигнал на выходе логическогоблока 74 не станет равным нулю, Послеэтого вновь продолжается перерасчеткоэффициентов и в зависимости от этого - коррекция выходных сигналовидентификатора 73,Структурная схема одного из вариантов распределительного устройстваприведена на фиг.4. Устройство содержит пороговые устройства 87 и 88, логические блоки 89 и 90, повторители91 и 92, 93 и 94, блок 95 заданиясреднего значения управляюшего сигнала регулятора производительности,элемент 96 сравнения и сумматоры 97 и98. Первый выход порогового устройства 87 соединен с одним из входовповторителя 91 и инвертируюшим входомлогического блока 89, а второй выход - с одним из входов повторителя93 и инвертируюцим входом логическогоблока 90, Выход логического блока 89подключен к одному из входов повторителя 92, а выход логического блока 90 - к одному из входов повторителя 94. Вторые входы повторителей соединены с выходом элемента 96 сравнения, к которому подключен блок 95 задания. Выходы повторителей 91 и 93связаны с сумматором 97, а выходы повторителей 92 и 94 - с сумматором98. Третий вход сумматоров 97 и 98соединен блоком 95 задания,Выходной сигнал Бд регуляторапроизводительности подается на входэлемента 96 сравкения, где вычисляется разность М между ним и егосредним значением Пс . Выходной сигнал элемента 96 сравнения поступаетна вход кажпого из повторителей 91и 92 и повторителей 93 и 94, но про 17 1641770ходит на выход того из них, на втором входе которого дискретный сигнал равен нулю. Сигнал от датчика концентрации сернистого газа подается в пороговое устройство 87. Если его величина больше Сд, то на первом выходе порогового устройства 87 появляется дискретный сигнал, который одновременно подается на инвертирующий вход логического блока 89 и на вход повторителя 91, Если С ( Си, то появлеятся дискретный сигнал на втором выходе порогового устройства 87, который одновременно подается на инвертирующий вход логического блока 90 и на вход повторителя 93.В первом случае накладывается запрет на изменение выходного сигнала повторителя 91 и снимается запретна изменение выходного сигнала повторителя 92, так как дискретный сигнал на выходе логического блока становится при этом равным нулю, при дальнейшем увеличении управляющего сигнала И Р регулятора производительности. Во втором случае накладьвается запрет на изменение выходного сигнала повторителя 93 и снимается запрет на 30 изменение выходного сигнала повторителя 94, так как дискретный сигнал на выходе логического блока 90 становится при этом равным нулю, при дальнейшем уменьшении управляющего сигнала Ирегулятора производительности, Сигнал от датчика расхода сернистого газа подается в пороговое устройство 88, Если его величина больше О то на первом выходе порогового 40 устройства 88 появляется дискретный сигнал, который через логический блок 89 поступает на вход повторителя 92 и накладьвает запрет на изменение его выходного сигнала при дальнейшем уве личении управляющего сигнала Ир регулятора производительности, Если Ч ( О И, то дискретный сигнал появляется на втором выходе порогового устройства 88, который через логический блок 90 поступает на вход повторителя 94 и накладывает запрет на изменение его выходного сигнала при дальнейшем уменьшении управляющего сигнала И у регулятора производительности.Все повторители обладают детекти.рующими свойствами. Повторители 91 и 92 пропускают только сигналы положительной полярности, а повторители 93 и 94 - сигналы отрицательной полярности, Логические блоки 89 и 90 реализют Ьункцию логического сложения дискретных сигналов,В сумматорах 97 и 98 осуществляется аналоговое сложение входных сигналов. Если Ид ) Ир, то выходной сигнал сумматора равен (И + ДИ), а если И ( И , то выходной сигнал сумматора равен (И ср - ДИ) . Выходной сиг- нал сумматора 97 поступает на выход по концентрации газа, а выходной сигнал сумматора 98 - на выход по расходу газа распределительного усгройства.Один из вариантов структурной схемы устройства управления по расходусырья представлен на Лиг.5. Устройство содержит узел селекции наибольшегозначения сигнала датчиков расходавоздуха, узел порогового контроля иузел Аормирования выходных сигналов.Узел селекции состоит из нескольких цепочек (по количеству печей обжига): последовательно соединенныхдиййеренцирующего блока 99, таймера 100, блока 101 умножения на масштабный коэААициент, сумматора 102и переключателя 103. Выходы всехпереключателей 103 подключены к селектору 104, настроенному на выделение наибольшего из входных сигналов,На вход каждого диЬАеренцирующегоблока 99 подается сигнал от датчикарасхода воздуха в соответствующуюпечь обжига, который одновременнопоступает на второй вход сумматора102,Узел порогового контроля также.состоит из нескольких каналов (по количеству печей обжига), каждый из них включает пороговые устройства 105 и 106, выходы которых подключены к логическому блоку 107, а выход последнего связан с входом управления переключателя 103, Аналогичным образом выходы остальных логических блоков связаны с входами управления других переключателей 103. Для каждого канала на вход порогового устройства 105 подается сигнал от датчика температуры слоя, а на вход порогового устройства 106 - сигнал от датчика температуры газа одной из печей обжига,