Устройство для автоматического управления процессом термообработки материалов в установке со встречными струями

(19) (3) 51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ с исп жидко ОсуддРственный кОмитет сссРПО ДЕЛдМ ИЗОБРЕТЕНий И ОТНРЫТИй Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова(56) Авторское свидетельство СССР У 1071906, кл . Р 26 В 25/22, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТЕРМООБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ В УСТАНОВКЕ СО ВСТРЕЧНЫМИ СТРУЯМИ по авт.св. В 1071906, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыщения надежности работы установки, снабженной узлом подачи жидкости, оно дополнительно содержит вторые задатчик, сумматор и диодный блок, регулятор снижения концентрации поступающего на суи)ку материала и исполнительный механизм подачи жидкости, причем второй сумматор с подключенными к нему вторым задатчиком и первым диодным блоком через второй диодный блок соединен с регулятором снижения концентрации поступающего материала, связаннымолкительным механизмом подачи1 1173Изобретение относится к устройствам управления процессом термообработки жидких, пастообразных и твердых дисперсных материалов в установках со встречными струями и 5может найти нрименение в химической,пищевой, строитейьной и других отраслях промьпппенности и являетсядополнительным к основномуавт.св. У 1071906. 10Цель изобрет.ения - повышениенадежности установки со встречнымиструями, снабженной узлом подачижидкости.На чертеже представлена блоксхема, реализующая устройство автоматического управления в сушильнойустановке, использующей эффектвстречных струй.Блок-схема управления содержит 20объект управления - установку совстречными струями, предназначенную для сушки материала и состоящуюиз центральной разгонной трубы 1,левой и правой периферийных разгонных труб 2, причем торцы разгонныхтруб соединены сеткой 3, регулируемый питатель 4 (исполнительный механизм), установленный на линии подачи материала, подлежащего термООбра- ЗОботке, левого и правого патрубков 5,заслонки 6, отводной магистрали 7,циклона 8 и переключателя 9 потока,исполнительного механизма 10 налинии подачи жидкости (воды) и устройство управления, включающее датчик 11 давления; установленный наразгонной трубе 1, датчик 12 давления, установленный на отводной магистрали тракта транспортируемого 4 Оматериала, первый 13 и второй 14сумматоры, первый 15 и второй 16задатчики, первый 17 и второй 18диодные блоки, регулятор 19 расходаматериала, датчик 20 расхода теплоно.45сеятеля, корректор 21, регулятор 22снижения концентрации поступающегоматериала,1Система управления работает следующим образом. 50Теплоноситель подают через периферийные разгонные трубы 2 и центральную разгонную трубу 1 того же диамет-,ра к зонам соударения струй, образованным торцами труб 1 и 2, выход 55из которых ограничен сетками 3.В центральную трубу 1 вводят инертную насадку (например, алюминиевые 141 2шарики диаметром 2,5 мм) и заставляют циркулировать из одной зоны встречи струй в другую эа счет периодического переключения газорас-пределительной заслонки 6, соединенной с одной стороны с (левым или правым) патрубками 5, а с другой - с отводной магистралью 7 и циклоном 8. В трубу 1 через регулируемый питатель 4 подают жидкий материал, подлежащий сушке. Материал, распыляемый форсункой, попадает на поверхность частиц инертной насадки, реверсивно циркулирующую между зонами встречи струй. Вывод насадки невозможен за счет наличия ограничительных сеток 3, имеющих размер ячеек меньший размера насадки. Высушенный на частицах материал за счет соударения частиц в зонах встречи струй измельчается, образуя газовэвесь, и выносится через патрубки 5 в циклон 8 мимо заслонки 6. Заслонка 6, приводимая в движение переключателем 9, может находиться в двух положениях: либо пропускать газовзвесь из левого патрубка 5 в отводную магистраль 7, либо пропускатьгазовзвесь из правого патрубка в магистраль 7. При соединении выводного левого патрубка 5 к отводной магистрали 7 соударение встречных струй происходит в межторцовом пространстве между левой периферийной раэгонной трубой 2 и центральной трубой 1.В случае, когда заслонка 6 соединяет правый патрубок 5 с отводной магистралью 7, соударение встречных струй происходит в межторцовом пространстве между правой разгоннойтрубой и центральной. При этом твердая фаза материала совместно с инерционной насадкой, расположенной в районе межторцового пространства между левой трубой 2 и трубой 1, ускоряется теплоносителем, проходящим по левой периферийнойтрубе и трубе 1, и направляетсяв зону встречи струй между правой трубой 2 и трубой 1. Сетки 3 предотвращают выброс в патрубки 5 крупных, недостаточно .высушенных диспергированных частиц. Насадка с материалом в зоне встречи струй совершает постепенное затухающее возвратно- поступательное движение. Когда ампли-, туда колебаний (отклонений частицот плоскости встречи струй) уменьшится до величины 1-3 диаметров разгонной трубы, что является мо - ментом прекращения активного тепломассообменного процесса в данной 5 зоне встречи струй, тогда с помощью переключателя 9 переключают потоки газа-теплоносителя из одной зоны встречи в другую. Момент переключения может быть выбран с определен в 10 ной частотой, диктуемой (задаваемой) переключателем 9.В процессе работы установки за счет изменения концентрации или состава компонентов материала, также 15 температурного режима обработки материала, обладающего, например, адгезионными свойствами, может происходить заваривание (шпакование) материала в горловине форсунки или на ограничительной сетке 3. Устройство, автоматически уменьшая подачу раствора через питатель 4, осуществляет ввод через исполнительный механизм 10 воды, снижая 25 концентрацию поступающего на сушку материала. Эта пониженная концентрация приводит к увлажнению и размягчению материала, осажденного на сетке или в патрубках 5, и обеспечи- З 0 вает возобновление нормального режима эксплуатации установки. Как только параметры по перепадам давления и расходам жидкости вернутся к заданным значениям, осуществляют35 перекрытие механизма 10 и полное открытие питателя 4, таким образом предотвращающая аварийную остановку установки.С помощью датчика 11 определяется 40 величина давления в трубе 1, которая зависит как от расхода (скоростного напора) теплоносителя, так и от величины гидравлического сопротивления участка за датчиком 11. Величина гидравлического сопротивления между датчиками 11 и 12 давления определяется в основном сопротивлением межторцового пространства между разгон- ными трубами и патрубком 5, завися щим от степени засорения материалом сетки 3, через которую проходит теплоноситель с высушенным материалом. ДаТчик 12 измеряет в отводной магистрали 7 давление, зависящее 55 как от величины расхода теплоносителя, так и от гидравлического сопро" тивления участка за датчиком 12. Поступая на сумматор 13, сигналы с датчиков 11 и 12 вычитаются один из другого. Величина разности этих двух сигналов зависит от расхода теплоносителя и гидравлического сопротивления межторцового пространст, - ва между разгонными трубами и патрубками 5. Так, например, при увеличении (уменьшении) расхода теплоносителя увеличивается (уменьшается) величина разности между сигналами с датчиков 11 и 12, а при увеличении (уменьшении) гидравлического сопротивления межторцового пространства, вызванного увеличением (уменьшением) степени засорения материалом сеток 3, увеличивается (уменьшается) величина разности сигналов между датчиками 11 и 12.Одновременно на первый сумматор 13 поступает с корректора 21 сигнал, соответствующий величине расхода теплоносителя, измеренного датчиком 20, установленным, например, за циклоном 8. Корректор 21, реализующий П-закон управления, получая сигнал датчика 20, усиливает его. Величина П-составляющей (усиления) корректора 21 определяется, исходя из условия равенства его выходного сигнала величине разности сигналов с датчиков 11 и 12 при работе установки со встречными струями в рабочем (не- аварийном) режиме, которая находится при наладке системы управления, Сигнал с корректора 21, поступая на первый сумматор 13, вычитается из сигнала с датчика 1 давления. Таким образом, величина алгебраической суммы сигналов от датчиков 11, 12 и корректора 21 зависит от степени засорения материалом сеток 3 и не зависит от величины расхода теплоносителя. Кроме того, на сумматор 12 заведен сигнал с первого задатчика 15, определяющий допустимый уровень степени засорения сеток. Этот сигнал с задатчика 15 вычитается из сигнала . датчика 11. Таким образом, сигнал с сумматора 13, определяемый разностью сигналов между сигналом с датчика 11 ,и сигналами с датчика 12, задатчика 15, корректора 21, определяет величину изменения степени засорения материалом сеток 3. Причем положительное значение сигнала первогосумматора, 13 говорит о величинепревьддения степени засорения сеток над допустимым уровнем, определенным сигналом с данного задатчика 13, а отрицательное значение сигнала -15 об отсутствии превьддения степени засорения сеток.Сигнал с первого сумматора 13 поступает на первый диодный блок 17. Этот блок пропускает на свой выход 1 О только величину положительного значения сигнала с первого сумматора, при отрицательном значении сигнал с сумматора 13 не пропускается блоком 17. Далее сигнал с блока 17 посту пает как на регулятор 19, отрабатывающий П-закон управления, заставляя его воздействовать на питатель 4, так и на вход второго сумматора 14. На сумматоре 14 сравнивается положив 20 тельный сигнал с диодного блока 17 с сигналом второго задатчика 16; об разующийся после сумматора 14 разнополярный сигнал поступает на второй диодный блок 18, который пропус кает на свой выход только величину положительного значения сигнала со второго сумматора 14, при отрицательном значении сигнал блоком 18 не пропускается, Далее сигнал с бло- ЗО ка 18 поступает на регулятор 22 снижения концентрации, отрабатывающий ПД-закон управления, заставляя его воздействовать на исполнительный механизм 10, изменяющий расход жидкости (воды), подаваемой во встречные стр и. Так, например, если засорение сеток 3 отсутствует или не превьдда - ет допустимый уровень, определенный40 первым задатчиком 15, то при увеличении (уменьшении) расхода теплоносителя, увеличивается (уменьшается) величина давления, воспринимаемая датчиками 11 и 12, увеличивается (уменьшается) величина сигнала с корректора 21, при этом величина с первого сумматора 13 остается неизменной или не превьддающей сигнал с эадатчика 15. При этом, изменение сигнала первого диодного блока 17 отсутствует, и регулятор 19 не меняет величину расхода, поступающего на установку материала. Со второго сумматора 14 поступает отрицательное значение сигнала, определяемое сигналом со второго задатчика 16. Величина сигнала задатчика 16 выбирается больше на 5-10 величины сигнала, поступающего с первого задатчнка 15, и определяется предельно. допустимым значением величины перепада давления между датчиками 11 и 12, которое по технологическому регламенту кратковременно допустимо. При этом изменение выходного сигнала для регулятора 22 отсутствует. Последний полностью перекрывает с .помощью механизма 10 подачу воды во встречные струи. Таким образом, благодаря наличию в устройстве датчика 20 и корректора 21 исключается воздействие на расход поступающего материала и жидкости при изменении производительности установки путем изменения расхода теплоносителя.Если степень засорения материалом сеток 3 превышает допустимый уровень, определенный задатчиком 15, ниже значения, установленного на задатчике 16 (это соответствует превышению сигнала с датчика 11 суммы остальных сигналов, поступающих на сумматор 13), то величина положительного сигнала с сумматора 13 поступает через первый блок 17 как на регулятор 19, который уменьшает расход материала через питатель 4 до тех пор, пока степень засорения сеток 3 не достигнет уровня ниже определенного первым задатчиком 15, так и на входсумматора 14, отрицательный сигнал с которого не пропускается блоком 18.Так, в случае превьддения допустимого уровня степени засорения только сетки 3, расположенной между центральной и правой разгонной трубой 2, и при подключении переключателем 9 левого патрубка 5 с магистралью сумматор 13 будет вырабатывать отрицательное значение сигнала, не пропускаемое первым блоком 17, что заставит регулятор 19 не изменять расход подаваемого материала, При подключении первого патрубка 5 с отводной магистралью 7 сумматор 13 будет вырабатывать положительный сигнал, который заставит регулятор 19 уменьшить расход поступающего на установку материала, что и предотвратит дальнейшее засорение сетки 3, расположенной между центральной и правой 2 разгонной трубой. Аналогично, если степень засорения сетки, расположенной между центральной и левой разгонной трубой,; превысит допустимый уровень, определенный задатчиком 15, ниже значения, установленного на втором задатчике 16, устройство управления будет уменьшать расход материала в момент нахождения места встречи струй в районе данной сетки, тем самым предотвращая аварийные ситуации и повышая надежность эксплуатации установки с одновременным повышением ее производительности.Если степень засорения материалом сеток 3 превышает предельно допустимое значение величины перепада давления, определенное вторым задатчиком 16, то на выходе второго сумматора 14 возникает положительная величина сигнала, которая, проходя через второй диодный блок, поступает на регулятор 22. Последний, получая положительный сигнал, воздействует на исполнительный механизм 10, приоткрывая его и осуществляя за счет подачи воды снижение концентрации поступающего в разгонные трубы материала. Таким образом, регулятор 19 снижает количество поступающего на сушку материала, а регулятор 22 одновременно добавляет жидкость (воду). Эти дей ствия обеспечивают интенсивноеразжижение отложенного на поверхности разгонных труб и сеток мате риала и удаление его, что приводитк уменьшению сигнала с первогодиодного блока 17 сначала до уров-.ня заданного вторым задатчиком 16и соответственно уменьшению положи 10 тельного сигнала, поступающегона регулятор 22 и вызывающего снижение расхода воды через механизм10 Ъплоть до полного его закрытия,а затем и до уровня задатчика 15,1 при котором регулятор 19 полностьювосстанавливает расход материалачерез питатель 4.Предложенное устройство управления может быть реализовано, на 2 О пример, на блоках цифровой управляющей вычислительной техники, например, микроЭВМ, или на локальныхсредствах автоматики,г25 Данное устройство управления процессом термообработки позволяет повысизь надежность работы установкисо встречными струями за счет сокращения времени останова, вызванного ЗО нарушением технологического процесса из-за закупорки материалом1173141 Составитель С.НизовойРедактор В.Ковтун Техред А,Ач Корректо кма по делам изобретений3035, Москва, Ж,Подп комитета и открыти аущская ну д Ужгород, ул, Проектная,ал ППП "Патент аказ 5035/35 Тираж 652 исное ВНИИПИ Государственного СССР