Устройство для автоматического управления трубчатой печью

4746 5 1 О 15 20 25 ЗО 40 45 5055 3 87 альный блок и блок извлечения квадратного корня подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого через первый сум. матор связан с датчиком температуры продукта на входе печи, выход Первого потенциометра параллельно подключен также к первым входам блоков компаундирования и расчета конечного значения управляющего воздействия, вторые входы которых параллельно соединены с выходом датчика температуры продукта иа входе нечи, выход задатчика температуры параллельно подключен к первому входу второго сумматора и третьему входу блока расчета конечного значения управляющего воздействия, выход которого параллельно связан с третьим входом блока компаундирования, первыми входами третьего и четвертого сумматоров и. вторым входом первого сумматора, выход датчика температуры продукта в средней точке печи связан с вторым входом четвертого сумматора, третий вход которого соединен с выходом блока умножения, выход четвертого сумматора. через вто. рой потенциометр соединен с вторым 1 входом третьего сумматора, выход датчика температуры продукта на выходе печи связан с вторым входом второго сумматора, выход которого через третий потенцнометр подключен к третьему входу третьего сумматора, соединенному своим выходом с первым входом пятого сумматора, выход блока компаундирования связан с вторым входом пятого. сумматора, выход которого через функциональный преобразователь соединен с клапаном подачи топлива в печь,При этом блок расчета конечного значения управляющего воздействия содержит два сумматора, блок умножения, зкспоненциальный блок и блок деления, прн этом выход экспоненциального блока параллельно подключен к вхо. дам блока умножения н первого сумматора, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого связан с выходом второго сумматора, подключенному своим входом к выходу блока умножения.Кроме того, блок компаундирования содержит три сумматора, блок умножения, два экспоненциальных блока и блок деления, при этом выход первого сумматора связан с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, выход первого экспоненциального блока связан с пер. вым входом второго сумматора, выход второго экспоненциального блока параллельно подключен к второму входу второго сумматора и вхо. ду третьего суМматора, выход которого соединен с первым входом блока деления, подключенному своим вторым входом к выходу блока умножения.При этом функциональный преобразователь содержит четыре потенциометра, два суммато ра, два блока умножения, при этом выход пер.вого погенциометра связан с первым входомпервого сумматора, выход первого блока ум.ножения параллельно подключен к входам вто.рого потенциометра и второго блока умножения, выход которого соединен, через третийпотенциометр с вторым входом первого сум.матора, подключенному своим третьим входомк выходу второго потенциометра, выход пер.вого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого связанс выходом четвертого потенциометра,На фиг. 1 представлена блок. схема устрой.ства, на фнг. 2 приведена схема блока расчета конечного значения управляющего воздействия; на фиг. 3 - схема блока компаундиро.вания; на фиг. 4 - схема функциональногопреобразователя.Устройство (фиг. 1) содержит датчики 1, 2и 3 измерения температуры продукта, соответственно, на входе, в средней точке и на выходе печи, датчик 4 измерения расхода исходного продукта, первый 5, второй 6 н третий 7потенциометры, первый 8, второй 9, третий 10,четвертый 11 и пятый 12 сумматоры, задатчик13 температуры на выходе печи, клапан 14 подачи топлива в печь, блок 15 расчета конечно.го значения управляющего воздействия, блок 16компаундироваиия, экспоненциальный блок 17,блок 18 извлечения квадратного корня, функ.циоиальный преобразователь 19 и блок 20 умножеция. Блок расчета конечного значения управля. ющего воздействия (фиг. 2) содержит первый 21 и второй 22 сумматоры, экспоненциальный блок 23, блок.24 умножения и блок 25 делеБлок компаундирования (фиг. 3) содержит первый 26, второй 27 и третий 28 сумматоры, первый 29 и второй 30 экспоненциальные блоки, блок 31 деления и блок 32 умножения,Функциональный преобразователь (фиг. 4) содержит первый 33, второй 34, третий 35 и четвертый 36 потенциометры, первый 37 и второй блоки 38 умножения, первый 39 и второй 40 сумматоры. Устройство работает следующим образом.Сигнал с датчика 4 поступают на потенциометр 5, который реализует умножение посту. лающего сигнала на постоянный коэффициент 1/8, где 8 - площадь поперечного сечения тру. бы входного коллектора,С выхода потенцнометра 5 сигнал, равный скорости движения продукта Ч, постуЪает на первый вход блока 16 компаунлирования, на первый вход блока 15 расчета конечного значения управляющего воздействия и вход экспо5 814746ненциального блока 17. Экспоненциальный блок17 реализует функцию С = В 6На второй и третий входы блока 15 расче.та конечного значения управляющего возпей.ствия поступают сигналы, соответственно, сдатчика 1 измерения температуры на выходе 5 печи и сигнал задания Т,т с задатчика 13.Блок 15 реализует математическое соотно- шение Сигнал, равный скоросщ движения продукта Ч, поступает на вход экспоненциальногоблока 23, с выхода которого сигнал С посту.пает на первый вход блока 24 умножения ипервый вход со знаком минус сумматора 21.На второй вход блока умножения 24 поступа.ет сигнал Т с датчика 1 температуры на входе печи, а с выхода блока 24 сигнал Т Ссо знаком минус поступает на первый входсумматора 22, на второй вход которого посту.пает со знаком плюс сигнал с задатчнка 13,С выхода второго сумматора 22 разностныйсигнал (Тзо - Т С) поступает на второйвход блока 25 деления, на первый вход которого поступает сигнал (1 - С), сформированныйпри помощи сумматора 21,кС выхода блока 25 деления сигнал Т ., равный конечному значению температуры в камере теплоносителя, поступает со знаком плюсна первый вход третьего сумматора 10, на выходе которого формируется оптимальный сиг.нал управления Р) определяющий оптимальное значение температуры в камере теплоносителя через параметры объекта и измеренные значения температур про. дукта на входе, в средней точке и на выходе печи.На входы блока 16 компаундирования по. ступает, соответственно, сигнал задания на ско-, рость движения продукта Ч, сигнал с датчика 1 температуры на входе трубчатой печи Т и сигнал с выхода блока 15 расчета конечного значения управляющего воздействия Т . Блок ,16 компаундирования определяет корректирующий управляюпмй сигнал дТ(Ч), позволя,ющий скомпенсировать влияние от измерения скорости движения продукта относительно заданного значения ЬЧ = Ч - Ч) на темпера. туру продукта на выходе первой секции печи.Блок 16 реализует математическое соотно. кЙт(1)1 = где 6 - основание натурального логарифма;- константа для данной печи;10- общая длина трубызмеевиков печи;р - плотность материала продукта;- теплоемкость щю.35дукта;2 26 -соотве ен ь.вуренний и внешщйдиаметры труб ецрь.евых змеевиков;П Н - коэффициенты теп20Ь 1лопередачи, соответственно от тепло.носителя к материалу труб змеевиков25и от материала трубк продукту.С выхода блока 17 сигнал поступает через блок 18 извлечения квадратного корня на пер. вый вход блока 20 умножения, На второй вход блока 13 умножения поступает сигнал с выхо да первого сумматора 8, определяемый разностью сигналов (Т 8, - Т т ), поступающих, соответ;Кственно, с датчика 1 измерения температуры продукта на входе печи и с выхода блока 15 расчета конечного значения управляющего Воз действия. С выхода блока 20 умножения сиг. нал, равный (Т- Т, ) гС ., поступает соК г.знаком минус на третий вход сумматора И, на первый вход этого сумматора поступает снг нал Т, со знаком минус с выхода блока 15, 40 а на второй вход поступает сигнал Т а дат. чика 2 измерения температуры в средней точ. ке печи, С выхода сумматора 1 сигнал; равный разности между измеренным значением температуры процесса в средней точке и теоре. тическим конечным установившимся значениемтемпературы в этой точкеГ -т,",тк-т,")М:1. поступает со знаком минус через потенциометр" 6, где умножается на коэффициент )сти,вто. рой вход третьего сумматора 10. Сигнал Тй измеренный датчиком 3 температуры на выходе печи, поступает со знаком ллюс на второй вход второго сумматора 9, на первый вход которо. го со знаком минус поступает сигнал с аадат-чика 13 Тз,. С выхода сумматора 9 раз 55 постный сигнал Т,ц, - Т, со знаком минус поступает через потенциометр 7, где умножает. ся на коэффициент йна третий вход треть. его сумматора 10./ 874 У 5 где От(у) - сигнал коррекции по скорости движения продукта;С РбНа первый и второй входы сумматора 26 поступают сигналы, соответственно, со знаком плюс с датчика 1 измерения температуры на входы печи и знаком минус с выхода блока 15 расчета конечного значения управляющего воэ. действия, а с выхода этого сумматора разносткнйй сигнал (Тв - Тт ) подается на первый 1 О вход блока 32 умножения, на второй вход ко. торого подается сигнал, равный (С - С ), сформированный при помощи экспоиенциальных блоков 29 и 30 и второго сумматора 27. С вы. хода блока 32 умножения сигнал, равныйк(Т- Т ) (С - Ся), поступает на второй вход блока 31 деления, на первый вход кото. рого поступает сигнал, равный(1 - СО), сформированный при помощи экспоненциального блока 30 и третьего сумматора 28.ЗОС выхода блока 31 деления корректирующий сигнал КЧ(Ч) поступает со знаком плюс на второй вход первого сумматора, где суммируются с оптимальным сигналом управления Топт подаваемым на первый вход сумматора 12.25 С выхода сумматора 12 суммарный сигнал уп.бптравления Т., подается на вход функционального преобразователя 19, который преобразует оптимальный сигнал температуры в камере теповтлоносителя Т в оптимальный сигнал расхооот ЭО да теплоносителя 6 т . согласно выражению Оптимальный сигнал температуры в камеретеплоносителя подается на вход первого потенциометра 33, первый и второй входы первогоблока 37 умножения и вход второго блока 38умножения. На выходе потенцнометра 33 формируется сигнал а, (Т,. ), который подает.оптся на первый вход первого сумматора 33, на 4 Отретий вход этого сумматора подается сигналопта,(Т т ), формируемый при помощи блока37 умножения и потенциометра 34, и на второйвход сумматора 39, подается сигнал аз(Тт )з,формируемый при помощи блоков 37 и 38 ум45ножения и потенциометра 35. С выхода сумма.Тора 39 сигнала, Тт +д(Т; 1 +О(Тт )Чподается на первый вход второго сумматора 40,где суммируется с сигналом ао формируемымпри помощи потенциометра 36,С выхода сумматора 40 оптимальный сигналрасхода теплоносителя подается на регулирующий клапан 14, находящийся в магистралиподачи горючего газа в топливную камеру труб.чатой печи,55Коэффициенты ао, а а, аз определяютсяпутем обработки экспериментально полученныхпоследовательностей значений расходов горючего газа и соответствующих значений темпера 6тур в камере теплоносителя методом наимень.ших квадратов,Предлагаемое устройство отличается высокойточностью регулирования температуры продуктана выходе трубчатой печи и обеспечивает уменьшение времени переходных процессов при переводе температуры на выходе печи из некото.рого начального установившегося состояния взаданное конечное и тем самым позволяет значительно повысить качество переработки продукта в последующих за печью установках,Формула изобретения1. Устройство для автоматического управления трубчатой печью, содержащее датчики измерения температуры продукта на входе, в средней точке и на выходе печи, датчик измерения расхода исходного продукта и клапан подачи топлива в печь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирова. ния температуры продукта на выходе лечи, оно дополнительно содержит пять сумматоров, три потенциометра, экспоненциальный блок, блок извлечения квадратного корня, блок умножения, блок компаундирования, функциональный преобразователь, блок расчета конечного значения управляяяцего воздейсеия и задатчик температуры нв выходе печи, при этом датчик расхода исходного продукта через последовательно соединенные первый потенциометр, экспо. ненциальный блок и блок извлечения квадратного корня подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого через первый сумматор связан с датчиком температуры продукта на входе печи, выход первого потенциометра параллельно подключен также к первым входам блоков компаундирования и расчета конечного значения управляющего воздействия, вторые входы которых параллельно соединены с выходом датчика температуры продукта на входе лечи, выход задатчика температуры параллельно подключен к первому входу второ. го сумматора и третьему входу блока расчета конечного значения управляющего воздействия, выход которого параллельно связан с третьим входом блока компаундирования, первыми входами третьего и четвертого сумматоров и вторым входом первого сумматора, выход Фт. чика температуры продукта в средней точке печи связан с вторым входом четвертого сумматора, третий вход которого соединен с выходом блока умножения, выход четвертого сумматора через второй потенциометр соединенос вторым входом третьего сумматора, выход датчика температуры продукта на вьгходе печи связан с вторым входом второго суммато. ра, выход которого через третий потенциометр подключен к третьему входу третьего суммато.874746 Оключен к вто рому входу второго сумматораи входу третьего сумматора, выход которогосоединен с первым входом блока деления, вод.ключенно своимм вторым входом к выходублока умножения.4, Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что функциональный преобразова.а, два сумтель содержит четыре потенциометра аматора, два блока умножения, при этом выходпервого потенциометра связа н с первым входомпервого сумматора, выход первого блока можения параллельно подключеУн к входам вто.рого потенциометра и второго блока умножения, выход которого соединен через третий по.метр торым входом первого суммато.ра, подключенному своим третьим входом к выхо вто рого потенциометра, выход первогосумма то соера динен с первым входом второгосумматора, второй вход которого связан с вы.ходом четвертого потенциометра,9ра, соединенному своим выходом с пе вхо ом им с первымд пятого сумматора выход б)лока компа. ундирования связан с вторым ввходом пятого сумматора, выход которого через функциональный преобразователь соединен с клапанклапаном подачи топлива в печь.2. Устройство по п. 1 о т лт л и ч а ю щ ееся тем ч то блок расчета конечного значе. ния управляющего воздействия содержит два сумматора, блок умножения, экспоненциальный блок и блок е ед л ния, при этом выход экспоненциального блока параллельно подключен к входам блока умножения и первого суммато а выхо кд которого соединен с первым входомтора, блока деления, второй вход которого связан с выходом второго сумматора, подключенном своим входом к выходу блока умножения.3, Уст ройство по и. 1, о т л и ч а ю щ ея содер. е с я тем, что блок компаундирования жит три сумматора, блок умножения, два зкспоненциальных блока и блок док деления, при этом выход первого сумматора связан с первым вхо. дом блока умножения, второй вход которогдинен с выходом второго сумматораоматора, выход первого экспоненциального блок связан с пе . вым входом второго сумматора, выход второ. го экспоненциального блока параллельно подИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 545660,кл, С 10 6 9/20) 1975,2. Авторское свидетельство СССР И 529203,кл, С 10 6 9/20, 1974.874746Составитель Г. ОгаджаиовРедактор Н. Даикулич Техред С,Мигунова Корректор М. КостаЗаказ 9258/43 Тираж 551 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва; Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4