Автоматизированная система управления процессом термического синтеза спека

би ии ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(71) Заявител.ь 54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА; УПРАВЛЕНИЙ ПРОЦЕССОМ. ТЕРМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА СПЕКА сс О Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами и может быть использовано при разработке и усовершенствовании технологических линий производства керамических спеков, осуществляемого во вращающихся печах. Известна автоматизированная си тема управления процессом термиче кого синтеза спека во вращающихся . печах, содержащая управляющую электронную вычислительную машину, связанный с ней пульт оператора, датчики информации о состоянии технологи ческого процесса и исполнительные механиэьи, соединенные с электронной вычислительной машиной при помощи преобразователей информации и коммутаторов, блок выработки уставок рас О хода первичного воздуха в зависимос" ти от скорости изменения температурьг в зоне горения вращающейся печи и блок выработки уставок расхода первич. ного воздуха в зависимости от саста ва топочных газов, выходы которых соединены с регулятором первичноговоздуха 1.Недостатком известной системы )является отсутствие воэможности прове-)О дения процесса с заданной степенью окислительности газовой среды.целью изобретения является проведение процесса с заданной степенью окислительности газовой среды.Указанная цель достигается эа счет того, что в,предлагаемуюавтоматизированную систему управления технологи ческим процессом дополнительно введены блок переключения контуров управления, блок выработки раэностного сигнала по величине подсоса воздуха в зоне горения вращающейся печи и индикатор подсоса воздуха в зоне горения вращающейся печи, выход которого соединен с первым входом блока выработки разностного сигнала по величине подсоса воздуха в. зоне горения, второй вход, Флока выработки разност. ного сигнала соединен через электронйую вычислительную машину с пультом оператора, а выход соединен со входом блока переключения контуров управления, первый выход которого соединен с блоком выработки уставок расхода первичного воздуха, а второй выход с блоком выработки уставок расхода первичного воздуха.На фиг. 1 приведена схема связи элементов системьц.на фиг. 2 - схег 4 а связи контуров управления степеньюокислительности газовой среды поскорости изменения температуры в печи; на Фиг. 3 - схема связи контуровуправления степенью окислительностигазовой среды по составу топочныхгазов; на фиг. 4 - схема подчиненияконтуров управления; на фнг, 5 - кривые, характеризующие эффективностьтехйологического процесса.Система содержит: вращающуюся.1 Ойечь 1, форсунку 2, турбовентилятор 3,иополнительныймеханизм 4 для регулирования расхода воздуха, датчик 5расхода воздуха, топливный насос б,исполнительный механизм 7 для регулирования расхода топлива, датчик 8расхода топлива, приемник 9 готовой. продукции (спека), коммутатор 10;.аналого-цифровой преобразователь 11,электронновычислительную машйну 12, 2осуществляющую: анализ и обработку информации о состояниитехпроцесса иуправление работой системы в целом,пульт 13 оператора, блок 14 выработки уставок .по расходу воздуха в за- явисимости от скорости изменения тем.:пературы в зоне горения печи, блок15 выработки уставок по расходу возду ха в зависимости от состава топочныхгазов,. блок 16 выработки раэнытногосигнала по величине подсоса воздуха.в зоне горения вращающейся печи,блок 17 формирования управляющих сигналов, цифро-аналоговый преобразователь 18, усилители "мощности 19, газо- Занализатор 20 кислородагаэоанализатор 21 углекислого газа, газоанализатор 22 окиси углерода, привод 23печи,датчик 24 температуры в зонегорейия, индикатор 25 подсоса возду:ха в зойе горения вращающейся печи, 40дозаторный насос 26, резервуар 27.для хранения сырьевой смеси, дыиосос. 28, блок 29 переключения койтуровуправления, блок -30 формированиясигналов управления расходом топлива(входит в состав блока 17), блок 31Формирования сигналов управленйя"расходом воздуха (входит в соСтав бло.ка 17), блок 32 расчета коэффициентаизбытка кислорода по составУ топоч-ных газов, блок 33 выработки сигналоврассогласованйя по температуре, блок34 расчета соотношения топливо-воздух по скорости изменения температу-.рьт, контур 35 управления расходом:топлива, контур 36 управления расходом воздуха, контур 37 управления температурой, контур 38 уйравленкя соотйошейиемтопливо-воздух по скоростиизменения температурй, контур 39управления коэффициентом избытка 60кислорода по составу топочных газов,контур 40 управления степенью окис;лительности газовой среды в печи -взависимости от величины подсоса воз-,дчха., 65 Система работает следующим образом.С выхода индикатора 25 через коммутатор 10 и аналого-цифровой преобразователь 11 обработанная в ЭВМинформация о величине этого параметра поступает на первый информационныйвход блока 16 выработки раэностного сигнала по величине подсоса воздухав зоне горения.На второй информационный вход этого блока с выхода пульта13 оператора поступает заданное значение величины подсоса воздуха, прикотором целесообразен переход от управления степенью окислительностигазовой среды по скорости изменения температуры к управлению этим параметром по коэффициенту избытка кислорода в топочных газах,При достаточно малом подсоее воэдуха разностный сигнал заданного иизмеренного значения величины подсоса воздуха, вырабатываемый в блоке 1 б,имеет отрицательное значение.Этот сигнал с выхода блока 16 подается на вход блока 29 переключения контуров управления, Блок 29 вырабатывает управляющее воздействие на включение контура 38 управления и входящих внего контуров 37, 35 н 36. Это управляющее воздействие подается на вход блока 14. В контурах управления 35 и 36 на основании информации о расходе топлива и воздуха, поступающей от датчиков 8 и 5 на вход блоков 30 и 31, формируются управляющие сигналы, поступающие с выходов этих блоков на исполнительные механизмы расхода топлива 7 и расхода воздуха 4.Отработкой исполнительных механизмов 7 и 4 компенсируются возмущения, воздействующие на расход топлива.В контуре управления 37 установочное значения температуры с выхода пульта.13 оператора и информация отемпературе в печи 1 от датчика 24 поступает на вход блока 33 выработки сигналов. рассогласования по температуре. Блок 33 вырабатывает сигнал рассогласования по температуре, который с выхода этого блока подается на вход блока 30 формирования сигналов управления расходом топлива. Последний входит в состав контура 35 управлейия.За счет работы контура 37 и входящего в него контура 35,производится компенсация возмущений, воэдействующих иа температуру в печи.- В блоке 14, входящем в состав контура 38 управления, на основании установочных текущих значений соотношений топливо-воздух вырабатывается сигнал рассогласования по этомупараметру, который с выхода блока 14 поступает на вход блока 31 формирования сигналов управления расходом воздуха, входящего в состав контура35 управления, Текущее значение соотношения топливо-воздух определяется следующим образом: по управляющему сигналу от ЗВМ 12 блок 17(31) формирования управляющих сигналов формирует управляющий сигнал приращения 5 величины расхода воздуха. Этот сигнал поступит на вход исполнительного механизма 4, управляющего расходом воздуха. Поступивший сигнал требует изменения температуры на велйчину, достаточную для определения текущего значения соотношения топливо- воздух по экстремальной характеристике, но не влияющего Ка качество продукции. Информация о .текущем. значении температуры от датчика темпе ратуры 4 поступает на вход блока 34., Блок 34 расчета соотношения топливо- воздух по скорости изменения температуры реализует способ определения ;рабочей точки экстремальной функции,20 которую в данном случае представ-. ляет экстремальнаязависимость тем- пературы от соотношения топливо-воздух. С выхода блока 34 на вход блока 14 выработки уставок по расходу воэ духа поступает сигнал уставки, соответствующий рассчитанному значению соотношения топливо-воздух. На втО- рой вход этого блока от пульта.оператора поступает уставочное значе ние этого соотношения, Выработанная блоком 14 уставка по расходу воздуха поступает с выхода этого блока на вход блока 31 формирования сигналов . управления расходом воздуха, входящего контура Зб.Однако применение способа экстре мального управления степенью окислительности газовой среды по скорости изменения температуры, реализованного с помощью контура 38, имеет ограничение, связанное с существованием возмущающего фактора, которым является периодически, возникающий достаточно сильный подсос наружного воздуха в зону горения топлива, образую щий неоднородность газовой среды в месте измерения ее температуры, что резко увеличивает суммарную погрешность управления степенью окислитель- ности газовой среды и снижает эффек тивность процесса. Графически сниже- .1 ние эффективности управления (как обратной величины суммарной погреш-ности управления, выраженной в Ъ) взависимости от величины подсоса воз духа показано на фиг. 5 линией П, пооси ординат: - обратное значение суммарной величины погрешности управления (эффективность), по оси абсцисс:П-значение величины подсоса воздуха в зону горения. Площадь под этой ли- нией m (горизонтальная штриховка) соответствует интегральной эффективности процесса, управляемого способом экстремального управления, реализованным с помощью контура 38, Огра- И ничением этого способа является увеличение погрешности управления (см.линию П в правой части графы).Подсос йаружного воздуха в зонугорения зависит одновременно от рядафакторов: например, давления газав камере сушки, скорости выхода изпечи топочных газов и др. Наиболеезначимый Фактор - это условия инжекции, создаваемые формой факела. Управление формой факела с целью оптимизации условий спекания производится, например, изменением давлениявоздуха вкамере форсунки 2 (на Фиг.1 датчик и регулятор давления воздуха в камере Форсунки 2 не показаны).При увеличении давления воздуха вкамере форсунки"-2 Факел становитсяболее жестким. Инжекция наружноговоздуха в зону горения возрастает,увеличивается степень окислительности газовой среды, При этом подсоссам по себе становится возмущением,увеличивающим суммарную погрешностьуправления.Наоборот, при уменьшении давлениявоздуха в камере Форсунки 2 факел становится рыхльви, расплывчатьм; инжекция наружного воздуха в зону сгорания печи уменьшаеТся, При достаточномалом подсосе возмущение уменьшается и суммарная погрешность управления степенью окислительности газовойсредой также уменьшается.При значительном подсосе воздухав зону горения, управление производится с помощью контура 39 и входящих в него контуров управления 35,Зб и 37, которые работаюттак же,как и в случае подключения их к контуру 38 (фиг. 4), На входы блока 15выработки уставок расхода воздухав зависимости от состава топочныхгазов от пульта оператора и от блока 32 расчета коэффициента избыткакислорода поступают сигналы, соответствующие уставочным;и измереннымзначениям коэффициента избытка кислорода в топочных газах.На основании этой информации блок15 вырабатывает уставку по расходувоздуха, которая с выхода этого блокачерез блок 29 переключения контуровуправления поступает на вход блокаформирования сигналов управления рас.ходом воздуха 31, входящего в контуруправления 37, Отработка механйзмом8 расхода топлива и расхода воздуха4 компенсирует возмущение воздействия на процесс,Эффективность технологического процесса при работе контура 39 показана на фиг. 5 линией, обозначенной цифрой 1. Площадь под этой линией (косая штриховка) соответствует интегральной эффективности процесса при использовании данного способа управления, В правой части графика область"- Феййя"велйчины подсоса воэдуха.-" .При большом изменении величины"подсосавбздухаЪ зоне"оя"ййя печив.работе систейы -принимает участиеконтур управления 40 и входящие всостав него койтуры 35,36,37, 38 и39. На вход блока 16 выработки сигна" ла рассьгласоваия по величийе"под-соса воздуха, от индикатора подсоса35 и от пульта оператора 13 пбСтупаетинформация об измеренной и заданнойвеличинах подсоса наружного воздуха 5взону горения печи, Блок 16 наосно-,вании этой информации вырабатываетразностный сигнал и формирует управляющий сигнал, который с выхода этого блока поступает на блок 29 переключения контуров. Блок 29 "включаетв работу этого контура один из двухконтуров, илн контур 38, если сигналрассогласования, переходя через 0щинимает положительное значение,или контур 39, если сигнал рассогласованйя, проходя через 0 принимает отрицательное значение, В первомслучае контур 40 работает с "койтУром38, во втором случае - с контуром39. В обоих случаях достигается за"данйая степень омислительности газовой среды в печи и максимальная эффективность процесса,На -фиг. 5 ,эффективность процессауправления с помощью контура 40 показана линией, обозначенной цифройП 1. В левой части графика в зоне достаточно малого подсоса воздуха эта" "линия совпадает слинией и, характерной для способа управления по 40скорости изменения температуры, иохватывает площадь А (горизонтальная штриховка).В правой части графика в зоне.достаточно большого подсоса воздУхалинии Щ совпадает с линией 1, харак,терной для способа управления покоэффициенту избытка кислорода в топочных газах и охватывает площадьБ(косая штриховка), ярТаким образом, дополнительно введенные в систему блок 29 переключения контуров управления=,. блок 16.выработки разности сигнала по величине подсоса воздуха в зоне горения;соса воздуха в зоне горенйя, входя- т 96щие в состав контура 40 управления реализуют способ, действующий с максимальной эффективностью во всем диапазоне величины подсоса воздуха в зоне горения,/формула изобретенияАвтоматйзированная система управления процессом термического синтезаспеха, например, для производства керамических конденсаторов, осуществляемого во вращающихся печах, содержащая управляющую электронную вычислительную мащюну, связанный с неюпульт оператора, датчики информацииосостоянии технологического процесса и исполнительные механизмы, соединеннйе с электронной вычислйтельноймашиной при помощи преобразователейинФормации и коммутаторов, блок выработки уставок расхода первичноговоздуха в зависимости от скорости изменения температуры в зоне горениявращающейся печи н блок выработки уставок расхода первичного воздуха: взависимости от состава топочных газов,выходы которых соединены с регулятором расхода первичного воздуха, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюполучения и поддерживания заданнойстепени окислительньсти газовой среды во вращающейся печи в нее дополни-.тельно введены: блок переключения.контуров управления; блок выработкиразностного сигнала по величине подсоса воздуха в зоне горения вращающейся печи и индикатор подсоса воздухав зоне горения вращающейся печи,выход которого соединен с первымвходом блока выработки разностногосигнала по величине подсоса воздухав зоне горения, второй вход блокавыработки разностного сигнала соединен через электронную вычислительнуюмашину с пультом оператора, а выходсоединен со входом блока переключения контуров управления, первыйвыход которого соединен с блоком вы,работки уставок расхода первичного,воздуха в зависимости от скоростиизменения теьаературы в зоне горения,а второй выход - с блоком выработкиуставок расхода первичного воздухав зависимости от состава топочныхгазов,Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Патент СЬй 9 3437325,кл. 263-32; 1969,у 72649 бф филиал ППП Патент,г. Ужгород, ул. П. ектная цниипиТираж 4 аказ 651/35одпиское