Способ автоматического управления процессом сгущения суспензии в группе параллельно включенных сгустителей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) 7/ ц 1) 4 В 01 Р 21/01 С 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТ А ВТОРСКОМУ СВИ ГРТИТЕЛЕЙ(57) Изобретеавтоматическосгущения, мож нстит относится к способу управления процессом быть использовано вВ. В, Стальский,йч и С.Е,Алеши 2 (088,8)е свидетельство СССР В 01 Э 21/02, 1972. свидетельство СССРВ 01 Э 21/06, 1973, свидетельство СССР В 01 П 21/01, 1972,ть разделения сусализуется САР,регулирования расет повысить точпензии, Способвключающей конт хода сгущенной оде льпы в зависианице его датчик (Д) го из сгустител и мости от плотно зон сжатия и ос ния ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторско431889, кл,Авторское633549, кл.Авторское431890, кл,(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ НИЯ ПРОЦЕССОМ СГУЩЕНИЯ СУСПЕНЗИИ ВУППЕ ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ СГУСескои промышлености и позвол3083 24 плотности, регулятор (Р) 18, клапан (К) 20 с коррекцией по плотности сгущенной пульпы (Д 17), САР также включает контур регулирования рас,хода реагента в каждый сгуститель по плотности его слива: Д 25 плотнос-, ти, управляющий блок 23, К 33 реагента; контур регулирования расходасуспензии в каждый сгуститель с коррекцией по плотности его слива; Д 22 расхода, Д 21 плотности, управляющий 56блок 23, вычислитель 37, К 39 с коррекцией по скорости изменения плотности на границе зон сжатия и осаждения (Д 24), а также контур регулирования корректирующего расхода реагентав каждый сгуститель в зависимости отрасхода твердого в суспензии и плотности на границе зон сжатия и осаждения. Д 22 расхода, Д 24 плотности, управляющей блок 23, К 33.3 ил.Изобретение относится к способамавтоматического управления процессомсгущения суспензии и может быть использовано в химической и другихотраслях промьппленности.Цель изобретения - повьддение точности разделения суспензии,На фиг.1 представлена принципиальная схема системы автоматическогоуправления процессом сгущения суспензии; на Фиг.2 - техническая структура управляющего блока; на фиг.3техническая структура вычислителя,Способ автоматического управления процессом сгущения суспензии осуществляется следущим образом.На сгустителе 1 установлен сливной желоб 2 для отвода осветленной суспензии, к которому присоединен трубопровод 3 слива (Фиг,1). Разгрузка сгущенной суспензии в сгустителе 1 осуществляется с помощью вращающихся лопастей 4, укрепленных на валу 5 по трубопроводу 6 разгрузки. Смешение суспензии питания и реагента производится в смесительном зумпФе 7, к выходу которого присоединен трубопровод 8 подачи суспензии питания в устройство питания сгустите-, ля 9. К зумпфу 7 присоединен трубопровод 10 подачи суспензии питания . из распределительного зумпФа 11 всего отделения сгущения, к входу которого присоединен трубопровод 12 подачи основной суспензии. К зумпФу 7 присоединен также трубопровод 13 реагента и трубопровод 14 возврата сус пензии слива в дгуститель 1, В сгустителе 1 существует нечетко выраженная граница между зоной 15 осаждения и зоной 16 сжатия.Датчик 17 плотности сгущенной суспензии через управляющий блок 18 и исполнительный двигатель 19 регулирует положение разгрузочного клапана 20. Плотномер 21 и расходомер 22 связаны с управляющим блоком 23. Датчик 24 плотности на границе раздела зон 15 и 16 подключен к управляю 5 10 щему блоку 18 и управляющему блоку23. Датчик 25 плотности суспензиислива подключен к блоку 26 переключения, выходной сигнал которого воздействует на исполнительные двигатели 27 и 28, установленные на клапанах29 и 30.Датчик 31 расхода реагента соединенс управляющим блоком 23, воздействующим на исполнительный двигатель 32,укрепленный на клапане 33 трубопровода 13 подачи реагента. К управляюще му блоку 23 подключен также непосредственно и через корректирующий блок ИнФормация о нагрузке каждого изсгустителей 1 подана на вычислитель37, воздействующий на исполнительныедвигатели 38, установленные на регулирующих клапанах 39 подачи суспеи 34 датчик 24 плотности суспензии внутри сгустителя 1 и датчик 25 плотности суспензии слива. Для исключениявзаимного влияния к управляющим блокам 18 и 23 присоединены корректирующие блоки 35 и 36.3 30835зии питания в смесительные зумпфы 7каждого сгустителя 1,Входы вычислителя 37 присоединены к информационному выходу блока23 управления и таким же выходамподобных блоков 23 управления дру 5гих сгустителей 1Управляющий блок 18 состоит издвух стандартных модулей, которыевключены в соответствии с типовой 1 Окаскадной схемой регулирования.В первый контур включен датчик24, который подключен к стабилизирующему модулю регулирования управляющего блока 18, выход которого связан с исполнительным двигателем 19.Во второй контур включен датчик 17,который подключен к корректирующемумодулю регулирования управляющегоблока 18, выход которого подключен 2 Онепосредственно к стабилизирующемумодулю того же управляющего блока 18,Управляющий блок 23 состоит из .нескольких модулей (фиг.2). Модуль 40 умножения выполняет операцию перемножения сигналов плотности и расхода С питания и подключен к ведомому регулирующему модулю блока 23, Первый регулирующий модуль.41 - ведомый - является регулятором соотношения. Его вход подключен к выходу модуля 40 умножения (сигнал Спт - пт Со) к датчику 31 расхода реагента (Ср), к задатчику количест 35 ва реагента (С р) модуля, к датчику 24 плотности внутри сгустителя Ув и к ведущему регулирующему модулю (7 В). Таким образом, на входе (измерительном элементе) первого регулирующего модуля 41 формируется сиг- нал Срс = 4 Ср +ОуЗЗСпт -Оэ 16/Эв 2(2 а)Выход первого регулирующего модуля 41 подключен через выходные зажимы блока 23 к исполнительному двигателю 32 клапана 33.К входу ведущего второго регулирующего модуля 42 блока 23 подключен датчик 25 плотности осветленной1 суспензии (о ), задатчик плотности1 с фосветленной суспензии ( о ), блок1-с ф 34, формирующий производную по времени от плотности суспензии внутри сгустителя (й /йс =), блок 36, формирующий сигнал производной (У ) по плотности сгущенной суспензии и на выходе сгустителя. На входе измерительном элементе) ведущего второго регулирующего модуля 42 формируется сигналв 1 с г с з 1 в(3)Два последних сигнала влияют только на динамику системы. В стати-. ке, когда регулирующий модуль отработал рассогласование 7 = О иЬ(4)Это равенство не учитывает статическую ошибку системы, близкую для астатического.регулятора к статической ошибке датчика 25,Имея в виду, что в выражении (3) 3, = 3 = 2; /3 = 0,4; ф = 0,6, пблучаем выражение (4) в виде1 сс.в с 11 Ср+ ся,Спт с С рсФ 1 ь сс 5 в а 5 при Е = О, когда регулятоР отработал рассогласование с 1 М Ы ЫС + С,в вр" М р) сз и3в 50(2) Нужное соотношение задается выбором коэффициентов 06которые обычно учитывают и "вес", т.е. относительное значение каждого параметра.Например, выражение (2) при Ы, 0 = 1,2 имеет вид Один из выходов блока 23 подключен к блоку 35, на который подается сигнал У . Второй выход блока 23 подключен к исполнительному двигателю 32, третий выход - к оптимизатору вычислителя 37. Этот выход соединен со специальным формирующим выходной сигнал модулем и содержит информацию о значениях, 7 и С.Вычислитель 37 осуществляет оптимальное управление распределением нагрузки между сгустителями 1 (в статике).Его алгоритм основан на минимизации суммарного содержания твердого всливе (фиг.З);1308356 5 где СЕ э С 1 р- значение расходапитания -го сгустителя текущее ипредыдущее заполненное) в моментвремени 1 и , - 1 соответственно;1 = у Т, где Т - интервал дискрет- Ю ности12ееу уеДля определения скорости изменения расхода (перемещения клапана 39)вычисляется производная от Формулы(6) 1,2 п с ограничением где С - полный расход суспензии пи- .тания сгустителей, поступающей в отделение сгущения;М, - коэФФициент пропорпиональности,Поскольку регулирование расходасуспензии питания клапаном 39 и соответствующими клапанами других сгустителей осуществляется непрерывно,на вычислитель 37 подаются сигналы, 25обеспечивающие требуемое качестворегулирования, т.е. улучшающие динамику системы. Блок 23 каждого сгусти,теля подключен к вычислителю 37 ина него подаютсЯ сигналы Рв1.с з 30С. В вычислителе 37 непрерывно производится реализация алгоритма (6),(7). Динамическая коррекция управления осуществляется с помощью упрехдающих сигналов Й от каждого сгус" в .тителя 1,При изменении плотности суспензиислива )каждого сгустителя модуль43 вычислителя 37 (Фиг.3) вычисляетновое значение суммы плотностей поФормуле(5) и передает это значениена модуль 44. Модуль 44 вычисляетновые значения С, по Формуле (6)при ограничении (7) и передает сигнал на модуль 46.В модуле 46 производится вычисление величины и скорости приращения1 СпПерепишем формулу (6) в виде и к ней прибавляется скорость изме 20 нения плотности внутри сгустителя ( ). Получаем Сп 1 С о +Сп и= где и - число сгустителей. Решение этой задачи представляется в видеС рскС = - - 1-Ы(л,- -" -- )и и Ф и Сп, = а - а с + аЬ (ба) где а = С /и; а, = ь, Сп /и ЬЯ /и, причем а а , Ь при расчете С; считаем постоянными, т.е. независящими от времени.Величина приращения расхода пи- тания С = С, - С, (У)16Й 1У С, = 1,а Йр, /Й + 1 Й, /Й 1 где Е, 1 с - масштабные коэФФициенты, причем в может быть со знаком плюс или минус.Полное приращение в любой момент времени после дискретизации выражения Ь С , для любого момента временибудет Это приращение ЬС; = Г(1) вырабатывается блоком 46 и передается на исполнительный двигатель 38 .-го сгустителя. Полный сигнал, определяющий положение клапана 39 -го сгустителя, будетр=ВС; = 0 Ы+ При изменении плотности суспен-. зии внутри сгустителя 1 датчик 24 плотности подает сигнал на управляющий блок 18, последний воздействует на двигатель 19 и клапан 20 в ту сторону и до тех пор, пока плотность внутри сгустителя 1 не стабилизируется, Этот упреждающий сигнал корректируется по плотности суспензии разгруз-. ки датчиком 17, воздействующим на блок 18. Таким образом обеспечивается стабилизация .плотности суспензии разгрузки.При изменении плотности осветленной суспензии датчик 25 подает сигнал Йа управляющий блок 23 и кор ректирует поддерживаемое этим блоком соотношение: количество реагента количество твердого в исходной суспензии. При корректировке сигнал так же, как сигнал поддерживания указанного соотношения, отрабатывается клапаном 33 под действием двигателя 32. Качество работы этой системы в динамике обеспечивается упреждающим сигналом по изменению плотности внутри сгустителя (датчик 24); если п отность внутри сгустителя изменилась, это значит, что через некоторое время изменится плотность осветленной суспензии, так как последняя определяется количеством частиц твердого в восходящем потоке суспен зии,Действие клапана 33 в статике определяется выражением (2), если количество твердого (О ) увеличивается, то увеличивается и расход реагента (О ), если в связи с изменением параметров суспензии или реагента есть необходимость изменить заданное соотношение, оператор изменяет значение задания (О ) или коэффициентов настройки модуля ( К к ) и т.д. Сигнал от второго моду - ля 42 управления (7 б) определяется в статике выражением (4) и в динамике выражением (3). 35Для повышения точности стабилиза-. ции плотности осветленной суспензии и одновременно для поддержания требуемой (регламентной) загрузки сгустителей 1 предусматривается управле ние всеми сгустителями 1 в зависимости от плотности суспензии слива () каждого из них с коррекцией (упреждающий сигнал)по скорости изменения плотности на границе зоны . 45 сжатия и зоны осаждения Э )При изменении плотности суспензии слива какого-либо из сгустителей вычислитель 37 перераспределяет питание между сгустителями 1 в со ответствии с алгоритмом (б) и (7).В случае достижения плотностью слива О некоторого наперед заданного аварийного значения уставки) датчик 25 подает сигнал на блок 26 переключения, который закрывает с помощью исполнительного двигателя 28 клапан 30, предотвращая потери твердого со сливом сгустителяи открывает с помощью исполнительного двигателя 27 клапан 29 на трубопроводе 14, возвращая осветленную суспензию обратно в сгуститель 1, При этом вычислитель 37 по сигналу от датчика 21 через блок 23 перераспределяет потоки суспензии по сгустителям 1. При снижении плотности осветгенной суспензии блок 26 переключения действует в обратном порядке - закрывает клапан 29 и открывает клапан 30.П р и м е.р. В суспензии питания сгустителя изменился гранулометрический состав, т.е. увеличилось количество частиц твердого крупного класса. В этом случае плотность суспензии на границе зоны сжатия и зоны осаждения увеличивается и блок 18 через двигатель 19 и клапан 20 увеличивает расход суспензии разгрузки, блок 23 через двигатель 32 и клапан 33 увеличивает расход реагента, блок 34 дифференцирует сигнал от датчика 24 и передает его через блок 23 на вычислитель 37. Последний через двигатель 38 и клапан 39, работая от датчика 24 в режиме упреждения, снижает расход суспензии питания на данный сгуститель. Вычислитель (фиг.3) решает уже в статике оптимальную задачу перераспределения нагрузки и посыла ет на все сгустители соответствующие команды. Блоки 35 и 36 компенсируют взаимные возмущения подсистем стаби-лизации плотности суспензии разгруз-, ки и слива, После воздействия датчика 17 плотности суспензии слива происходит стабилизация плотности сус-, пензии разгрузки, а сигнал датчика 25 плотности обеспечивает стабилизацию плотности суспензии слива. Окончательное распределение нагрузки между сгустителями производится вычислителем 37 после окончания пере-, ходных процессов, вызванных указанным возмущением в рассматриваемом сгустителе.Формула изобретенияСпособ автоматического управления процессом сгущения суспензии в группе параллельно включенных сгустителей путем изменения расхода сгущенной пульпы на выходе каждого иэ сгусг,д авитель Т, Голеншинед Л.Сердюкова Редактор Н.Тупи Корректор М. Пожо Заказ 1658/8 Тираж 657НИИПИ Государст по делам и Москва, Ж,Подписи комитета СССР ий и открытийя наб., д.4/5 венногозобрете 303 аушс изводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгор,на границе его зон сжатия и осажденияс коррекцией по плотности сгущеннойпульпы и изменения расхода реагента вкаждый сгуститель по плотности егослива, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повьппения точностиразделения суспензии, дополнительнорегулируют расход суспензии вкаждый сгуститель с коррекцией 1 О по плотности его слива и скорости изменения плотности на границезон сжатия и осаждения, корректируютрасход реагента в каждый сгустительв зависимости от расхода твердогов суспензии и плотности на границезон сжатия и осаждения, а при достижении плотностью слива сгустителя заданного предельного значения возвращают ее в сгуститель,