Система управления процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи

)й инстиидетельство ССС 19/00, 1979. тельство СССР 19/00, 1975 н и усили ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМЪ( СВИ(71) Криворожский орКрасного Знамени гортут(54)(57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМОБЖИГА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ ВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯПЕЧИ, содержащая датчик и регуляторрасхода сырьевой смеси с исполнительным механизмом, датчик температурыотходящих газов, датчик температурыматериала,.первый и второй корректи"рующие регуляторы, регулятор расходаотходящих газов, датчик скорости вращения печи, датчиквращающего моментадвигателя, датчик и регулятор расхода топлива с исполнительным механизмом и регулятор скорости вращенияпечи с органом управления двигателяпривода, причем датчик расхода топли;ва соединен с регулятором расходатоплива, датчик расхода сырьевойсмеси соединен с первым входом регулятора расхода сырьевой смеси, с вторым входом которого соединен датчик скорости вращения печи, датчик температуры материала через первый корректирующий регулятор соединен с первыми входами регулятора, расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, датчик температуры отходящих газов соединен с вторыми входами регулятора расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повьппения качества управления, она снабжена датчиком расхода выходного про-, дукта, сумматором, интегратором, блоком деления блоком нелинейности и форсирующим усилителем, причем выходы датчиков расхода выходного продукта и сырьевой смеси соединены с входами сумматора, соединенного через интегратор с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с датчиком вращающего момента двигателя, а выход через последовательно соединенные блок нелинейности и второй корректирующий регулятор соединен с третьими входами регулятора скорости вращения печи и регулятора расхода отходящих газов, а между. выходом регулятора скорости враще ия печи и органом управления двигателя привода включен форсирую 114 б 532Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано, например, при получении керамзитового гравия во вращающихся обжиговых печах. 5Известно устройство для определения степени обжига вспучивающихся материалов во вращающейся печи с приводом, содержащее печь, дозатор, двигатель с датчиком скорости и 1 О момента, преобразователь, сумматор, индикатор. Качество обжига контролируется с помощью индикатора и зависит от уровня, на который поднимается материал по стенкам печи при ее вра щении. С увеличением высоты подъема возрастает момент двигателя, что указывает на увеличение качества готового продукта 1 .Недостатком устройства является 20 то, что момент зависит от массы находящегося в печи материала, парамет. ра, не контролируемого в устройстве. Прохождение материала в печи зависит его от физико-механических свойств, 25 поэтому, масса обжигового материала зависит не только от подачи, но и от выхода готового продукта, Поэтому устройство не может достаточно объективно контролировать качество 50 конечного продукта по моменту двигателя. Кроме того, устройство не обеспечивает автоматическое поддержание наиболее эффективного режима обжига.1Наиболее близкой к изобретению 35 по технической сущности является система, содержащая датчик и регулятор расхода сырьевой смеси с исполнительным механизмом, датчик температуры отходящих газов, датчик темпе ратуры материала, первый и второй корректирующие регуляторы, регулятор расхода отходящих газов, датчик скорости вращения печи, датчик вращающего момента двигателя, датчик и 45 регулятор расхода топлива с исполни.тельным механизмом и регулятор скорости вращения лечи с органом управления двигателя привода, причем датчик расхода топлива соединен с регу лятором расхода топлива, датчик расхода сырьевой смеси соединен с первым входом регулятора расхода сырьевой смеси, с вторым входом которого соединен датчик скорости вращения 55 пеЧи, датчик температуры материала через первый корректирующий регулятор соединен с первыми входами регулятора расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, датчик температуры отходящих газов соединен с вторыми входами регулятора расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи 2 .Режим производства материала определяется моментом на валу приводного двигателя, который зависит от высоты подъема материала при вращении печи, а также от массы обжигаемого материала, Однако этот фактор в системе не учитывается, что является, существенным недостатком, Так, например, увеличение в процессе обжига сигнала датчика момента означает либо увеличение массы материала в печи, либо увеличение угла естественного откоса. Действие системы при этом однозначно: с увеличением момента будет подан сигнал на увеличение скорости, снижение подачи сырья и топлива. Если произошло увеличение массы материала при неизменном угле естественного откоса, то режим обжига соответствует поддержанию заданного качества выходного продукта. Если произошло увеличение угла естественного откоса при постоянной массе (улучшение качества продукта), то увеличение скорости вращения и количества топлива приведет к перегреву сырья, в результате чего уменьшается угол естественного откоса и ухудшается качество выходного продукта. Наличие контуров регулирования топлива и температуры при их инерционности может стабилизировать процесс, однако снижение эффективности обжига неизбежно, хотя может носить. временный характер (до нескольких десятков минут при изменении одного из параметров.Целью изобретения является повышение качества управления.Поставленная цель достигается тем, что система управления процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи, содержащая датчик и регулятор расхода сырьевой смеси с исполнительным механизмом, датчик температуры отходящих газов, датчик температуры материала, первый и второй корректирующие регуляторы, регулятор расхода отходящих газов, датчик скорости вращения печи, датчик вращающего момента двигателя, датчик и регулятор расхода топлива с исполнительным механизмом и регулятор скорости враще3 114 б 5 ния печи с органом управления двигателя привода, причем датчик расхода топлива соединен с регулятором расхода топлива, датчик расхода сырьевой смеси соединен с первым входом регулятора расхода сырьевой смеси, с вторым входом которого соединен датчик скорости вращения печи, датчик температуры материала через первый корректирующий регулятор соеди нен с первыми входами регулятора расхода отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, датчик температуры отходящих газов соединен с вторыми входами регулятора расхода 15 отходящих газов и регулятора скорости вращения печи, снабжена датчиком расхода выходного продукта, сумматором, интегратором, блоком деления, блоком нелинейности и форсирующим усилителем, причем выходы датчиков расхода выходного продукта и сырьевой смеси соединены с входами сумматора, соединенного через интегратор с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с датчиком вращающего момента двигателя, а выход через последовательно соединенные блок нелинейности и второй корректирующий регулятор соединен с30 третьими входами, регулятора скорости вращения печи и регулятора расхода отходящих газов, а между выходом регулятора скорости вращения печи .и органом управления двигателя привода включен форсирующий усилитель.На чертеже изображена блок-схема предлагаемой системы.Система содержит печь 1, двигатель 2 привода печи, датчик 3 вращающего момента приводного двигателя печи, 40 датчик 4 скорости вращения печи, датчик 5 температуры материала в зоне подогрева, датчик б температуры отходящих газов, первый 7 и второй 8 корректирующие регуляторы, регулятор 45 9 скорости вращения печи, регулятор 10 расхода отходящих газов, регулятор 11 расхода топлива, регулятор 12 расхода сырья, датчик 13 расхода тог; лива, датчик 14 расхода сырьевой смеси, исполнительные механизмы 15-17, орган.18 управления двигателем датчик 19 выходного продукта, сумматор 20, интегратор 21, блок 22 деления, блок 23 нелинейности и форсирующий 55 усилитель 24.Система работает следующим образом. 32 4Устанавливают начальные заданиядля температуры материала в зонеподогрева, расхода топлива, массыматериала в печи и скорости вращенияпечи, обеспечивающие нормальное протекание процесса обжига, В процессеобжига сырьевой смеси в печи регулятор 11 стабилизирует расход топлива,а регулятор 12 изменяет расход сырьятаким образом, что в зависимости отсигнала датчика 4 при увеличениискорости вращения печи расход смесиувеличивают, а при уменьшении уменьшают.Если в ходе процесса обжигасигналы датчика 3 и интегратора.21одновременно увеличиваются, сигналыс выхода блока 23 нелинейности икорректирующего регулятора 8 остаются без изменения и тепловой режимне нарушается, при этом угол естест 1 венного откоса материала и егоподъем при вращении печи остаютсяпостоянными, Изменение в сторонуувеличения упомянутых сигналов произошло из-за измепення массы.Сигналы с датчиков 14 расходасырьевой смеси и датчика 19 расходаготового продукта поступают,на входсумматора 20, .причем сигнал с датчика 19 со знаком минус. На выходесумматора формируется сигнал, пропорциональный подаче материала в печь ивыходу из печи, который подается навход интегратора 21, выход которогосвязан с блоком 22 деления. Такимобразом, на выходе блока 22 получаетсясигнал, пропорциональный моментудвигателя печиМ =(13 ь - 0 з) К 1 (3 С,огде Б - напряжение, пропорциональноеподаче сырья;11 - сигнал, пропорциональныйвыходу готового продукта изпечи;К, - коэффициент пропорциональности.При пуске агрегата П = О, аБ= 0 значение М возрастает до техпор, пока выход иэ печи не станетравным подаче. При выполнении этогоусилия значение М будет неизменным.Сигнал с выхода интегратора 21подается на первый вход блока 22 деления, на второй вход которого подается сигнал с датчика 3 момента.На выходе блока 22 формируется сиг В 11465 нал, пропорциональный частному от деления вращающего момента печи. на массу материала и подается на блок нелинейности типа "арксинус", который Определяет угол естественного откосашовагс зЫ - " -К И 10где К - коэффициент пропорциональности.Корректирующий регулятор 8 формирует сигнал, пропорциональный раз-. ности заданного значения угла естественного откоса и текущего 6= - , который подается на один из входов регулятора 9 скорости вращения печи.Если сигнал с датчика 3 уменьшается, а сигнал с выхода .интегратора остается неизменным, то это означает уменьшение, т.е, уменьшение качественных характеристик процесса обжига. Регулятор 9 через форсирующий усилитель 24 уменьшает скорость печи, чтоувеличивает время пребывания сырья в зоне обжига, регулятор 12 снижает подачу сырья, регулятор 10 уменьшает расход отходящих газов таким образом что отклонение сигнаУ30 ла корректирующего регулятора 8 от заданного уменьшается, а сигнал от датчика 5 остается неизменным. Форсирующий усилитель 24 формирует управляющий сигнал управляющего органа 18 таким образом, что снижение выход-З 5 ного продукта из печи при снижении скорости полностью компенсируется снижением подачи. Это не вызывает увеличения массы сырья в печи при снижении скорости вращения печи и40 ее уменьшения при увеличении скорости вращения. Достигается это тем, что постоянная времени усилителя 24 согласуется с постоянной времени ис 4 Я полнительного механизма 16 и регулятора 12.При увеличении угла естественного откосаустройство работает аналогичным образом с тем отличием, что корректирующие сигналы имеют другое50 направление.Так, например, если в ходе обжигасигнал датчика 3 увеличиваетбя, а сигнал с выхода интегратора 21 остался без изменения, то сигнал на выходе блока 23 нелинейности и коррек.тирующего регулятора 8 увеличивается,32При этом регулятор 9 подает на орган 18 управления сигнал на увеличение скорости вращения печи через форсирующий усилитель 24, который компенсирует тепловую постоянную времени печи во избежание перегрева материала. Это уменьшает отклонение сигналакорректирующего регулятора 8 от задан.ного значения. Одновременно регулятор 10 воздействует на исполнительный механизм 17, увеличивая расход отходящих газов так, что отклонение сигнала корректирующего регулятора 8 от заданного значения уменьшается,При этом сигнал от датчика 5 остается неизменным, так как действие на него изменения частоты вращения печи и расхода отходящих газов взаимнокомпенсируется.Если при такой же подаче сырьепошло с другими характеристиками, например стало более влажным, то масса его в печи возрастает, так как обезвоживание его в процессе обжигадлится во времени. В результате увеличивается сигнал с выхода интегратора 21, уменьшается скорость вращения печи, уменьшается подача. Процесс обжига длится дольше и качество процесса не нарушается.устройство реагирует и на изменение температурных параметров. Так, например, если сигнал датчика 5 увеличивается, регулятор 10 уменьшаетрасход отходящих газов, а регулятор9 увеличивает частоту вращения печитаким образом, что отклонение сигналадатчика 5 от заданного уменьшается,а сигнал с выхода интегратора 21остается неизменным.Аналогично изменяются управляющиевоздействия при изменении сигналадатчика 6.В случае одновременного уменьшения сигналов датчиков 5 и 6 регулятор 10 увеличивает расход отходящихгазов, при этом регулятор 9 уменьшает частоту вращения двигателя печи,а сигнал с выхода интегратора 21остается неизменным, Изменение расхода отходящих газов и частоты вращения двигателя печи производитсядо тех пор, пока величины заданногои текущего сигналов датчика 5 несравняются, При этом, если изменениехода процесса сушки происходит счастотой, период которой меньше времени движения материала по сушке,1146532 ЩИПИ Заказ 1348/30 Тираж 570 исно Фнннан ППП Патент, г.Унтород, ун ктиая регуляторы 9 и 10 реагируют только на изменение сигнала датчика 5, не проходят через корректирующий регулятор 7, пропускающий только низкочастотные изменения сигнала.Если изменение хода процесса сушки происходит с частотой, период которой больше времени движения материала по сушке, регуляторы 9 и 10 реагируют как на изменение сигнала датчика 5, так и на изменение сигнала датчика 6. Изменение расхода отходящих газов определяется алгебраической суммой сигналов на выходе датчика 6 и корректирующего регулятора 7. Причем преимущественное влияние сигнала с корректирующего регулятора в области частот, перйодкоторых больше времени движения материала по зоне сушки, обеспечиваетсязаданием большего коэффициента уси ления" по цепям 5, 7, 10 и 5, 7, 9по сравнению с цепями 6, 9 и 6, 10 еТехнико-экономический эффект отприменения системы обуславливаетсяза счет улучшения качественных ха рактеристик готового сырья, так какобжиг осуществляется при постоянномзначении основного характеризующегопроцесс параметра. Это позволяетсделать режим работы установок по 15 подготовке сырья в обжиговых печахблизким к оптимальному независимо отвоздействия.