Устройство для автоматического управления распределением нагрузки между параллельно включенными аппаратами

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИНС 01 Р 7 Сз 05 Р 2 у/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 3-2 МАТИЧЕ- РЕДЕЛЕ- ПАРАЛ- ПАРАТАсвяз и да пото ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАСПНИЕМ НАГРУЗКИ МЕЖДУ хЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫМИ АПМИ(57) Изобретение относится к устройствудля автоматического управления распределением нагрузки между и параллельно включенными аппаратами, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить точность оптимального распределения нагрузок. Устройство содержит,ЯО 13300 параллельно работающие аппараты 1, питающиеся от общих коллекторов 2 н 3, датчиков 5 расходов перераоатываемых потоков, соединенных со входами общего сумматора 15 и с первыми входами и регуляторов 4 подачи перерабатываемых потоков.Выходы последних подключены к и исполнительнь 1 м механизмам 7. Блок 7 сравнения подключен к шине 8 задания и к выходу общего сумматора 15, и датчиков 13 выходного параметра соединены со водамн блока 11 усреднения через блоки 12 масштабирования. Входы п блоков 6 выбора минимума связаны с выходами п частных сумматоров 8, а выходы блоков 6 - со вторыми входами регуляторов 4. Входы п первых блоков 14 деления связаны с выходом блока щ 11 усреднения н через блоки 12 масштабирования с датчиками 13 выходных параметров. Входы п вторых блоков 16 деленияаны с выходом общего сумматора 15 Ъ ю тчиками 5 расходов перерабатываемых ков. 1 ил.Изобретение относится к устройствамдля автоматического управления распределением нагрузки между параллельно включенными технологическими аппаратами, например, содовыми печами, карбонизационными, абсорбционными, дистилляционнымиколоннами производства кальцинированной соды и может быть использовано в хи.мической, нефтехимической и пищевой промышленности.Цель изобретения -- повышение точности оптимального распределения нагрузок.На чертеже изображена схема устройства.Устройство содержит параллельно работающие аппараты 1, питающимися от общих коллекторов 2 и 3 перерабатываемогоматериала и энергетического потока, п регуляторов 4 подачи перерабатываемых потоков, и датчиков 5 расходов перерабатываемых потоков, п блоков 6 выбора минимума, и исполнительных механизмов 7, ичастных сумматоров 8, п первых блоков 9умножения, и вторых блоков 10 умножения,блок 11 усреднения, п блоков 12 масштабирования, датчиков 13 выходного параметра, и первых блоков4 деления, общийсумматор 15, вторые блоки 16 деления, блок17 сравнения, шину 18 задания,Устройство работает следук)щим образом.Перерабатываемый и энергетический потоки поступают на каждый аппарат 1 соответственно из общих коллекторов 2 и 3.Входная нагрузка каждого аппарата 1стабилизируется регуляторами 4 подачи пе.рерабатываемых потоков, управляющих положением исполнительных механизмов 7.На входы указаннььх регуляторов 4 поступают сигналы о фактических значенияхрасходов псрерабатываемых потоков отдатчиков 5 расходов .и сигналы о заданныхзначениях этих расходов от частных сумматоров 8 (если величина задаваемого расходапревышает максимально допустимое значение для данного аппарата, то она ограничивается допустимым значением при помощиблоков 6 выбора минимума).Сигналы о заданных значениях расходов перерабатываемого материала формируются частными сумматорами 8 как сумма двух сигналов: первого - скорректированного по выходному параметру сигналарасхода перерабатываемого потока, поступающего от первых блоков 9 умножения ивторого - сигнала корректирующей добавки расхода, поступающего от вторых блоков 10 умножения.Коррекция сигналов расхода по выходному параметру осуществляется следующимобразом.При помощи блока 11 усреднения, навходы которого через масштабирующиеблоки 12 поступают сигналы от датчиков13 выходного параметра, вычисляют среднеезначение масштабированных выходных па раметров ио всем работающим аппаратам, равное частному от деления суммы масшта.бированных значений выходных параметров на число работающих аппаратов. Сигнал от блока 11 усреднения и сигналы от датчиков 13 выходного параметра (последние через блоки 12 масштабирования) поступают на входы первых блоков 14 деления, посредством которых (как отношение указанных выше двух сигналов) определяют 10 коэффициенты коррекции расходов по выходному параметру. Умножение сигналов о расходах перерабатываемого материала (от датчиков 5 расхода) на корректирующие коэффициенты (сигналы от блоков 14), осуществляемое в первых блоках 9 умножения, определяет первую составляющую сигнала задаваемого расхода, поступающую на 20 25 30 35 40 45 50 55 входы частных сумматоров 8 Состояние равновесия описанного контура коррекции расхода по выходному параметру характеризуется равенством друг другу масштабированных значений выходных параметров по всем работающим аппаратам (в этом случае они также равны их усредненному значению, определяемому при помощи блока 11 усреднения, а значения коэффициентов коррекции, вычисляемых блоками 14, тогда равны единице). Отклонение величины масштабированных значений выходных параметров в ту или иную сторону от их усредненного значения вызывает увеличение или уменьшение коэффициентов коррекции, рассчитываемых блоками 14 и далее приводит к увеличению или уменьшению заданий расходов перерабатываемого потока на аппараты, вычисляемых блоками 9. Это в свою очередь вызывает соответствующее изменение значения выходных параметров, направленное на достижение их равенства, и приводит тем самым систему в состояние равновесия.Фактическая общая нагрузка группы аппаратов определяется при помощи общего сумматора 15, посредством суммирования сигналов, пропорциональных расходам перерабатываемых потоков на каждый аппарат, измеряемых датчиками 5. Величина отклонения фактической общей нагрузки от заданного значения, устанавливаемого при помощи шины 18 задания, определяется путем сравнения указанных двух сигналов, поступающих на входы блока 17 сравнения. Сигнал, пропорциональный величине отклонения, поступает на вторые входы вторых блоков 10 умножения. На первые входы этих блоков поступают сигналы от вторых блоков 16 деления, посредством которых вычисляют коэффициенты коррекции расходов по общей нагрузке. Указанные коэффициенты определяются как доля, занимаемая расходом перерабатываемого потока на данный аппарат (сигналы от датчиков 5) в общей сумме расходов на все аппараты (сигнал от общего сумматора 15). Таким об1330074 3разом, при равенстве масштабированных значений выходных параметров, коэффициенты коррекции по общей нагрузке характеризуют (прогнозируют) относительные производственные возможности аппаратов. Перемножением сигналов: о коэффициенте коррекции и об отклонении фактического суммарного расхода от заданного, осуществляемом во вторых блоках умножения, определяют вторую составляющую сигнала задаваемого расхода, поступающую на входы частных сумматоров 8,Состояние равновесия контура коррекции расхода по общей нагрузке характеризуется равенством значений фактического и задаваемого сумматорных расходов перерабатываемого материала (в этом случае их разность, вычисляемая в блоке 17 сравнения, и соответственно сигналы корректирующей добавки расхода, поступающие на частные сумматоры 8 от вторых блоков 10 умножения, равны нулю). Появление рассогласования между значениями заданной и фактической суммарной нагрузки вызывает изменение заданий расходов перерабатываемого потока на каждый аппарат в соответствии с величиной рассогласования (сигнал от блока 17 сравнения и коэффициентами коррек. ции по общей нагрузке (сигналы от вторых блоков 16 деления). Причем величина корректирующей добавки расхода на каждый аппарат (выходной сигнал первых блоков0 умножения) пропорциональна произведению последних двух сигналов, т.е. рассчитывается с учетом производственных возможностей аппаратов, Таким образом происходит компенсация указанного рассогласования, и система снова приходит в состояние равновесия.Для подавления поступающей в систему высокочастотной составляющей сигналов расхода перерабатываемого потока, возникающей в контурах: датчик 5 расхода регулятор 4 - исполнительный механизм 7 (например, из-за колебаний плотности потока перерабатываемого материала или по каким-либо другим причинам), в устройство в случае необходимости могут быть дополнительно введены фильтры, устанавливаемые в точках а (см. чертеж). 20 О,= О,+ О ) = 1 (1) где Я; - скорректированное по выходномупараметру значение расхода перерабатываемого потока на )-тый аппарат;Я;: - корректирующая добавка расходаперерабатываемого потока на 1-тый аппарат по общей нагрузке.Уравнение работы первых блоков умно- жения 25 Р К .,-, (2)где КО - значение коэффициента коррекциипо выходному параметру на )-йаппарат.Уравнение работы первых блоков деления35(4) 40 Уравнение работы общего сумматора(5) Я=ЯД; 45 Уравнение работы блока сравненияЛЯ.= Я - Яг, (6)где Я - - выходной сигнал блока сравнения, пропорциональный рассогласованию между заданной Я- и фактической Я. суммарными нагрузками,50 Уравнение работы вторых блоков деле- ния Алгоритм работы устройства включает следующие операции:- измерение значений выходных параметров для каждого аппарата;- вычисление масштабированных значений выходных параметров для каждого аппарата;- вычисление усредненного значения масштабированных выходных параметров с учетом всех работающих аппаратов;- определение коэффициентов коррекции по выходному параметру;- измерение расходов перерабатывае. мых потоков на каждый аппарат; 1= 1, и,(7) 55 где К; - значение коэффициента коррекциина 1-й аппарат по общей нагрузке.Уравнение раооты вторых блоков умно- жения- вычисление скорректированных по выходному параметру задаваемых расходовперерабатываемого материала;- вычисление суммарного расхода перерабатываемого материала на группуаппаратов;- определение отклонения фактическогосуммарного расхода перерабатываемого материала от заданного значения;- вычисление коэффициентов коррек ции по общей нагрузке;- вычисление корректирующих добавокк задаваемым расходам перерабатываемого материала по общей нагрузке;- формирование управляющего воздействия по выбранному закону регулирования.Функционирование группы аппаратов, управляемых согласно описанному алгоритму,обеспечивает выполнение следующих условий.Уравнение работы частных сумматоров(1 О) Г 1 одставим (11) в (9) Г,оставитгли Г. галжановРелактор М. Нелолуженко Техрел И Верее Корректор Л. С 1 бр чарЗаказ 3532/23 Тираж 455 ПодписноеВНИИПИ Госуларствсннго комисзг (,1.СР но делам изобретений и открытий113035, Чггки. Ж З 5, Раунсная наб., л. 4511 роизвлственнг.нгои: р;ги и скос рс.нриятие. г. Ужпрол, уо. Проектная. 1 Я-,= К,; ЛЯт, 1= 1, и, (8)Решим систему уравнений ( ) - (8) относительно А,) А.гг;.:, 1 )= 1, п. (9)Я ---3СЬ2 ---Просуммируем (9) по ) от 1 до п здесь учтено, цто суммирование по ) величин, не зависящих от 1, равно их произведению на и.После преобразования (10) получимЯ= Я (11) 2. - 3. " (12) Из уравнений (11) и (12) можно сделать вывод, что условия оптимального распределения выполняются данным устройством без погрешностей и следовательно, более точно, цем известным устройством. Формула изобретенияУстройство для автоматического управления распределением нагрузки между и параллельно включенными аппаратами, содержагцее и датчиков расхода перерабатываемых потоков, соединенных с входами общего сумматора и с первыми входами и регуляторов подачи перерабатываемых потоков, выходы которых подключены к и исполнительным механизмам подачи перерабаты- "0 ваемых потоков, блок сравнения, подключенный входами к шине задания и к выходу общего сумматора, и датчиков выходного параметра аппаратов, соединенных через блоки масшабирования с входами блока усреднения, и и блоков выбора минимума, входы которых связаны с выходами частных сумматоров, а выходы - с вторыми входами регуляторов подачи перерабатываемых потоков, отличающееся тем, что, с целью повышения точности оптимального распределения нагрузок, оно дополнительно содержит и первых блоков деления, и вторых блоков деления, а первых блоков умножения и п вторых блоков умножения, при этом входы п первых блоКов деления связаны с выходом блока усреднения и через 25 блоки масштабирования - с датциками выходных параметров, и выходы подклюцены к первым входам п первых блоков умножения, вторые входы которых соединены с датчиками расходов перерабатываемых потоков, а выходы - с первыми входами частных сумматоров, входы гг вторых блоков деления связаны с выходом общего сумматора и датчиками расходов перерабатываемых,лтоков, а выходы подключены к первым входам и вторых блоков уможения, вторые входы которых соединены с выходом блока сравнения, а выходы - с вторыми входами частных сумматоров.