Система управления реактором для получения сажи

)4116639,978.роизводстПроцессыразложени162. о техни- одготовсырья5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный наский институт техн,М.: Химия, 1981,(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕАКТОРОМ ДЛЯПОЛУЧЕНИЯ САЖИ(57) Изобретение относится к систуправления реактором для получениясажи. Целью изобретения является повьппение надежности. Система содержитканалы измерения входных регулируемыхпеременных 78,9, блоки сравнения 3132542940, соединенные. с каналом 4 логи- ножения подключен к каналу измерения.ческой единицы, блоки умножения 25, Схема позволяет сгладить скачки по29, сумматор 30 и элементы задержкитемпературе в зоне реакции и по тем 43-45, причем вход первого блока ум- пературе в зоне закалки, 1 ил.Изобретение относится к управлению технологическими процессамн и может :быть использовано в производстве сажи.Целью изобретения являешься повы шение надежности системы.На чертеже представлена функцио" нальная схема системы.Система содержит сажевый реактор 1, соединенный по выходу с воэдухоподогревателем 2, а по входу - с магистралями 3 - 6 подачи в реактор сырья, топлива, воздуха и воды, кон-туры регулирования сырья, топлива, воздуха и воды, содержащие каналы 7 " 10 измерения, соединенные с входами регуляторов 11 - 13 и дополнительного регулятора 14, выходы которых через реле 15 - 17 и дополнительное реле 18 связаны с исполнительными механизмами (клапанами) 19 - 22 нормально закрытого типа, датчик 23 измерения температуры в зоне реакции, соединенный по выходу с сигнализатором 24 и блоком 25 умножения на постоянный коэффициент, датчик 26 измерения температуры в зоне закалки реактора, соединенный по выходу с регулятором 27 температуры в зоне зекалки и с дополнительным блоком 28 сравнения, блок 29 умножения на постоянный коэффициент, соединенный по входу с каналом измерения расхода воздуха, сумматор 30, входы которого подключены к выходам блоков 25 и 29 умножения на ЗБ . постоянный коэффициент и выходу регулятора 27 температуры в зоне закалки а Каналы 7 - 9 измерения через блоки 31 - 33 сравнения и выходы сигналиэатора 24 и блока 28 сравнения связаны с входами элемента ИЛИ 34, выход которого соединен со счетным входом элемента памяти (триггера) 35, выход бпо ка 28 сравнения подключен, кроме того, к счетному входу дополнительного элемента памяти (триггера) 36, выходы триггеров 35 и 36 через усилители 37 и 38 связаны с. входами управления первого и второго дискретных клапанов 39 и 40 рабочие входы которых соединены с пневматическим каналом 41 логической "1", выход клапана 39 подключен к управляющим входам реле 15 - 17, а выход клапана 40 связан с управляющим входом промежуточного реле 42, один из рабочих входов которого подключен к выходу клапана 39, а второй соединен с атмосферой, выход реле 42 соединен с управляющим входом пневмореле 18, второй рабочий вход которого соединен с атмосферой, вторые входы реле 15 - 17 через элементы задержки (дроссели) 43 - 45 связаны с атмосферой.Система управления работает спедующим образом.В реактор 1 по магистралям 3 - 6 подаются реагенты: сырье, топливо, воздух и вода, Сжиганием топлива .в возду .е создается высокотемпературный газовый поток, в котором при недостатке кислорода разлагается сырье, образуя сажевые частицы. Высокотемпературный сажегазовый поток на выходе иэ реактора перед подачей в воздухоподогреватель 2 охлаждается впрыскиваемой водой, Расходы сырья, топлива, воздуха и воды стабилизИруются регулирующими контурами, состоящими из каналов 7 - 10, регуляторов 11 14 и исполнитепьных механизмов 19 22 соответственно. Датчиками 23 и 26 осуществляется измерение температуры в зонах реакции и закалки. Контроль параметров на аварийные допуски производится блоками 31, 32, 33 и 28 сравнения и сигнализатором 24.При превышении любым из контролируемых параметров верхнего заданного предела соответствующий блок сравнения посылает сигнал логической "1" на вход элемента ИЛИ 34, сигналом ло13254 оставляя тем самым контур стабилиза 11Я 5 ции "Расход воды в рабочем, состоянии,Если же выбег произошел по температуре в зоне закалки, то описанная часть схемы работает аналогично, дополнительно взводится элемент 36, который через усилитель 38 открывает клапан 40, посыпая на управляющий вход реле 42 сигнал логической " 1". Реле 42, сработав, посылает через первый вход и выход на вход реле 18 сигнал логической 1 . Последнее пе-н и 35 45 14 стабилизации расхода воды необходим для компенсации возмущений, свя 3гической "1" с выхода которого взводится триггер 35, и через усилитель 37 открывает клапан 39, посылая тем самым на управляющие входы реле 15 -17 и на один из рабочих входов реле42 сигнал логической "1". Реле 15 -17, сработав под действием управляющего сигнала, соединяют управляющиевходы исполнительных механизмов 19 -21 через дроссели 43 - 45 с атмосферой, чем обеспечивают закрытие исполнительных механизмов 19 - 21 и прекращение доступа в реактор сырья, топлива и воздуха,Если аварийный сигнал пришел на элемент 34 не по измерительному каналу зоны закалки, то триггер 36 находится в сброшенном состоянии, клапан 40 закрыт, на управляющем входе реле42 логический "0", и по каналу вторбй вход реле 42 - его выход на управляющий вход реле 18 проходит сигнал логический "0", т.е. "Атмосфера",реключается, обеспечивая доступ атмосферного воздуха на управляющий вход исполнительногомеханизма 22, и открывает доступ в реактор максимального количества воды с целью снижениятемпературы в зоне закалки и предотвращения выхода из строя реактора и оборудования, установленного на выхо-де реактора. Если сравнивать предлагаемый реакявление инерционности термопары в зоне закалки можно объяснить следующим образом. Скачкообразно увеличившиеся расходы сырья, топлива и воздуха рез- ко повышают интенсивность потока, про. ходящего через реактор, и для поддержания постоянной температуры в зоне . закалки необходимо увеличить соответственно расход воды, чего контур регулирования обеспечить не может, так как термопаре требуется относительно большой промежуток времени для отработки сигнала рассогласования. Запаздывание с добавлением воды в реактор в данный момент приводит к скачку по температуре в зоне закалки.Задача повьппения быстродействия при регулировании температуры в зоне закалки в предлагаемой системе решается введением упреждающего воздействия, формируемого по практически безынерционным входным параметрам реактора, характеризующим состояние потока газов перед зоной закалки,.расход воздуха в реактор (или перепаду давления на нем) и температуру газов в зоне реакции, которая измеряется быстродействующим радиационным пирометром, т.е. реализуется зависимость где Я. - расход воды в зону закалкиреактора 1Яь - расход воздуха;Тз - температура в зоне реакции; К,К , в коэффициен.ф гЗависимость (1) в системе реализована на блоках 25 и 29 умножения исумматоре 30, Коэффициент Кц непрерывно корректируется регулятором 27,чем обеспечивается точное, но значительно более медленное регулирование температуры в зоне закалки. Регулятор занных с изменением расходной характе тор с известным, то эксплуатация реакторов по производству сажи, оснащенных известной системой управления, сопровождается неудовлетворительным качеством регулирования температуры в зоне закалки в режимах ,их пуска и остановки. Причиной возмущений в зоне закалки является инер ционность применяемой в качестве датчика температуры термопары с кожухом,необходимость которого обусловленаагрессивностью измеряемой среды, Прористики клапана 22, например, в связис колебаниями давления воды. Во время аварийных остановок реактора клапаны 19 - 21 закрываются (они не отсечные, а регулирующие, поэтому срабатывают не мгновенно, а пропускают реагенты в реактор еще какое-то ,время). Соотношения сырье - газ - воздух, могут возникнуть самые произвольные, в том числе неблагоприятные для реактора. Наиболее часто возникает ситу-5 13254ация, при которой скорость уменьшениярасхода воздуха вьше, чем скоростиуменьшения сырья и топлива, в результате чего возникают режимы, близкие кстехиометрическому соотношению, и развивается импульс температуры, по амплитуде намного превосходящий допустимый предел,Введенные в систему управления регулируемые дроссели 43 - 45 предназна чены для синхронизации работы исполни.тельных механизмов 19 - 21 в моментыаварийных остановов реактора и создания тем самым более мягких переходныхрежимов. 15Пусть, например, реактор переводится из режима горячего резерва под нагрузку. При этом в реактор подаетсясырье, увеличиваются расходы воздухаи топлива, повышаются температура в 20зоне реакции и интенсивность потока вреакторе. В этом случае схема выработки упреждающего воздействия, включающая блоки 25 и 29 умножения, сумматор30 и регулятор 14, практически безынерционно увеличит расход воды в зонузакалки, и аварийного скачка по температуре в зоне закалки не произойдет.Упреждающее воздействие не может бытьвыработано точно, поэтому датчик 26измерения температуры и регулятор27 относительно медленно, но уже сдостаточной точностью выставят заданную температуру в зоне закалки.Пусть аварийно отключилась подачатоплива в реактор, При этом блок 32сравнения выработает логический сигнал " 1" и подаст его на соответствующий вход элемента ИЛИ 34, которыйвзведет триггер 35 и через усилитель що.37 откроет клапан 39. Сигнал логической "1" будет подан на управляющиевходы реле 15 - 17 и на рабочий входреле 42Реле 15 - 17 переключатся иобеспечат сброс давления с управляющих входов исполнительных механизмов19 - 21 через дроссели 43 - 45 в атмосферу. Клапаны 19 - 21 нормальнозакрытого исполнения начнут перекрывать подачу в реактор сырья, топливаи воздуха. Уменьшится интенсивностьпотока в реакторе, и схема выработкиупреждающего воздействия пропорционально уменьшению расхода воздухауменьшит подачу воды в зону закалки,если температура в реакторе не повысилась.Если температура в зоне закалкиповысилась и вьппла за допустимый пре-,29 6дел, то блок 28 сравнения выработаетсигнал логической "1" и пбдаст его навход элемента ИЛИ 34 и параллельновэведет триггер 36, Сигналом с выходаэлемента ИЛИ 34 взводится и триггер35, Взведенные элементы через усилители 37 и 38 открывают клапаны 39 и40, Переключаются реле 15 - 17 соединением с атмосферой управляющих входов клапанов 19 - 21, обеспечивая ихзакрытие и прекращение доступа в реактор сырья, топлива и воздуха. Одновременно сигналом логической " 1" свыхода клапана 40 переключается реле42, пропуская сигнал логической "1"на управляющий вход реле 18, которое,сработав, соединяет "атмосферу" с управляющим входом клапана 22 нормальнооткрытого типа. Через открытый клапан 22 подается вода, снижая температуру в зоне закалки и защищая темсамым хвостовую часть реактора 1 иоборудование установленное на его выходе, от разрушения,Предположим, что при отработке аварийной ситуации отсечением клапанов19 - 21 и прекращением доступа реагентов в реактор в переходном режиме вреакторе создается стехиометрическоесоотношение, которое приводит к развитию высокой температуры в зоне реакциии может вызвать нарушение стойкостифутеровки реактора,Импульса по температуре в зоне закалки в данном случае не будет, таккак схема отработки упреждающего сигнала (блоки 25, 29, 30 и 14) добавитводы в реактор пропорционально температуре в зоне реакции. При снятии импульса по температуре в зоне реакциирегулируемым дросселем 45 замедляетсясрабатывание клапана 21 на магистралиподачи воздуха в реактор 1, чем обеспечивается увеличение соотношения воздух - сырьем - топливо и сглаживается температурный импульс в зоне реакции.В том случае, если расходы сырьяи топлива прекращаются быстро, а расход воздуха - медленно, то может возникнуть нежелательное быстрое охлаждение реактора воздухом с последующимнарушением целостности футеровки реактора 1, В этой ситуации переходныйрежим сглаживают замедлением работыклапанов 19 н 20 на сырье и топливорегулированием дросселей 43 и 44.Формула изобретенияСистема управления реактором дляполучения сажи, содержащая каналы для1325429 Составитель О, ГудковаТехред Л.Олийнык Корректор А. Зимокосов Редактор Н, Егорова Заказ 3107/42 Тираж 863 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 измерения входных регулируемых переменных, соединенные с входами соответствующих блоков сравнения и регуляторов, связанных через реле сисполнительными механизмами нормально закрытого типа, установленными на магистралях подачи в реактор сырья, топливаи воздуха, канал измерения температуры в зоне закалки, соединенный с входом соответствующего регулятора, канал измерения расхода воды, исполнительный механизм на магистрали подачиводы в реактор, канал измерения температуры в зоне реакции, соединенныйс сигнализатором,выходы блоков сравне.15ния и сигнализатора соединены с,первым, вторым, третьим и четвертым входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу элемента памяти, выходом через первый усилитель подключенного к управляющемувходу первого дискретного клапана,,вход которого соединен с каналом логической единицы, а выход - с управ-1ляющими входами реле, о т л и ч а -ю щ а я с я тем, что, с целью повыше.ния надежности системы, в ней установлены два блока умножения, сумматор,дополнительный регулятор, дополнительное реле, промежуточное реле, дополнительный блок сравнения, дополнительный элемент памяти, последователь.но включенные вторые усилитель и дискретный клапан и три элемента задержки, причем вход первого блока умножения соединен с каналом измерения температуры в зоне реакции, вход второго блока умножения - с каналом измерения расхода воздуха, выходы блоковумножения связаны соответственно спервым и вторым входами сумматора,выход регулятора температуры в зонезакалки соединен с третьим входом сумматора, выходом подключенного к управляющему входу дополнительного регулятора, рабочий вход которого связан сканалом измерения расхода воды, а выход через дополнительное реле - с исполнительным механизмом нормально открытого типа на магистрали подачи воды в реактор, канал измерения температуры в зоне закалки связан с входомдополнительного блока сравнения, выходом подключенного к пятому входуэлемента ИЛИ и установочному входу дополнительного элемента памяти, выходкоторого подключен к второму усилителю, вход второго дискретного клапанасоединен со входом первого дискретного клапана, а выход связан с управлянхцим входом промежуточного реле, одиниз входов которого связан с выходомпервого дискретного клапана, а выход -с управлякщим входом дополнительногореле, вторые входы реле, кроме дополнительного и промежуточного, соединены с выходами соответствующих элементов задержки, входы которых, а вторыевходя дополнительного и промежуточного реле подключены к каналу логического нуля, причем стирающие входы элементовпамяти соединеныс каналомсброса