Способ управления процессом обжига вспучивающихся материалов и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 111 970068,с присоединением заявки М(23) Приоритет -Государствениый комитет СССР по дедам изобретений и открытийОпубликовано 30.1082. Бюллетень Мо 40 531 УДК 666 . 9 . .04(088.8) Дата опубликования описания 301082, В.А.Мещеряков и А.А.Калмаков Центральный научно-исследовательский, экспер 4 иентальныйи проектный институт по сельскому строительстйу(1) Заявитель(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА ВСПУЧИВАЮЩИХСЯМАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к производству вспучивающихся строительных материалов, например керамзита, преимущественно во вращающихся и кольцевых печах с запечники теплообменниками.5Известен способ управления процессом обжига керамзита, состоящий в ста"билизации расхода топлива, изменениичастоты вращения печи и подачи полуфабриката в зависимости от величиныотклонения насыпной ппотности керамзита от заданной, а также устройство дляего осуществления, содержащее изме"ритель и задатчик насыпной плотности,подключенные на входы устройства сравнения, причем выход последнего соеди,нен с входами регуляторов частоты вращения печи и подачи полуфабриката 1).Управление процессом обжига с при" Щленением данного способа и устройства.неэффективно из-за невысокого коэффициента передачи по каналу частотавращения печи - насыпная плотность .Требующиеся при этом глубокие регулирукщие воздействия будут являться причиной нарушения хода технологического процесса во всех зонах,предшествующих вспучиванию.Наиболее близким к изобретению является способ 2 управления процессом обжига керайзита, включающий коррекцию температуры обжига путем изменения подачи топлива по величине отклонения насыпной плотности от заданной и стабилизацию питания печи, и устройство для его осуществления, включающее иэмеритЕль и эадатчик насыпной плотности, соединенные с входами блока сравнения, который через корректирующий регулятор соединен с регулятором-стабилизатором температуры обжига 2).Данный способ и устройство управления позволяют стабилизировать насыпную плотность керамзита, однако не обеспечивают существенного увеличения производительности печи вследствие того, что для управления не . используется второй важнейший параметр процесса - время обжига (частота вращения печи). Целью изобретения является повышение производительности печи.Это достигается тем, что в способе, включающем измерение и стабилизацию насыпной плотности готового продукта воздействием на температуру обжига путем изменения подачи топлива осуществляют изменение частоты вращения печи, например, периодически, 97006840 На чертеже представлена блок-схе ма устройства для реализации предлагаемого способа.Основными управляющми воздействиями процесса обжига .керамэита и других вспучивающихся материалов являются температура и время обжига, изменение которых осуществляется соответственно путем иэменеиия 60 65 в сторону ее увеличения до выхода насыпнс й плотности готового продУкта за заданные пределы, после чего частоту вращения печи снижают до вхождения насыпной плотности в заданные пределы, причем при изменении частоты 5ращения печи корректируют подачу олуфабриката.С целью повышения качества управления можно при изменении частоты вращения печи корректировать соответственно в сторону повышения или снижения температуры обжига, а также измерять и стабилизировать насыпную плотность наиболее представильных фракций готового продукта, а не товарной смесч.Кроме того, изменение частоты вра щения печи осуществляют через дискретные промежутки времени, определяемые скоростью изменения характеристик полуфабриката.В устройство, содержащее измеритель насыпной плотности готового продукта, подсоединенный через последовательно соединенные блок сравнения и кЬрректирующий регулятор на вход регулятора температуры обжига, и задатчик насыпной плотности, под" соединенный на второй вход болка сравнения, дополнительно вводятся блок Формирования управляющего З 0 сигнала, корректирующий блок и регуляторы частоты вращения печи и подачи полуфабриката, причем на входы блока формирования управляющего сигнала подключены выходы блока 35 сравнения и эадатчика насыпной плотности, а выход соединен с входами регуляторов частоты вращения печи и подачи полуфабриката и корректирующего блока, выход которого под- ключен к второму входу регулятора температуры.1Блок формирования управляющего сигнала может содержать усредняющий блок, подключенный через последовательно соединенные формирователь, Логический блок и преобразователь иа вход ограничителя, выход формирователя подключен также на вход генератора импульсов, выход кото рого соединен с вторым входом логического блока, причем выход блока сравнения подключен к входу усредняющего блока, а выход задатчика насыпной плотности - к второму входу 55 формирователя. подачи топлива и частоты вращения печи.Стабилизацию основного показателя качества - насыпной плотности целесообразно осуществлять управляющим воздействием по температуре обжига, так как коэффициент передачи объекта по данному каналу максимален. При этом компенсируются возмущения, связанные с изменением Физико-химических свойств:исходного сыоья,Последними, а также фракционным составом полуфабриката, который изменяется в зависимости от состояния перерабатывающего оборудования и других производственных факторов ( коэФфициент вариации содержания ос". новных фракций полуфабриката на отдельных предприятиях составляет 20- 30 в течение смены), определяется и оптимальное время обжига.Насыпная плотность вспучивающихся материалов инварианта к незначительным (10-20) изменениям времени обжига, в то же время производительность печи при стабильности насыпной плотности и постоянстве коэффициента заполнения печи пржо пропорциональна частоте вращения последней.Следовательно, устанавливая максимальную частоту вращения печи с синхронизацией при этом питания печи полуфабрикатам и обеспечением заданной величины насыпной плотности, можно достигнуть наибольшей производительности печи. Установление максимальной частоты вращения печи можноосуществить с помощью поисковыхметодов управления.Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.На выходе печи 1 измерителем 2 контролируется насыпная плотность го-тового продукта, предпочтительно наиболее представительных его фракций. После сравнения сигналов измерителя 2 и задатчика 3 насыпной плотности в блоке 4 сравнения сигнал рассогла. - сования поступает на регулятор 5, корректирующий задание регулятору 6 температуры обжига, который представляет собой стандартный контур стабилизации температуры воздействием на подачу топлива по импульсу от термодатчика термопара, пирометр).Посредствсм этой каскадной схемы осуществляется:стабилизация насыпной плотности готового продукта при изменении Физико-химических свойств исходного сырья.Сигнал рассогласования с выхода блока 4 сравнения подается также на вход блока 7 формирования управляющего сигнала. Последнее содержит усредняющий блок 8, предназначенный для выделения основного сигнала и подавления случайных Флуктуаций.970068 тот сигнал подается на вход логичест кого блока 10, на второй вход которого подается сигнал генератора 11 юпульсов, например, в виде серий импульсов .Алгоритм Функционирования логического блока 10 представлен в таблице. Отфильтрованный сигнал рассогласования и сигнал задатчика 3 насыпной плотности подаются на входы Формирователя 9, реализующего функциональную зависимость допустимых пределов отклонения насыпной плотности от заданной и выдающего нормализованный сигнал при:превышении этих пределов. Сигнал генератора импульсовев Сигнал на выходеформирова- теля Направление управляющего воз- действия На уменьшение частоты вращения печи Не изменяетсяНа увеличение частоты вращения. печи П р и и е ч а н и е: ".+" - наличие сигнала;пО. - отсутствие сигнала,Направлениям управляющего воздей лью предотвращения аварийных режиаовствия соответствуют разные поляр.ости работы печи при возможных сбоях в равыходного сигнала логическогс блока боте устройства.10. При изменении частоты вращения пеВ процессе работы может возник- чи и соответственно подачи полуфабри- .нуть такая ситуация, когда в период 30 ката вносятся возмущения в темперапауз между сериями генератора 11 турный режим работы печи. Поэтсму симпульсов.при глубоких возмущениях целью улучшения качества управленияпроцесса к вследствие околопредель- в устройство вводится корректирующийных частоты вращения печи контур ста- регулятор 16, выполненный в виде устбилизации насыпной плотности не обес- З 5 ройства динамической связи и обеспе"печит компенсации возмущении и на- чивающий подачу упреждающего сигналасыпная плотность выйдет за заданные в регулятор 6 температуры в переходпределы в сторону увеличения (выход ных (по частоте вращения)режимах рабОв обратную сторону принципиально ты печи.невозможен), 40 Таким образсм устройством реалиС целью устранения такой возмож- зуется поисковый способ управления.ности сигнал формирователя 9 подает- процессом обжига, при котором устася также на вход генератора 11 импуль- йавливается максимально возможнаясов, обеспечивая в вышеуказаннсм слу- для данной технологической ситуациичае его принудительный запуск ( поэто- частота вращения печи и подача полу-му в таблице отсутствует комбинация 5 Фабриката с соблюдениак требованийсигналов О, + ). При этсм подается уп- по качеству продукта обжига, и темравляющий сигнал на .снижение часто- самым обеспечивается близкая к макты вращения печи и тем самым создают- симальной производительность печи.ся условия для стабилизации насыпной Применение предлагаемых способаплотности готового продукта сооэвет и устройства для управления процес-,ствующим контуром. ссм обжига наиболее целесообразно дляпечных агрегатов, в которых предваимпульсный выходной сигнал логичес ; рительная термоподготовка и вспучикого блока 10 преобразуется преобразо ванне осуществляются в разных теплователем 12 например, интеграторного 55 вых аппаратах, например, во вращаютипа ) в сигнал постоянного тока по щихся и кольцевых печах с эапечньяидающегося в качестве корректирующего теплообменниками, так как режим терчерез ограничитель 13 на входы Регу моподготсвки в этом случае можноляторов 14 и 15 частоты вращения " пи стабилизировать отдельными локальнытания печи полуфабрикатом Р уляторы 60 ми кон Фр ми.14 и 15 являются контурами стабилизации ст оответствующих параметров и со- Расчетное повышение производительдержат ненеобходимые элементы и датчики. ности керамзитообжиговой петельностиОграничитель 13,ограничивает вы- - что при ее производительходной сигнал преобразователя 12 по 100 тыс.м 3 в год создает экономичесзаданночу минимуму и максимуму с це кий эффект 25-40 тыс.руб.970068 формула изобретения аж 645 Подписи ИПИ Заказ 8364/ Филиал П"Патент", г.уж ул.Проектная,4 1, Способ управления процессом обжига вспучивающихся материалов, включающий измерение и стабипизацию насыпной плотности готового продукта воздействием на температуру обжига путем изменения подачи топлива, о т" л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности печи, осуществляют изменение частоты вращенияпечи, например, периодически, в сторону ее увеличения до выхода насыпной плотности готового продукта за заданные оределы, после чего частоту вращения печи снижают до вхождения насыпной плотности в заданные пределы, причем при изменении частоты вращения корректируют подачу полуфабриката в печь.2. Способ по и .1, о т л и ч а ющ,и й с я тем, что, при изменении частоты вращения печи корректируют соответственно в сторону повыше" ния или снижения температуры обжига.3. Способ по п.1, о т л и ч а ю- Ц и й с я ,тем, что измеряют и стабилизируют насыпнуюплотность представительных фракций готового продукта.4. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что изменение частоты вращения печи осуществляют через дискретные промежутки времени, определяемые скоростью изменения характеристик полуфабриката.5. Устройство для реализации способа по пп.1 и 2, содержащее измеритель насыпной плотности готового продукта, подсоединенный через по"следовательно соединенные блок,сравнения и корректирующий регуляторна вход регулятора температуры обжи5га, и эадатчик насыпной плотностиРподсоединенный на второй вход блокасравнения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что в него дополнительно введены блок формирования управляющегосигнала, на входы которого подсое 10 динены выходы блока сравнения изадатчика насыпной плотности, а также регуляторы частоты вращения печи и подачи полуфабриката и корректирук"ций блок, входы которых подсое 15 динены к.выходу блока Формированияуправляющего сигнала.б. Устройство по п.Ь, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования управляющего сигнала содер 2 О жит усредняющий блок, подсоединенныйчерез последовательно соединенныеформирователь, логический блок и преобразователь на вход ограничителя,выход формирователя подсоединен так 25 же на вход генератора импульсов, вы-ход которого соединен с вторым входом логического блока, причем выходблока сравнения подсоединен к входуусредняющего блока, а выход эадатчика насыпной плотности - к вторсмувходу формирователя,источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 461264, кл. С 04 В 33/32 19752. Ратновский В.Я. и др. Автоматизация производства керамзита .Строительные материалы, 1976, 9 9.