Способ автоматического управления процессом конвективной сушки материалов

(57) Изобретен скому управле метрами про материалов и и управления. Дл деляют значе подведенного чины измеренн выходе и" суши значению корр рифере. 2 табл й инст 8,О УПРАВКТИ ВНОЙ полученной веия температуры из суши личины сушиль ровку рНед ляют корректио способа являинамические хакак объекта им внутренние щения, что снироцессом сушется то, рактер управле динами жает то ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство ССМ 1451504, кл. Р 26 В 21/06, 198(54) СПОСО 6 АВТОМАТИЧЕСКОЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНВЕСУШКИ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к способам автоматического управления технологическими параметрами процесса конвективной сушки материалов,Известен способ автоматического управления процессом сушки материала путем стабилизации температуры в сушильном объекте изменением подачи влажного материала при ее увеличении. Недостатками известного технического реше,ния являются отсу-ствие системы управления расходом сушильного агента и отсутствие учета возмущений по влажности поступающего и высушенного материала. Данные недостатки снижают точность управления процессом сушки материалов.Наиболее близким к про)слагаемому техническому решению является способ автоматического управления процессом конвективной сушки материалов путем стабилизации температуры сушильного агента при ее отклонении, изменении расхо- да пара, поступающего в калорифер, и.расхода воздуха, поступающего в камеру, измерения влажности материала на выходе ие относится к автоматичению технологическими парацесса конвективной сушки оэволяет повысить точность я этого дополнительно опрение отклонения количества тепла и по отношению велиой влажности материала на льной камеры к полученному ектируют расход пара в кало ил. лки и по отношениюк величине отклоненого агента осуществсхода пара,остатком известногчто не учитываются дистики сушилкиния и связанные с зтеские связи и возмучность управления п Предлагаемый способ автоматического управления процессом конвективной сушки материалов устраняет отмеченные недостатки и является усовершенствованием способа по авт.св, М 1451504.Цель изобретения - повышение точности управления,Поставленная цель достигается тем, чтов способе дополнительно определяют значение отклонения количества подведенного тепла от заданного и по отношению величины измеренной влажности материала на выходе иэ сушильной камеры к полученному значению корректируют расход пара,, Лапласу ота на выходе 5 На фиг.1 представлена блок-схема системы автоматического управления процессом конвективной сушки материалов; на фиг.2 - структурная схема системы.Система содержит обьект управления - 5 сушильную камеру 1, в которой происходит процесс конвективной сушки, калорифер 2, вентилгтор 3, транспортирующее устройство для подачи влажного материала 4 в су-шильную камеру 1, датчики 5-7 10 соответственно расхода и температуры воздуха, поступающего в сушильную камеру 1, и конечной влажности высушенного материала на выходе из сушильной камеры 1, задатчики 8-10 соответственно расхода 15 и температуры воздуха и конечной влажно-сти материала, регуляторы 11-13, состоящие из элементов 14-16 сравнения и управляющих блоков 17-19, исполнительные механизмы 20 - 22 с регулирующими ор ганами, расположенными соответственно на линиях подачи пара, воздуха в калорифер 2 и влажного материала в сушильную камеру 1, блоки 23 - 24 реализации обратных динамических моделей обьекта по 25 соответствующим каналам управления, суммирующие блоки 25 - 27 и корректирующий блок 28.Стабилизация температуры, расхода воздуха и конечной влажности высушенно го материала осуществляется по традиционной схеме стабилизации одного параметра. Однако локальные системы стабилизации отдельных параметров процесса сушки (температуры и расхода воздуха, поступаю щего в сушильную камеру, и конечной влажности материала) не обеспечивают высокой точности регулирования, так ка, чеучитываются динамические свойства сушильной камеры как обьекта управления по различным 40ка алам управления и влияние внутренних обратных связей.Так, например, передаточная функция, связывающая отклонение влажности мате-, риалов ЬФ/д с изменением температуры 45 воздуха Ьтс, имеет видЬЧЧ Я Ь 11 с Б +Тс В 1где ЬЩЯ) - изображение поклонения влажности материал О из сушильной камеры;Ьс(Я) - изображение по Лапласу отклонения температуры воздуха, поступающего в сушильную камеру;й 1 - коэффициент, учитывающий изме нение в скорости сушки при изменении температуры воздуха, йоступающего в сушильную камеру, 1/град;Тс - постоянная времени, характеризующая инерционность процесса сушки, завися щая от свойств высушиваемого материала, мин;ЧЧо.с.ц(5) - передаточная функция внутренней обратной связи; Я - оператор Лапласа. В соответствии со структурной схемой (фиг.2) передаточная функция Ко.с.й о.с.й(2) где Ко.с.ц - коэффициент усиления 1 разомкнутого контура, причемКо.с.и = Ь 2 Оо Кг, (3) где Ь 2 - коэффициент, учитывающий изменение в скорости сушки при изменении влагосодержания воздуха, поступающего в сушильную камеру;Оо - масса высушиваемого материала в абсолютно сухом состоянии, кг; К 2 - коэффициент усиления, г/кг, Учиты ая выражения (2) и (3), передаточная функция (1) принимает вид где Тс= Тс + Ко.с.я (5) Из приведенных зависимостей, используемых в способе, не видна динамическая связь между изменением влажности материала на выходе из сушилки при изменении количества тепла, подаваемого на сушку. Передаточная функция, связывающая отклонение влажности материала на выходе из сушилки с отклонением в подаче тепла Ь О, имеет видью/ я п 1х 1 (6)Щ)- и Б - Г%-.тР 1 ттвт; где Ь С 1(3) - иэображение по Лапласу отклонения в подаче тепла (изменение расхода пара в калорифере); К; - коэффициент усиления, г град/кДж; Тв, Ть - постоянные времени, характеризующие инерционные свойства процесса сушки, зависящие от подачи сушильного агента и количества тепла на сушку, мин.Передаточные функции (4) и (6) используют в предлагаемом техническом рещении.Предлагаемая система, реализующая способ, работает следующим образом.Сигнал от датчика 7 конечной влажности материала поступает на элемент сравнения 16 регулятора влажности материала 13, на второй вход которого поступает сигнал от задатчикэ 10 конечной влажности материала; На элементе сравнения 16 эти два сигнала сравниваются и определяется их разность, т.е.ЛЯц = Яц( т)-Яц.зад, ( ) где Юц( 7) - текущее значение конечной влажности материала9/ц,зад - заданное значение конечной влажности материала.Если величина ЛИц:Яц, где ЛЯц - величина, характеризующая точность управления, то сигнал, пропорциональный величине ЛМ/ц, поступает на управляющий блок 19 регулятора влажности-материала 13, где в соответствии, с выбранным алгоритмом управления (нэйример, изодромным) вырабатывает управляющий сигнал, поступающий на исполнительный механизм 22.Если величина ЛЯцЛЮ/ц то с элемента сравнения 16 регулятора влажности 13 сигнал, пропорциональный величине Л Яц, поступает одновременно на управляющий блок 19 регулятора влажности 13 и на блоки реализации обрэтньх динамических моделей 23 и 24. Блок реализации обратной динамической модели 23 осуществляет на основании выражения (4) определение Лтс по 1 с(Я) =Лиц(Я)1, (8) где выражение в квадратных скобках есть обратная передаточная функция сушильной камеры по каналу "изменение температуры сушильного агента - изменение конечной влажности материала",Блок реализации обратной динамической модели 24 осуществляет на основании выражения (6) определениет э+1 ть 3+1 о(э)=фц(з)ь к Ъ(9) где выражение в квадратных скобках есть обратная передаточная функция сушильной камеры по каналу "изменение подачи тепла (расхода пара в калорифер) - изменение ко: нечной влажности материала",В блоках реализации обратных динамических моделей 23 и 24 реализуются следующие функции: определяется изображение по Лапласу значения Лиц, которое поступает на блоки 23 и 24 от элемента сравнения 16 регулятора 13; вычисляются в соответствии с выражением (8) в блоке 23 изображение по Лапласу отклонения значения температуры воздуха, поступающего в сушильную камеру Лтс(Я), и в блоке 24 в соответствии с выражением (9), изображение по Лапласу отклонения изменения в подаче тепла ЛО(Я); определяются значения отклонения температуры воздуха тс, поступающего в сушильную камеру, в блоке 23, а в блоке 24 значение отклонения в подаче тепЛО путем обратного преобразования по ла Лапласу от значений соответственно Ьс ;и ЛО(5),С выхода блока реализации обратнойдинамической модели объекта 23 на первый5 вход суммирующего блока 25 поступаетсигнал, пропорциональный значению отклонения температуры воздуха Лтс, поступающето в сушильную камеру 1,вычисленный с учетом динамических10 свойств сушилки по данному каналу и влияния внутренних обратных связей. Одновременно на второй вход суммирующегоблока 25 поступает сигнал, пропорциональный "рассогласованию между текущим зна 15 чениемтемпературы воздуха,поступающего в сушильную камеру, . тс( г)и заданным значением тзад, т.е. величина,пропорциональная разности 1 с( т ) - тз,д,Л тс 1 = тс( Ю) - тзад (10)20 с элемента сравнения 15 регулятора температуры 12.Вблоке 25 величины Лтс 1 и Ьссуммируются алгебраически и вычисляется их разность:25 Е 1= Лтс 1- Л 1 с, (11)Одновременно с выхода блока реализации обратной динамической модели обьекта 24 на первый вход суммирующего блока26 поступает сигнал, пропорциональный30. значению отклонения в подаче тепла ЛО,вычисленный с учетом динамическихсвойств объекта "изменение подачи тепла -изменение конечной влажности материала"и влияния внутренних обратных связей. Навторой вход суммирующего блока 26 поступает сигнал, пропорциональный управляющему значению, соответствующийтекущему значению Л 01 изменения в подаче тепла (пара) в калорифер, с блока управ 40 ления 18 регулятора температуры 12. Вблоке 26 происходит алгебраическое суммирование этих двух сигналов и определяетсяих разность:Е 2 = Л 01- ЛО, (12)45 Нэ первый и второй входы суммирую- .щего блока 27 поступают соответственносигнал Е 1 с выхода суммирующего блока 25,пропорциональный разности (11) и учитывающий динамику объекта по каналу "изменение температуры сушильного агента -изменение конечной влажности материала"и внутренние обратные связи, и сигнал Е 2 свйхода суммирующего блока 26, пропорциональный разности (12) и учитывающий ди-намику объекта по каналу "изменениеподачи тепла (пара) в калорифер - изменение конечной влажности материала". В суммирующем блоке 27 эти двэ сигнала1714312 Таблица 1 Таблица редлагаемый спо Известный способ зовый обьек казате Нижняя Верхняя Нижняя Верхизона зона зона зона Нижнязона Ве зона 6,9 Наксимальное перерегулирование (по температуре воздуха наовходе в зону), С 8 1,вания:,с очность рег т 0,4 0,5 25 температ по влажно нала 3 ма+110 +0 5 1,+О Р еЧисло колебаний завремя Регулирования,шт алгебраически суммируются с учетом своих знаков) и определяется их разность;Е- Е 1- Е 2, (13) которая поступает на вход корректирующего блока 28, где вырабатывается корректирующий сигнал, пропорциональный величине и знаку Е, и поступает на управляющий блок 18 регулятора температуры 12, корректируя управляющий сигнал ЛО 1 в блоке 18, выход которого связан с исполнительным механизмом 20, расположенным на линии подачи пара в калорифер 2.Таким образом, предлагаемый способ автоматического управления процессом конвективной сушки материалов и система, реализующая предлагаемый способ, позволяет учитывать динамику объекта управления как по каналу "изменение температуры сушильного агента, поступающего в сушильную камеру - изменение конечной влажности материала", так и динамику и Реня Регулирования,ин 16,внутренние обратные связи по каналу "изменение подачи тепла (пара) в калорифер - изучение конечной влажности материала" и соответственно корректировать расход па ра в калорифер.Качественные показатели регулирования представлены в табл,2.Как видно иэ табл.2, все качественныепоказатели регулирования улучшены по 10 сравнению с известным.Формула изобретения Способ автоматического управленияпроцессом конвективной сушки материалов по авт,св. М 1451504, о т л и ч а ю щ и й с я 15 тем, что, с целью повышения точности управления, дополнительно определяют значение отклонения количества подведенного тепла от заданного и по отношению величины измеренной влажности материала на вы ходе иэ сушильной камеры к полученномузначению корректируют расход пара.1714312 Редактор И,Ванюшки Кундрик орр арина, 101 зводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгор акаэ 680 ВНИИПИ Г Составитель. В,АнуфриТехред М,Моргентал Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5