Устройство для автоматического управления процессом сушки материалов в барабанной сушилке

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 26 В 21/10 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТВ У К АВТОРСКОМ техно ва ле СС 72 4 СВ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Проектно-конструкторскийлогический институт Министерсной промьппленности УССР(54) УСТРОИСТВО ЛЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ МАТЕРИАЛОВ В БАРАБАННОЙ СУ 111 ИЛКЕ(57) Изобретение позволяет повыситьточность поддержания заданной конеч.ной влажности материала и снижениепожароопасности. Устр-во содержитдатчики 2, 3, 4, 5, 6 т-ры топочныхгазов, влажности исходного материала, конечной влажности материала,т-ры отходящих газов и расхода исход 133 ного материала соответственно, дозатор 7 исходного материала, регулятор 8 его расхода, привод 9, топку О с регулятором 11 т-ры топочных газов, исполнительный механизм 12, преобразователи 3 сигналов датчиков, многоканальный преобразователь 14 напряжение-код, фильтры 15 низкой частоты с масштабирующими блоками 16, 17, 18, 9 и 20, задатчик 21 предельно допустимой т-ры отходящих газов, блок 22 сравнения, экстраполятор 23, анализатор 24 адекватности модели, блок 25 адаптации модели, анализатор 26 кри 7631терия управления, эадатчик 27 номинальных значений т-ры отходящих газов и конечной влажности материала, блок 28 обратной модели с преобразователем 29 код-напряжение, В блоке 22 непрерывно сравнивается текущее значение т-ры, поступающее с блока 20 со значением от эадатчика 21. В случае превышения первого значения над вторым с второго выхода блока 22 поступает сигнал на управляющий вход блока 28. Происходит перерасчет новых управляющих воздействий, 1 ил.1Изобретение относится к технике сушки сыпучих материалов и может быть использовано в лесоперерабатывающей промышленности для автоматического управления процессом сушки измельченной древесины в барабанных сушилках.Цель изобретения - повышение точности поддержания заданной конечной влажности материала и снижение пожароопасности.На чертеже представлена блок-схемаустройства для автоматического управления процессом сушки материалов вбарабанной сушилке,Устройство для автоматического управления процессом сушки материаловв барабанной сушилке 1 содержит датчики температуры топочных газов 2,влажности исходного материала 3, конечной влажности материала 4, температуры отходящих газов 5 и расходаисходного материала 6, дозатор исходного материала 7, регулятор его расхода 8, привод 9, топку 10 с регулятором 11 температуры топочных газов,соединенный с датчиком 2 и исполнительным механизмом 12, преобразователи 13 сигналов датчиков в унифицированные сигналы напряжения, многоканальный преобразователь 14 напряжение-код, фильтры низкой частоты 5с масштабирующими блоками 16 - 20,преобразующими значения кодов Х взначения измеряемых физических величин У по формуле: УАХ + В, где А с 10 15 20 25 30 35 2и В - коэффициенты аппроксимации, эадатчик 21 предельно допустимой температуры отходящих газон (температура, при которой возможно возгорание высушиваемого материала), блок сравнения 22, экстраполятор 23, анализатор адекватности модели 24, блок адаптации модели 25, анализатор критерия управления 26, задатчик 27 номинальньж значений температуры отходящих топочных газов и конечной влажности материала, блок обратной модели 28 с преобразователем 29 код-напряжение. При этом датчики температуры топочных газов 2, расхода 6 и влажности 3 исходного материала подключены через преобразователи 13, многоканальный преобразователь 14, фильтры низких частот 15 и соответствующие масштабирующие блоки 16 - 18 к входам экстраполятора 23, выход которого соединен с входами анализатора критерия управления 26 и анализатора адекватности модели 24, при этом к остальным входам последнего подключены датчики 5 температуры отходящих газов и 4 конечной влажности материала (вышеописанным образом), а выходы анализатора 24 соединены с управляющими входами анализатора критерия управления 26 и блока адаптации модели 25, к остальным входам последнего при этом подключены датчики 2 - 6, а его выход связан со свободными входами экстраполятора 23 и блока обратной модели 28, к остальным входам последнего подключены дат 3376314у, = а,+ ах 1 + аг 1 хг + а 41 Х + Уг а ог агг хг айаг х а 92 Х 5 30а 9 г Х 9 (2) г где х = х .,; Х 1 хгю х 8ХХ 9 ь Х 9 Хг Х при х - центрированные значения со 1 35ответствующих параметров;13 - коэффициенты, получаемые врезультате идентификации известным методом пассивного регрессивного анализа. аоАнализатор адекватности модели 24 для выбранного уровня зависимости и заданных степеней свободы по Г-критерию Фишера делает логическое заключение об адекватности принятой моде ли (уравнения (1) и (2 и реального процесса сушки.Блок адаптации модели 25 определяет коэффициенты модели из серии измерений величин х, и у ПРоцедуРа адаптации коэффициентов модели а, выполняется методом линейной регрессии на основании критерия минимума текущей невязки.Анализатор критерия управления 26 осуществляет сравнение оценочных значений величин у и у, полученных1в экстраполяторе 23, с заданными значениями этих величин в задатчике 27. чик влажности исходного материала 3 и задатчик 27, причем к первому управляющему входу блока 28 подключен ныход анализатора критерия управления 26, а датчик температуры отходя 5 щих газов 5 подсоединен к входу блока сравнения 22, связанному также с задатчиком 21, при этом первый выход блока 22 соецинен с управляющим входом экстраполятора 23, а второй его выход - с вторым управляющим входом блока обратной модели 28, выходы которого через преобразователь 29 соединены с регуляторами 11 температуры топочных газов и 8 расхода исходного материала.Экстраполятор 23, используя в качестве входной информации серии измерений расхода исходного материала (х ), температуры топочных газов (хг) и влажности исходного материала (х ), рассчитывает оценочные значения (у,) конечной влажности материала и (; ) температуры отходящих га зов по уравнениям: Устройство работает следующим образом. Оператор с помощью задатчика 21задает значение предельно допустимойтемпературы отходящих газов, при которой возможно загорание нысушиваемого материала, а задатчиком 27 - номинальное значение этой температуры и конечной влажности материала, которые должны выдерживаться в соответ. ствии с технологическим режимом сушки. В начальный момент локальные регуляторы расхода 8 сырого материала и температуры 11 топочных газов настроены на номинальные значения, соответствующие установившемуся технологическому режиму. Информация с датчика 2 температуры топочных газов, поступающих в барабанную сушилку 1, датчика 3 влажности исходного материала и датчика 6 расхода исходного материала через измерительные преобразователи 14 напряжение-код, фильтры 15 и масшабирующие блоки 16 - 18 поступает в экстраполятор 23. В последнем с помощью математической модели процесса сушки, которой является система двух нелинейных алгебраических уравнений (1 и 2), рассчитываются оценочные значения влажности Л(у,) сухого материала и температуры ( ) уходящих топочных газов. На основании оценочных значений у у и массива истинных значений у у11 ф 21тех же величин, поступающих от датчика 4 конечной влажности материала и датчика 5 температуры отходящих газов, через преобразователи 13, 14, фильтры 15 и масштабирующие блоки 19и 20 н анализаторе адекватности модели 24 дается логическое заключениеоб адекватности модели процесса сушки. Если модель адекватна, то подается сигнал на управляющии вход анализатора критерия управления 26. В последнем сравниваются поступающие сюда оценочные и заданные по технологическому режиму значения влажности (у) сухого материала и температуры (у,) отходящих газов. Если при этом окажется, что разность между заданными и оценочными значениями любого из регулируемых параметров (у у )превысила допустимую ошибку регулирования, то из анализатора 26 подаетсясигнал на второй управляющий вход блока обратной модели 28. Используя текущее значение величины влажности5 1337 Ь (х ) исходного материала, поступающее от датчика 3 через преобразователи 13, 14, фильтр 15 и масштабирующий блок 18 на второй информационный5 вход блока обратной модели 28, а также заданные значения уф, уф, поступающие на его третий информационный вход иэ задатчика 21, блок обратной модели 28 рассчитывает величины управляющих воздействий расхода (х) сырого материала и температуры (х )г топочных газов, которые необходимо поддерживать на входе в барабанную сушилку 1, чтобы конечная влажность 15 материала и температура отходящих газов остались на заданном по технологическому режиму уровне. Рассчитанные эцлчеция величин х и х через7 преобразователь 29 подаются в виде лцллоговых сигналов задания соотнет 20 ственцо нл регулятор расхода исходного материала 8 и регулятор 11 темперлтуры топочных газон, которые приводят в соответствие текущие и 2 с элдлццые значения величин х х . Если логическим заключением анализатора 2 ч является целдекнлтность модели процесса сушки, то с его второго выходя подлется сигнал на управляющий 30 вход блока адаптации модели 25. Нл осцовацин текущей информации о расходе (х,) и нллжности (х ) исходно - го млтериллл, темперлтурлх топочныхотходящихазов (х у ) и конечнои 35 влажности (у ) материала блок 25 определяет поные коэффициенты л;. модели (1) и (2). Полученные значения коэфФициентов л; , соответствующие)уже адекватной модели процесса суш ки, поступают на первые информационные входы экстраполятора 23 и блока обратной модели 28 взамен старых коэффициентов уравнений (1) и (2) .Если в процессе сушки произойдет выход за допустимое верхнее значение температуры отходящих газов, что возможно, например, при нарушении равномерности перемещения материала цо сушильному агрегату, то появляется опасность возникновения пожара.11 оэтому в блоке сравнения 22 непрерывно сравнивается текущее значение температуры (у ), поступающее с масштабирующего блока 20, с ее заданным предельно допустимым значением от эадатчика 21, В случае превышения текущего значения температуры отходящих газов над допустимым значением 31иэ второго выхода блока 22 поступает сигнал на первый управляющий нход блока обратной модели 28. В результате этого происходит перерасчет новых упранляющих воздействий х х с целью немедленного предотвращения сложившейся пожарной ситуации. Если текущее значение величиныостается в норме, то с первого выхода блока 22 поступает сигнал на управляющий вход экстраполятора 23, и устройство функционирует описанным способомФормула изобретенияУстройство для автоматического управления процессом сушки материалов н барабанной сушилке, содержащее снабженные преобразователями датчики температуры топочных газов, расхода исходного материала, конечной влажности материала и регуляторы температуры топочных газон и расхода исходного материала, соединенные с соответствую 1 ими исполнительными механизмами, отличающее с я тем, что, с целью повьшения точности поддержания заданной конечной влажности материала и снижения пожароопасности, устройство дополнительно содержит датчики влажности исходного материала и температуры отходящих газов, блок сравнения с задатчиком предельно допустимой температуры отходящих газов, экстраполятор, анализатор адекватности модели, блок ее адаптации, анализатор критерия управления с эадатчиком номинальных значений температуры топочных газов и конечной влажности материала и блок обратной модели с преобразователем причем датчики температуры топочных газов, расхода и влажности исходного материала подключены к входам экстраполятора, выход которого соединен с входами анализатора критерия управления и анализатора адекватности модели, при этом к остальным входам последнего подключены датчики температуры отходящих газов и конечной влажности материала, а выходы этого анализатора соединены с управляющими входами анализатора критерия управления и блока адаптации модели, к остальным входам последнего при этом подключены все датчики, а его выход связан со свободными входами экстраполятора и блока обратной модели, к остальным входам которогоЗаказ 4114/34 Тираж 635 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 7 1.3376 подключены датчик влажности исходного материала и задатчик анализатора критерия управления, при этом к первому управляющему входу этого блокас подключен выход анализатора критерия управления, а датчик температуры отходящих газов подсоединен к входу 318блока сравнения, первый выход которого соединен с управляющим входом блока обратной модели, выходы которого через его преобразователь соединены с регуляторами температуры топочных газов и расхода исходного материала.