Система автоматического регулирования процесса обжига во вращающейся печи

.ский и проектно-конструкторскийинститут по автоматизации предприятий промышленности .строительныхматериалов(54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБЖИГА ВОВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ, оснащенной колос-:никовым холодильником, включающаядатчик и .задатчик вращающего моментапривода печи и датчик и задатчиксреднего размера гранул клинкера,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения качества регулирования, она снабжена датчиком и задатчиком среднего размера кристалловалита в клинкере, датчиком и задатчиком содержания алита в клинкере,датчиком и задатчиком содержаниясвОбодной окиси кальция в клинкере,датчиком давления воздуха под решеткой колосникового холодильника, задатчиком плотности клинкера, задат-.чиком скорости вращения печи, дат"чиком расхода воздуха общего дутья,блоком деления, четырьмя блокамисуммирования, шестью блоками вычитания, компаратором и селектором, причем датчик и задатчик среднего размера кристаллов алита в клинкересоединены с первым и вторым входамипервого блока вычитания, выход первого блока вычитания соединен с.первым входом первого блока суммир тельдетельство СССР19/00, 1978.тельство СССР15/18, 1977 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙОПИСАНИЕ вания, второй вход первого блока суммирования соединен с выходом задатчика содержания алита в клинкере, выход первого блока суммирования соединен с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с датчиком содержания алита в клинкере, выход второго блока вычитания соединен с первым входом селектора, первый и второйвходы третьего блока вычитания соединены с датчиком и задатчиком содержания свободной окиси кальция в клинкере, выход третьего блока вычитания подключен к входу компа" ратора и к второму входу селектора, выхо) компаратора соединен с третьим входом селектора, выход которого подключен к первому входу второго блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика среднего размера гранул клинкера выход второго блока суммирования соединен с первым входом четвертого блока вычитания, второй вход которого соединен с датчиком среднего размера гранул клинкера, выход четвертого блока вычитания подключен к первому входу третьего блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика плотности клинкера, выход третьего блока суммирования соединен с первым входом пятого блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока деления, первый вход блока деления соединен с датчиком давления воздуха под решеткой колосникового холодильника, второй вход блока деления соединен с датчиком расхода воздуха общего дутья, выход пятого, блока вычитания подключен к первому входу четвертого блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика вращающего момента привода печи, выход четвертого блока суммирования соединен с первым1100482 30 40 входом шестого блока вычитания,второй вход которого соединен с дат-чиком вращающего момента привода Изобретение относится к производству строительных материалов и можетбыть использовано в цементной промышленности, а точнее для регулирования процесса сырьевой смеси во вра- щающейся печи, оснащенной колосниковым холодильником.Известно устройство для автоматического управления процессом обжигаво вращающейся печи, включающеедатчик среднего размера гранул 10клинкера, который подключен черезпреобразователь к регулятору геометрического размера факела 1 3.Недостатком данного устройстваявляется низкая точность управления,поскольку оно учитывает толькоколичество передаваемого материалутепла, которое зависит от разноститемператур материала и газа, и неучитывает тепла от поверхности контакта газа с материалом и материала 20с футеровкой, а также скорости продвижения материала вдоль печи.Наиболее близкой по техническойсущности к предлагаемой являетсясистема автоматического регулирования процессом обжига во вращающейсяпечи, оснащенной колосниковым холодильником, включающая датчик и за"датчик вращающего момента приводапечи, датчик и эадатчик среднегоразмера гранул клинкера 23.Недостатком данной системы является то, что она измеряет тольковращающий момент привода печи исредний размер гранул клинкера ине учитывает изменение в клинкересвободной окиси кальция и содержанияалита, от которых зависит качествоклинкера, так как зти величины наи-.более близко связаны с активностью. Цель изобретения - повышение ка- .чества регулирования.Цель достигается тем, что системаавтоматического регулирования процессом обжига во вращающейся печи, 45оснащенной колосниковым холодильником, включающая датчик и эадатчикмомента привода печи, датчик и задатчик среднего размера гранулклинкера, снабжена датчиком и задатиком среднего размера кристалловчикталита в клинкере, датчиком и задачиком содержания алита в клинкере,печи, выход шестого блока вычитаниясоединен с эадатчиком скорости вращения печидатчиком и задатчиком содержаниясвободной окиси кальция в клинкере,датчик давления воздуха под решеткойколосникового холодильника, задатчиком плотности клинкера, задатчикомскорости вращения печи, датчикомрасхода воздуха общего дутья, блокомделения, четырьмя блоками суммирования, шестью блоками вычитания, компаратором и селектором, причем датчик и задатчик среднего размеракристаллов алита в клинкере соединены с первым и вторым входами первогоблока вычитания, выход первого блока вычитания соединен с первым входом первого блока суммирования, второй вход первого блока суммированиясоединен с выходом задатчика содержания алита в клинкере, выход первого блока суммирования соединен спервым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединенс датчиком содержания алита в клинкере, выход второго блока вычитаниясоединен с первым входом селектора,первый и второй входы третьего блокавычитания соединены с датчиком изадатчиком содержания свободной окиси кальция в клинкере, выход третьего блока вычитания подключен к входукомпаратора и к второму входу селектора, выход компаратора соединенс третьим входом селектора, выходкоторого подключен к первому входувторого блока суммирования, второйвход которого соединен с выходомзадатчика среднего размера гранулклинкера, выход второго блока суммирования соединен с первым входомчетвертого блока вычитания, Второйвход которого соединен с датчикомсреднего размера гранул клинкера,выход четвертого блока вычитанияподключен к первому входу третьегоблока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчикаплотности клинкера, выход третьегоблока суммирования соединен с первымвходом пятого блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока деления, первый вход блока деления соединен с датчиком давления воздуха под решеткой колосникового холодильника, второй входблока делений соединен с датчикомрасхода воздуха общего дутья, выходпятого блока вычитания подключен к первому входу четвертого блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика вращающего момента привода печи, выход четвертого блока суммирования соеди-. нен с первым входом шестого блока вычитания, второй вход которого соединен с датчиком вращающего момента привода печи, выход шестого блока вычитания соединен с задатчиком скорости вращения печи.Сущность изобретения состоит в применении каскадного регулирования .процесса обжига клинкера по влияющим на качество клинкера промежуточным: параметрам; среднему размеру кристаллов алита, содержанию алита в клинкере, содержанию свободной окиси .кальция в клинкере, размеру гранул клинкера, насыпной плотности клинкера и вращающийся момент привода печи, причем первый иэ них наиболее тесно связан с качеством (активностью) клинкера. Однако для его изме- . рения требуется больше времени, чем для измерения остальных перечисленных параметров, иэ которых каждый .,последующий меньше предыдущего влияет на качество клинкера, но имеет меньшее запаздывание в канале измерения, а именно: средний размер кристаллов алита 5-6 ч, содержание алита в клинкере 2-3 ч, содержание свободной окиси кальция в клинкере 2-3 ч, размер гранул клинкера 40- 60 .мин, насыпная плотность клинкера 20-30 мин, вращающий момент приводапечи - секунды.С учетом этого система построена . таким образом, чтобы управлять процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи с помощью самого быстродействующего параметра, корректируя .задание на него менее быстродей-, ствующим, но имеющим более тесную связьс качеством (активностью) клинкера, в свою очередь задание каждого последующего промежуточного параметра корректируется по тому же принципу.На чертеже изображена система регулирования процесса обжига во вращающейся печи, оснащенной колосниковым холодильником.Система содержит вращающуюсяпечь 1, колосниковый холодильник 2, датчик содержания свободной окиси кальция в клинкере 3, датчик среднего размера кристаллов алита в клин-. кере 4, датчик содержания алита в клинкере 5, датчик среднего размера гранул в клинкере б, датчик давления воздуха под решеткой 7 колосникового холодильника 2, датчик расхода воздуха общего дутья 8, блок деления 9, датчик вращающего момента 10 привода печи 1, задатчик 11 скорости вращения печи 1, блоки вычитания 12 - 17, блоки суммирования18 - 21, селектор 22, компаратор 23,,задатчик 24 содержания свободнойокиси кальция в клинкере, эадатчик 5 25 среднего размера кристаллов,алита в клинкере, задатчик 26 содержания алита в .клинкере, задатчик27 среднего размера гранул, эадатчик 28 плотности клинкера и задатчик 10 29 вращающего момента привода печи.Датчик среднего размера кристаллов алита в клинкере 4 соединен с"вычитаемым" входом первого блокавычитания 12. "Уменьшаемый" вход 15 первого блока вычитания 12 соединенс эадатчиком 25. Выход первого блока вычитания 12 соединен с первымвходом первого блока суммирования18. Второй вход первого блока сум мирования 18 соединен со входомэадатчика 26. Выход первого блокасуммирования 18 соединен с "уменьшаемым" входом второго блока вычитания 13. "Вычитаемый" вход второго 75 блока вычитания 13 соединен сдатчиком содержания алита в клинкере 5. Выход второго блока вычитания13 соединен с первым входом селектора 22. "Уменьшемый" вход третьегоблока вычитания 14 соединен с датчи-,ком содержания свободной окиси кальция в клинкере 3. "Вычитаемыйф входтретьего блока вычитания 14 соединен с выходом задатчика 24. Выходтретьего блока вычитания 14 соединенсо входом компаратора 23 и с вторымвходом селектора 22. Выход компаратора 23 соединен с третьим входомселектора 22.Выход селектора 22соединен с первым входом второго40 блока суммирования 19Второй входвторого блока суммирования 19 соединен с выходом эадатчика 27. Выходвторого блока суммирования 19 соединен с "вычитаемым" входом четвертого 45 блока вычитания 15. "Уменьшаемый"вход четвертого блока вычитания 15соединен с датчиком среднего размерагранул клинкера б. Выход четвертогоблока вычитания 15 соединен с первымвходом третьего блока суммирования20 Второй вход третьего, блока суммирования 20 соединен с выходомпятого задатчика 28Выход третьегоблока суммирования 20 соединен с"вычитаемым" ход поо барохавычитания 16. "Уменьшаемый" входпятого блока вычитания 16 соединенс выходом бЛока деления 9. "Делимый"вход блока деления 9 соединен с датчиком давления воздуха под реаеткой 60 7 колосникового холодильника 2.Вход "делителя" блока деления 9 соединен с датчиком расхода воздухаобщего дутья 8. Выход пятого блокавычитания 16 соединен с первым входом 65 четвертого блока суммирования 21,Разность измеренного и заданногозначений среднего размера кристалловалита в клинкере подается напервыйвход первого блока суммирования 18,где алгебраически суммируется ссигналом, подаваемым на второй входпервого блока суммирования 18 отзадатчика 26. На задатчике 26 выставляется задание на содержание алитав клинкере. Таким образом, на первомблоке суммирования 18 происходиткорректирование задания на содержание алита в клинкере по среднемуразмеру кристаллов алита в клинкере,так как средний размер кристаллов .45алита в клинкере прямо пропорционально зависит от количества жидкойфазы в зоне спекания вращающейсяпечи, как и содержание алита вклинкереОднако средний размеркристаллов алита в клинкере является наиболее точным параметром для.управления качеством клинкера, посравнению с содержанием алита вклинкере, кроме того, время, требуе.мое для измерения среднего размеракристаллов алита в клинкере, большевремени, требуемого для измерениясодержания алита в клинкере, и состтавляет 5-6 ч, тогда как время,требуемое для измерения содержанияалита в клинкере, составляет 2-3 ч.Вследствие этого задание на содержание алита в клинкере корректируетсяпо среднему размеру кристаллов алитав клинкере. 65 Второй вход четвертого блока суммирования 21 соединен с выходом задатчика 29, Выход четвертого блока суммирования соединен с "вычитае" мым" входом шестого блока вычитания 17. "Уменьшаемый" вход шестого блока вычитания 17 соединен с датчиком вращающего момента 10 привода печи 1. Выход шестого блока вычитания 17 соединен с задатчиком 11 скорости вращения печи 1,Система работает следующим образом.Сигнал с датчика среднего размера кристаллов алита в клинкере 4 поступает на "вычитаемый" вход первого блока вычитания 12, на "умень- шаемый" вход которого подается сигнал с задатчика 25, где выставляется задание на средний размер кристаллов алита в клинкере, соответствующее максимуму активности клинкера, так как зависимость активности клинкера отсреднегд размера кристаллов алита в клинкере имеет экстремальный характер и, следовательно, всякое отклонение измерен-. ного среднего размера кристаллов алита в клинкере от заданного значения ведет к уменьшению активности, т.е.качества клинкера. 102030 Сигнал с выхода первого блокасуммирования 18 подается на "уменьшаемый" вход второго блока вычитания 13, на "вычитаемый" вход которого подается сигнал с датчика содержания алита в клинкере 5. Сигнал,соответствующий разности измеренногои заданного значений содержанияалита в клинкере, подается на первыйвход селектора 22,Сигнал с датчика содержания свободной окиси кальция в клинкере подается на "уменьшаемый" вход третьего блока вычитания 14,на "ьычитаемый"вход которого подается сигнал сзадатчика 24, где выставляется задание на верхний предел содержания свободной окиси кальция в клинкере.Сигнал, соответствующий разностиизмеренного и допустимого значенийсодержания свободной окиси кальцияв клинкере, падается с выхОда третьего блока вычитания 14 на второйвход селектора 22 и на вход компаратора 23,Сигнал с компаратора 23 подаетсяна третий вход селектора 22.На компараторе 23 входной сигнал анализируется и, если входной сигналположительный, то на селектор 22сигнал не подается и с выхода селектора 22 снимается сигнал, равныйсигналу, который подается на второйвход селектора 22. Если входнойсигнал на компараторе 23, отрицательный, т.е. содержание свободной окисикальция в клинкере меньше верхнегопредела, то на селектор. 22 поступаетсигнал с выхода компаратора 23, в ре-зультате чего с выхода селектора 22снимается сигнал, равный сигналуна перьом входе селектора 22В системе содержания свободной.окиси кальция в клинкере имеет прио"ритет, так как от содержания ее вклинкере зависит прочность клинкераи поэтому на ее верхний предел накладываются жесткие ограничения.Время, требуемое для измерениясодержания свободной окиси кальцияв клинкере, составляет. около 2-3 ч.С выхода селектора 22 сигнал подается на первый вход второго блокасуммирования 19, где он алгебраически суммируется с сигналом, которыйпоступает на второй вход этого жеблока суммирования 19 с задатчика27, где выставляется заданиена размер гранул клинкера.Таким образом, .на втором блокесуммирования 19 происходит коррек. -тирование задания на, размер гранулклинкера либо по содержанию свободной окиси кальция в клинкере, либопо содержанию алита в клинкере.Содержание алита в клинкере,содержание свободной окиси кальцияв клинкере и размер гранул клинкеразависят от количества жидкой фазы в зоне спекания вращающейся печи, но размер гранул клинкера является более оперативным параметром (время, требуемое для измерения размера гранул клинкера составляет около 1 ч). Поэтому задание на размер гранул клинкера корректируется либо по содержанию свободной окиси кальция в клинкере, либо по содержанию алита в клинкере. 10Сигнал с выхода второго сумматора 19 подается на "вычитаемый" вхбд четвертого блока вычитания .15, на "уменьшаемый" вход которого подается сигнал с датчика размера гранул 15 клинкера 6 Сигнал, соответствующий разности измеренного и заданного значений размера гранул клинкера подается на первый, вход третьего блока суммирования 20, где он алгебраически суммируется с сигналом, подаваемым с эадатчика 28 на второй вход третьего блока суммирования 20. На задатчике 28 выставляется задание на насыпную плотность клинкера. Таким образом, на третьем блоке суммирования 20 происходит корректирование задания на насыпную плотность клинкера по размеру гранул клинкера. Время, требуемое для измерений насыпной плотности клинкера, З 0 составляет 20-30 мин. Сигнал с третьего блока суммирования 20 подается на "вычитаемый" вход пятого блока вычитания 16, на "уменьшаемый" вход которого подается сигнал с бло ка деления 9. На "делимый" вход блока деления 9 подается сигнал с датчика давления возДуха под решеткой 7 колосникового холодильника 2. На вход 1 делителя" блока деления 9 40 подается сигнал с датчика расхода воздуха общего дутья 8. Сигнал, снимаемый с блока деления 9, соответствует значению насыгной плотности клинкера.С выхода пятого вычитания 16 сигнал соответствующий разности между измеренными и допустимыми значениями насыпной плотности, подается на первый вход четвертого бло" ка суммирования 21, где он алгебраически суммируется с сигналом, поступающим с шестого задатчика 29 навторой вход блока суммирования 21. На шестом задатчике 29 выставляется задание на вращающий момент привода печи 1. Таким образом, на четвертом блоке суммирования происходит корректирование задания на вращающий момент привода печи 1 по насыпцой плотности клинкера.Сигнал с выхода четвертого блока суммирования 21 подается на "вычитаемый" вход шестого блока вычитания 17, на "уменьшаемый" вход которого подается сигнал с датчика вращающего момента 10 привода печи 1.Сигнал, соответствующий разности между измеренным и допустимым значениями вращающего момента привода печи 1, снимается с выхода шестого блока вычитания 17 и подается на задатчик 11 скорости вращения печи 1.За счет использования в качестве стабилизируемого параметра размера кристаллов алита, непосредственно связанного с качеством (активностью) клинкера, и применения каскадного регулирования с использованием промежуточных параметров, каждый из которых лучше предыдущего связан с качеством клинкера, но имеет большее запаздывание в канале из- мерения, система позволяет повысить активность клинкера на Зкг/см (для цемента марки 400).тор Ю.макаренко писное акаэ 45 атент" Филиал П ород,.ул. Проектная 32НИИПИпо де13035 осудар м изоб Москва ира вен тен Ж5 ог й и митета СССРкрытийскаЯ наб., д,4Рауюг У