Система автоматического управления процессом измельчения и сушки материала в помольном агрегате

СОЮЭ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСН 258 И 9) (11) СПУБЛ 1)4 В 02 С 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СЮ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Липецкое специализированное проектно-конструкторское технологическое бюро Всесоюзного научно-производственного объединения Союзавтоматстром(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И СУШКИ МАТЕРИАЛА В ПОМОЛЬНОМ АГРЕГАТЕ(57) Изобретение относится к автоматизации процессов измельчения с одновременной сушкой в помольных агрегатах, может быть использовано в горно-обогатительной, теплоэнергетической и строительной промышленности и повышает качество управления. Оно содержит регулятор 5 расхода топлива, датчик 6 расхода топлива, исполнительный механизм 7 регулирующего органа 8 расхода топлива, датчик 10 давления воздуха на горение, исполнительный механизм 13 регулирующего органа 14 расхода воздуха на горение, датчик 16 давления воздуха на первичное разбавление, регулятор 18 расхода воздуха на первичное разбавление, исполнительный механизм 19 регулирующего органа 20 расхода воздуха на первичное разбавление, датчик 22 давления воздуха, регулятор 24 расхода воздуха на вторичное разбавление, исполнительный механизм 26 регулирующего органа 27 расхода воздуха на вторичное разбавление, датчик 28 температуры газопылевого потока, регулятор 29 температуры газопылевого потока, датчик 31 расхода измельчаемого материала, вычислительный блок 33, регулятор 34 температуры теплоносителя, датчик 35 температуры теплоносителя, датчик 36 давления теплоносителя, регулятор 38 расхода теплоносителя. 1 ил.50 димо измельчать и сушить до заданнои влажности. На выходе помольного агрега та образуется газопылевой поток.При начальных условиях работы системы задатчиком 3 устанавливают необхоИзобретение относится к автоматизации роцессов измельчения с одновременной ушкой материалов в помольных агрегатах и может быть использовано в горно- обогатительной, теплоэнергетической, строительной и других отраслях промышленности, применяющих измельчение материалов с одновременной подсушкой.Цель изобретения - повышение качества управления.На чертеже изображена блок-схема предагаемой системы управления.Система содержит топку 1, помольный грегат 2, задатчик 3 расхода топлива, сумматор 4, регулятор 5 расхода топлива, датчик 6 расхода топлива, исполнительный иеханизм 7, регулирующий орган 8 расхода топлива, вентилятор 9 подачи возду а на горение, датчик 10 давления воздуха на горение, первый преобразователь 11, регулятор 12 расхода воздуха на горение, исполнительный механизм 13, регулирующий орган 14 расхода воздуха на горение, вентилятор 15 подачи воздуха на первичное разбавление, датчик 16 давления воз;духа на первичное разбавление, второй пре,образователь 17, регулятор 18 расхода воздуха на первичное разбавление, исполнительный механизм 19, регулирующий орган 20 расхода воздуха на первичное разбавление, вентилятор 21 подачи воздуха на вторичное разбавление, датчик 22 давления воздуха, третий преобразователь 23, регулятор 24 расхода воздуха на вторичное разбавление, задатчик 25 расхода ;воздуха на вторичное разбавление, исполнительный механизм 26, регулирующий орган 27 расхода воздуха на вторичное разбавление, датчик 28 температуры газо- пылевого потока, регулятор 29 и задатчик 30 температуры газопылевого потока, датчик 31 расхода измельчаемого материа, ла, задатчик 32 расхода теплоносителя в помольный агрегат, вычислительный блок ЗЗ, регулятор 34 температуры теплоносителя, датчик 35 температуры теплоносителя, датчик Зб давления теплоносителя, четвертый преобразователь 37 и регулятор 38 расхода".,гтема управления работает следую,: ; образом.Ь топку 1 подают топливо и воздух.11 ри сгорании образуются газы с высокой температурой, которые разбавляются воздухом и подаются в помольный агрегат 2 в качестве теплоносителя (сушильного агента),В помольный агрегат (дробилку, шароую мельницу, валковую мельницу и т. п.) подают также материал, который необхо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 димый расход топлива, значение которогочерез сумматор 4 поступает в качествезадания на регулятор 5 расхода топлива,где заданная величина расхода топливасравнивается с текущей величиной, поступающей от датчика б расхода топлива,и в зависимости от величины рассогласования регулятор 5 воздействует на исполнительный механизм 7, связанный с регулирующим органом 8 расхода топлива,тем самым компенсируя величину рассогласования,Для полного сгорания топлива пропорционально расходу топлива необходимоподавать воздух на горение с определенным коэффициентом избытка, составляющим обычно 1,03 - 1,1.Заданная величина расхода топлива ссумматора 4 подается на вход регулятора 12 расхода воздуха, где в измерительном блоке масштабируется. Масштабныйкоэффициент подбирается такой величины,чтобы на выходе измерительного блокарегулятора 12 получалась заданная величина расхода воздуха на горение с коэффициентом избытка воздуха :1,1, Заданное значение расхода воздуха в элементесравнения регулятора 12 сравнивается с текущей величиной расхода воздуха, поступающей от преобразователя 11, и в зависимости от величины отклонения регулятор12 выдает управляющее воздействие на исполнительный механизм 13, сочлененный срегулирующим органом 14 расхода воздуха, поступающего от вентилятора 9.Датчиком 10 измеряют динамическое давление воздуха на горение и подают измеренную величину в преобразователь 11,где осуществляется операция извлеченияквадратного корня, т, е. на выходе преобразователя 11 получается текущая величина расхода воздуха на горение.В первичном разбавлении воздух выполняет две функции: охлаждает футеровкуи снижает температуру топочных газов.Подача воздуха на первичное разбавление осуществляется вентилятором 15 через регулирующий орган 20. Регулирование расхода происходит аналогично регулированию расхода воздуха на горение.Величина расхода топлива от сумматора 4 поступает в измерительный блокрегулятора 18, где масштабируется, исходя из условия, что общий коэффициентизбытка воздуха, подаваемого в камеру горения с учетом воздуха первичногоразбавления, не должен превышать значения 1,8. Полученная после масштабирования заданная величина расхода воздуха напервичное разбавление сравнивается с текущей величиной расхода воздуха, поступающей от преобразователя 17, и в зависимости от величины отклонения регулятор 18воздействует на исполнительный механизм 19,сочлененный с регулирующим органом 20.При управлении процессом измельчения степень загрузки помольного агрегата изменяется. Следовательно, для стабилизации температуры газопылевого потока при известном изменяющемся расходе материала (или 45 степени загрузки помольного агрегата) необходимо подавать в помольный агрегат определенное количество теплоносителя с определенной температурой.Для стабилизации другого показателя качества готового продукта - тонкости по мола - необходимо стабилизировать аэродинамический режим, т, е. количество теплоносителя задается исходя из условия стабилизации аэродинамического режима.Таким образом, зная заданную темпера- гуру газопылевого потока за помольным 55 агрегатом, заданный расход теплоносителя в помольный агрегат и расход материала (степень загрузки), по тепловому баланПри изменении положения регулирующего органа 20 изменяется в нужном направлении расход, а следовательно, давление. которое измеряется датчиком 16. Измеренная величина подается на преобразователь 17, на выходе которого получается текущая величина расхода воздуха на первичное разбавление.Получающиеся после горения и первичного разбавления высокотемпературные топочные газы (1200 - 1300 С) необходимо разбавлять атмосферным воздухом до технологической температуры (280 - 340 С).Эта функция осуществляется путем подачи от вентилятора 21 через регулирующий орган 27 необходимого количества воздуха на так называемое вторичное разбавление.Начальный расход воздуха на вторичное разбавление устанавливается на задатчике 25 и поступает в регулятор 24, где сравнивается с текущей величиной расхода воздуха, поступающей от преобразователя 23. В зависимости от величины отклонения регулятор 24 путем воздействия на исполнительный механизм 26 изменяет положение регулирующего органа 27 так, чтобы компенсировать отклонение.Динамическое давление, создаваемое воздухом, измеряется датчиком 22 и подается на преобразователь 23, на выходе которого образуется текущая величина расхода воздуха на вторичное разбавление.Показателями качества процесса измельчения и сушки материала в помольном агрегате являются тонкость помола и влажность готового продукта.Для стабилизации влажности готового продукта используют косвенный показатель- температуру газопылевого потока.Задают величину температуры газопылевого потока, при которой гарантируется необходимая влажность измельченного материала (готового продукта). 5 10 15 20 25 30 35 40 су можно определить температуру, которую должен иметь теплоноситель, поступающий в помольный агрегат.Расчет заданной температуры теплоносителя осуществляется в вычислительном блоке 33, на входы которого подключены выходы задатчика 30 температуры газопылевого потока датчика 31 расхода измельчаемого материала (степени загрузки помольного агрегата) и задатчика 32 расхода теплоносителя, по формуле теплового баланса помольного агрегата0,8778 Сс б 1, +210 бгде 1 - расчетная заданная температуратеплоносителя на выходе изтопки (входе в помольный агреАгат);С, - теплоемкость сушильного агента на выходе из помольногоагрегата;б - расход измельчаемого материала(степень загрузки агрегата);- заданная температура газопылевого потока на выходе из помольного агрегата;С-, - теплоемкость теплоносителя навыходе из топки (входе в агрегат);Ч, - заданный объем (расход) теплоносителя на входе в агрегат.Заданное значение температуры теплоносителя с выхода вычислительного блока 33 подают на вход регулятора 24,где эта величина сравнивается с текущей величиной температуры теплоносителя,поступающей от датчика 35. В зависимости от величины отклонения регулятор34 по ПИ-закону вырабатывает корректирующую величину на расход топлива. Этавеличина поступает на вход сумматора 4,в котором вычисляется текущее заданноезначение расхода топлива согласно формулебо=бз+Лб.,где бо - текущее заданное значение расхода топлива;бз - начальное заданное значение расхода топлива, поступающее от задатчика 3;Лб - корректирующая поправка заданного значения расхода топлива, поступающая с выхода регулятора 34.Из-за наличия неучтенных возмущающихфакторов (изменение влажности материала,подсосы воздуха и т. п.) температурагазопылевого потока на выходе помольногоагрегата может отклоняться от заданногозначения даже при стабилизации температуры теплоносителя на входе в помольный агрегат. Возникающие отклонениякомпенсируются регулятором 29 температурыгазопылевого потока, в котором сравниваются текущая величина температуры, пос 1452582Формула изобретения тупающая от датчика 28, и заданная величина температуры, поступающая от задатчика 30. В зависимости от величины отклонения регулятор 29 по ПИ-закону вырабатывает корректирующую добавку к заданному значению температуры теплоносителя, поступающую на вход регулятора 34 температуры теплоносителя.При работе контуров стабилизации температуры газопылевого потока и температуры теплоносителя любое изменение расхода топлива вызывает изменение расхода ,топочных газов, следовательно, нарушает,ся аэродинамический режим, что недопус,тимо.Условием стабилизации аэродинамического режима является подача из топки заданного расхода теплоносителя.Заданное значение расхода теплоносителя устанавливается на задатчике 32 вручную машинистом-оператором или автомати,чески контуром стабилизации аэродинамического режима (не показан). В регуляторе 38 расхода теплоносителя заданное значение расхода теплоносителя сравнивается с текущим значением расхода теп. лоносителя, поступающим от преобразователя 37, вход которого соединен с датчиком 36 динамического давления теплоносителя, и в зависимости от величины отклонения регулятор 38 вырабатывает корректирующую добавку на заданный расход воздуха на вторичное разбавление, т, е.выход регулятора 38 подключен на вход регулятора 24 расхода вторичного воздуха.В соответствии с новым заданным значением регулятор 24 изменяет расход воздуха на вторичное разбавление, в результате чего восстанавливается заданный расход теплоносителя.Преимуществом системы управления является то, что в результате работы контуров стабилизации температуры и контура стабилизации расхода теплоносителя в системе не возникают автоколебания.77 ример. Допустим, что температура газопылевого потока за помольным агрегатом уменьшилась. В соответствии с величиной отклонения регулятор 29 корректирует заданное значение регулятору 34 температуры теплоносителя, который в свою очередь вырабатывает корректирующую добавку на увеличение расхода топлива., поступающую на сумматор 4. Новое заданное значение расхода топлива отрабатывается регулятором 5 расхода топлива. Одновременно пропорционально новому заданному значению расхода топлива регулятор 12 увеличивает подачу воздуха на горение, а регулятор 18 увеличивает подачу воздуха на первичное разбавление.Работа регуляторов 5, 12 и 18 приводит к повышению температуры теплоносителя и одновременно к повышению расхода теплоносителя,20 25 30 35 40 45 50 По сигналу от регулятора 38 регулятор 24 уменьшает подачу воздуха на вторичное разбавление, что в свою очередь повышает температуру теплоносителя, т. е, знаки воздействий контуров стабилизации температуры и контура стабилизации разрежения совпадают.Настройкой коэффициентов ПИ-законов регулирования добиваются быстрого затухания переходных процессов.Система позволяет уменьшить колебания влажности и тонкости помола готового продукта. Система автоматического управления процессом измельчения и сушки материала в помольном агрегате, содержагцая регулятор расхода топлива с исполнительным механизмом регулирующего органа подачи топлива, датчик расхода топлива, подключенный к первому входу регулятора расхода топлива, задатчик расхода топлива, сумматор, выход которого соединен с вторым входом регулятора расхода топлива, датчик температуры теплоносителя на входе в помольный агрегат, датчик расхода измельчаемого материала, датчик и задатчик температуры газопылевого потока на выходе помольного агрегата, отличавцаяся тем, что,целью повышения качества управления, она снабжена регулятором температуры газопылевого потока на выходе помольного агрегата, вычислчтельным блоком, первым, вторым, третим и четвертым преобразователями, регулятором расхода воздуха на горение, датчиком давления воздуха на горение, исполнительным механизмом регулирующего органа расхода воздуха на горение, регулятором расхода воздуха на первичное разбавление, датчиком давления расхода воздуха на первичное разбавление, исполнительным механизмом регулирующего органа расхода воздуха на первичное разбавление, регулятором расхода воздуха на вторичное разбавление, датчиком давления воздуха на вторичное разбавление, исполнительным механизмом регулирующего органа расхода воздуха на вторичное разбавление, задатчиком расхода воздуха на вторичное разбавление, задатчиком расхода теплоносителя в помольный агрегат, датчиком давления теплоносителя, регулятором расхода теплоносителя в мельницу и регулятором температуры теплоносителя, причем выход датчика давления воздуха на горение соединен через первый преобразователь с первым входом регулятора расхода воздуха на горение, на второй вход которого подключен выход сумматора, выход регулятора расхода воздуха на горение соединен с исполнительным механизмом регулирующего органа расхода воздуха на горение, выход датчика давления воздуха1452582 Составитель В. АлекперовРедактор И. Горная Техред И. Верес Корректор В. ГирнякЗаказ 7 13/5 Тираж 544 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45Производственно. полиграфическое предприятие,г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на первичное разбавление соединен через второй преобразователь с первым входом регулятора расхода воздуха на первичное разбавление, на второй вход которого подключен выход сумматора, выход регу лятора расхода воздуха на первичное разбавление соединен с исполнительным механизмом регулирующего органа расхода воздуха на первичное разбавление, выход датчика давления воздуха на вторичное разбавление соединен через третий преобразователь с первым входом регулятора расхода воздуха на вторичное разбавление, на второй и третий входы которого подключены соответственно выходы задатчика расхода воздуха на вторичное разбавле ние и регулятора расхода теплоносителя, входы которого соединены с выходами четвертого преобразователя и задатчика расхода теплоносителя на входе в помольный агрегат, вход четвертого преобразователя соединен с выходом датчика давления теп лоносителя, выход регулятора расхода воздуха на вторичное разбавление соединен с исполнительным механизмом регулирующего органа расхода воздуха на вторичное разбавление, выходы датчика и задатчика температуры газопылевого потока на выходе из помольного агрегата соединены с входами регулятора температуры, выход которого подключен на первый вход регулятора температуры теплоносителя на входе в помольный агрегат, выходы задатчика температуры газопылевого потока, датчика расхода измельчаемого материала и задатчика расхода теплоносителя соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами вычислительного блока, выход которого подключен на второй вход регулятора температуры теплоносителя на входе в помольный агрегат, третий вход которого соединен с выходом датчика температуры теплоносителя,а выход регулятора температуры теплоносителя на входе в помольный агрегат соединен с первым входом сумматора, на второй вход которого подключен выход задатчика расхода топлива.