Способ автоматического управления процессом обжига вспучивающихся материалов и устройство для его осуществления

 

1.Способ автоматического управления процессом обжига вспучивающихся материалов по авт.св. № 970068, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества управления , измеряют параметр, характеризукиций пиропластическое состояние обжигаемого материала, ограничивают . максимальное значение температуры обжига в завис№1ости от параметра, характеризующего пироцпастическое состояние обжигаемого материала, и корректируют величину приращения частоты вращения печи в зависимости от величины отклонения насыпной I плотности готового продукта от ее (Л допустимого максимального значения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК (I9) ()1) (Я)4 Р 2) D 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

j 1ы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 970068 (21) 3560594/29-33 (22) 01.03.83 (46) 23.08.85. Бюл, И 31 (72) В.А.Мещеряков (7!) Центральный научно-исследовательский экспериментальный и проектный институт по сельскому строительству (53) 66.041,9 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 970068, кл. F 27 D 19/00, 1982. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА ВСПУЧИВА1(1ЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1.Способ автоматического управления процессом обжига вспучивающихся материалов по авт.св. У 970068, отличающийся тем, что, с целью повьвнения качества управления, измеряют параметр, характеризующий пиропластическое состояние обжигаемого материала, ограничивают максимальное значение температуры обжига в зависимости от параметра, характеризующего пиропластическое состояние обжигаемого материала, и корректируют величину приращения частоты вращения печи в зависимости от величины отклонения насыпной плотности готового продукта от ее допустимого максимального значения.

1174

2. Устройство автоматического управления процессом обжига вспучивающихся материалов по авт.св.

9 970068, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено датчиком пиропластического состояния обжигае718 мого материала, причем выход усредняющего блока подключен на третий вход генератора импульсов, а датчик пиропластического состояния обжигаемого материалаподключен на третий входрегулятора температурыобжига.

Изобретение относится к автоматизации производства вспучивающихся строительных материалов (керамзита,зольного гравия и др.) преимущественно во вращающихся и кольцевых карусельных печах с запечными подготовителями.

По основному авт.св.9 970068 известен способ управления процес.сом обжига вспучивающихся материалов, заключающийся в измерении и стабилизации насыпной плотнос- ти наиболее массовых фракций готового продукта воздействием на температуру обжига путем из- 15 менения подачи топлива, а также изменения частоты вращения, например, периодическом, в сторону ее увеличения до выхода насыпной плотности за заданные пределы и последующем сии- 20 жении частоты вращения печи до вхождения насыпной плотности в заданные пределы, При изменении частоты вращения печи предусмотрена также соответствующая коррекция подачи полуфабри — 25 ката в печь. и введение упреждающего корректирующего воздействия на температуру обжига (Q, По основному авт. св, известно устройство для осуществления данного способа управленИя, содержащее измеритель насыпной плотности готового продукта, подключенный через последовательно соединенные блок сравнения и корректирующий регулятор йа вход регулятора контура стабилизации температуры обжига, который (контур) также содержит термодатчик и регулирующий орган на магистрали топлива, .скоммутированные по стандартной схеме с регулятором температуры, а также задатчик насыпной плотности, подключенный на второй вход блока сравнения,Кроме того, в устройство вве1 дены управляющее устройство, на входы которого подключены выходы блока сравнения и задатчика насыпной плотности, а также регуляторы частоты вращения и подачи полуфабриката и корректирующий блок, входы которых подключены к выходу управляющего устрой-. ства. Управляющее устройство содер— жит усредняющий блок, подключенный через последовательно соединенные формирователь, логический блок и преобразователь на вход ограничителя выход формирователя подключен также на вход генератора импульсов, выход которого соединен с вторым входом логического блока, причем выход блока cpaB— нения подключен к входу усредняю— щего блока, а выход задатчика насып— ной плотности — на второй вход формирователя (1) .

Известным устройством реализует— ся поисковый способ управления про— цессом обжига, при котором устанавливается максимально возможная для данной технологической ситуации (химико-минералогического состава сырья и физико-механических свойств полуфабриката) частота вращения печи и со— ответственно подача полуфабриката с соблюдением требований по качеству готового продукта и тем самым обеспечивается повышение производитель— ности печи, l

Однако в известных способе и устройстве управления величина приращений частоты вращения не связана с величиной отклонения фактической величины насыпной плотности готового продукта от ее допустимого макси— мального значения, что при настройке на небольшие величины приращений неоправданно затягивает процесс выхода системы на максимально возможную частоту вращения. Настрой 11747! 8 4 вом для выделения наиболее массовых его фракций, блок 3 сравнения, и задатчик 4 насыпной плотности, корректирующий регулятор 5, регулятор 6. контурч стабилизации температуры обжига, содержащий .также термодатчик и регулирующий орган на магистрали топлива, управляющее устройство 7, имеющее в своем составе усредняю!

0 щий блок 8, формирователь 9, логический блок 10, регулируемый генератор li импульсов, преобразователь

12 и ограничитель 13,регуляторы 14 и 15 соответственно частоты вращения печи и подачи полуфабриката, которые являются контурами стабилизации соответствующих параметров и содержат необходимые функциональные элементы и датчики, корректирующий

2б регулятор 16 (блок динамической связи), а также датчик 17 пироппастического состояния обжигаемого материала (датчик положения направляющего аппарата дутьевого вентилято25 ра аэровыгружателя).

Способ осуществляется следующим образом, На выходе обжиговой печи 1 измерителем 2 контролируется насыпная плотность наиболее массовых фракций готового продукта. После сравнения сигналов измерителя 2 и задатчика 4 насыпной плотности в блоке 3 сравнения, сигнал рассогласования поступает на регулятор 5, корректи35 рующий задание регулятору 6 температуры обжига, который представляет собой стандартный контур стат билизации температуры обжига воздействием на подачу топлива по импульсу от термодатчика !термопара, пирометр . Если текущее значение насЫпнои плотности больше ее заданного значения и сигнал рассогласования больше зоны нечувствительности корректирующего регулятора 5, последним выдается корректирующий сигнал на повышение температуры обжига, а в противном случае — на снижение. Таким обРазом, посредством этой каскадной схемы осуществляется стабилизация насыпной плотности готового продукта при изменении хи мико-минералогического состава сырья и физико-механических свойств полуфабриката. ка на относительно большие величины приращений частоты вращения печи может привести к перерегулированию недопустимому превьппению величиной насыпной плотности готового продукта ее допустимого максимального зна чения, что снижает регламентируемые стандартом показатели однородности готового продукта, Кроме того, в известных способе и устройстве не предусмотрено ограничение температуры обжига, вследствие чего в процессе ее регулирования с целью стабилизации насыпной плотности в заданных пределах возможен выход процесса в область черезмерно высоких температур обжига, при которых начинается термическая агломерация обжигаемого материала. Это может вызвать глубокое нарушение процес-: са обжига с необходимостью вмешательства в ход процесса со стороны машиниста печи, Таким образом, данные недостатки известных способа и устройства снижают качество управления обжиговым процессом.

Целью изобретения является повышение качества управления. Поставленная цель достйгается тем, что согласно способу управления процессом обжига вспучивающихся материалов измеряют параметр, характеризующий пиропластическое состояние обжигаемого материала, ограничивают максимальное значение температуры обжига в зависимости от параметра, характеризующего пиропластическое состояние обжигаемого материала, и корректируют величину приращения частоты вращения печи в зависимости от величины отклонения . насыпной плотности готового продукта о ее допустимого максимального значения Кроме того, устройство автоматического управления процессом обжи- .га вспучивающихся материалов снаб,жено датчиком пиропластического со стояния обжигаемого материала,,причем выход усредняющего блока подключен на третий вход генератора импульсов, а датчик пиропластического состояния обжигаемого материаI ла подключен на третий вход регулятора температуры обжига. Ha чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления способа управления.

Устройство содержит обжиговую печь 1, измеритель 2 насыпной плотности готового продукта с устройстДиапазон допустимого отклонения насыпной плотности от заданного

1174718 значения определяется регламентируемым стандартом показателем однородности — коэффициентом вариации по насыпной плотности и для керамзита равен +157, В процессе функционирования системы управления выход насыпной плот— ности готового продукта за нижний заданный предел может быть всегда 10 скомпенсирован соответствующим снижением температуры обжига. В то же время при глубоких возмущениях процесса по параметрам сырья и полуфабриката, резко снижающих вспучиваемость и повышающих насыпную плотность готового продукта, стабилизация ее в заданных пределах путем повышения температуры обжига может быть и не достигнута. Это обусловле- 20 но тем, что при черезмерно высоких температурах из-за появления расплава на поверхности зерен обжигаемого материала 1пиропластическое состояние материала) начинается термическая 2S

его агломерация — образование сваровкозлов, которая является глубоким нарушением процесса обжига, и может потребовать,аварийного. отключения пе— чи. Для предотвращения аварийной си— туации в схему включен датчик 17 пиропластического состояния обжигаемого материала, который при экспери— ментально определенной граничной величине данного параметра вводит сигнал ограничения либо непосредственно в регулятор температуры обжига, либо через промежуточное реле отключает цепь электрического" исполнительного механизма регулирующего органа (заслонки) на магистрали топлива и запрещает тем самым его перемещение в направлении увеличения подачи топлива. Одновременно подается предупредительный сигнал машинисту.

Применительно к вращающимся барабанным печам работа датчика 17 пиропластического сЬстояния обжигаемого материала может быть основана на следующих известных принципах: измерения высоты поднятия материала по футеровке печи фотоэлектрическим или радиоизотопным методом,а также на измерении вличины тока привод- 55 ного электродвигателя, в том числе с выделением характерного спектра его колебаний.

Для кольцев карусел х печей оборудованных аэровыгружателями готового продукта с системой автоматического управления производительностью (напором) дутьевого, вентилятора по усилию взаимодействия аэровыгружателя с обжигаемым материалом, в качестве датчика пиропластического состояния целесообразно использовать датчик положения направляющего аппарата дутьевого вентилятора,в частности встроенный путевой выключатель его электрического исполнительного механизма.

Усилие взаимодействия аэровыгружателя материалом, а также устанавливаемая в соответствии с ннм производительность дутьевого вентилятора, резко возрастают при агломерации материала и, следовательно, являются косвенными параметрами, характеризующими пиропластическое состояние ма-, териала. Датчик положения необходимо настраивать на срабатывание путевого выключателя в положении направляющего аппарата, соответствующему повышению производительности вентилятора в 1,2-1,5 раза по сравнению с номинальной, Стабилизация насыпной плотности готового продукта является только одной из функций системы управления. Другой ее функцией является максимизация производительности печи с использованием для этого второго важнейшего управляющего воздействия на процесс — частоты вращения печи (для кольцевых карусельных печей — частоты вращения подины ), котоРой устанавливается время обжига. Известно, что оптимальное время обжига определяется изменяющимися. в процессе эксплуатации химико-минералогическим составом сырья, а также фракционным составом и структурно †механически свойствами полуфабриката. Устанавливая максимально возможную частоту вращения печи при постоянстве коэффициента ее заполнения с обеспечением заданной величины насыпной плотности готового продукта можно достигнуть наибольшей производительности печи.

Данная задача на основе поисковых методов управления решается следую,щим образом. Сигнал рассогласова7

1174718

Направление управляющего воздействия

СигСигнал на нал выходе формирователя

25 генератора импульсов

На уменьшение частоты вращения печи

Не изменяется

0

На увеличение частоты вра- 35 щения печи

П р и м е ч а и и е. "+" — наличие сигнала, 40 . 0 - — отсутствие сигнала

Направлениям управляющего воздействия соответствуют разные полярности выходного модулированного сигиа45 ла логического блока 10.

Импульсный выходной сигнал логического блока IO преобразуется преобразователем 12 (интегратором) в одйополярный сигнал постоянного тока, по-5О дающийся в качестве корректирующего через ограничитель 13 на входы регуляторов частоты вращения 14 и пита,ния печи полуфабрикатом 15. Регуляторы 14 и 15 являются контурами стабилизации соответствующих параметров и содержат необходимые функциональные элементы и датчики. Ограничителем ния с выхода блока 3 сравнения подается на вход управляющего устройства 7, где усредняющим блоком 8 осуществляется подавление случайных 5 флуктуаций и выделение основного сигнала. Отфильтрованный сигнал рассогласования и сигнал задатчика

4 насыпной плотности подаются на вхо.— ды формирователя 9, реализующего !О функциональную зависимость допустимого максимального значения насыпной плотности готового продукта V от йo кс. заданного (среднего) значения V>< и выдающего нормализованный сигнал при превышении этого значения.

Этот сигнал, а также сигнал генератора 11 импульсов в виде серий импульсов, подаются на входы логичес— кого блока 10. Алгоритм функциониро- 2б вания логического блока 10 пред— ставлен в таблице.

1.3 осуществляется ограничение выходного сигнала преобразователя 12 по заданному минимуму и максимуму с целью предотвращения аварийных

Режимов работы печи при возможных cr>оях в работе управляющего устройст— ва; Величина интервалов времени между сериями импульсов, вырабатываемых генератором 11, т.е. периодичность введения подстроечных воздействий на частоту вращения печи, устанавливается исходя из экспериментально определенной динамики изменений возмущающих воздействий на процесс.

Ориентировочно величина данного интервала времени может быть принята в 2-б ч. Его задание осуществляется временным элементом, входящим в состав генератора,!1 импульсов, или же внешним временным задатчиком, Параметры импульсов, вырабатываемых генератором Il, в пределах подстроечной серии изменяются (MO дулируются) в функции абсолютного значения сигнала рассогласования, подаваемого с выхода усредняющего блока 8 на второй вход генератора 11.

Может осуществляться амплитудоимпульсная (АИМ) или широтно †и пульсная (ШИМ) модуляция этого сигнала. Причем модуляционная характери— стика генератора 11 сформирована таким образом, что с увеличением сигнала рассогласования осуществляется увеличение модулируемого параметра выходной последовательности импульсов, например, при

АИМ вЂ” их амплитуды.

Таким образом, величина приращений (обоих знаков) сигнала задания частоты вращения печи формируемого преобразователем 12, изменяется, например, пропорционально величине отклонения насыпной плотности готового продукта от ее допустимого максимального значения.

В частности, для кольцевых карусельных керамзитообжиговых печей при изменении насыпной плотности керамзита от 0,74 от максимального значения Чя,домаксимального значеаак ния. Величина приращений (положительных) частоты вращения подины печи уменьшается от 10-307. до 0-5Х ее среднего значения. При изменении насыпной плотности в пределах от 1,1-1,2 от максималь10

l 174718

Составитель В.Алекперов Техред Л.Микеш, Корректор М.Пожо

Редактор Г.Волкова

Заказ 5167/40 . Тираж 570

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного значения V до максималь чвкс ного значения величины приращений (отрицательных) частоты вращения подины целесообразно уменьшать с 20-30 до 5-10Х ее среднего значе- ния.

Период повторения импульсов в пределах подстроечной серии устанавливают в зависимости от дн- 10 намических свойств объекта (ориентировочно !0-20 мин), а их длитель- ность принимают много меньшей периода повторения. При работе может возникнуть ситуация, когда в период между введением подстроечных воздействий при глубоких возмущенИях процесса контур стабилизации насыпной плотности готового продукта не обеспечивает компенсации возмущений и величина данного параметра выходит за допустимое максимальное значение. С целью устранения такой возможности сигнал формирователя 9 подается также-на третий вход гене- 2 ратора импульсов, обеспечивая в данном случае его принудительный запуск (поэтому в таблице отсутствует комбинация сигналов О,"+").При этом подается управляющий сигнал на снижение частоты вращения печи и тем самым создаются условия для

1 стабилизации насыпной плотности готового продукта соответствующим контурам. При изменении частоты вращения печи (для кольцевых карусельных печей — частоты вращения подины) и соответственно подачи полуфабриката вносятся возмущения в температурный режим печи. Для компенсации этих возмущений корректирующим регулятором 16 (блок динамической связи) подается упреждающий сиг нал в регулятор 6 температуры в переходных по частоте вращения режимах работы печи.

Таким образом, устройством реализуется предлагаемый способ управления с зависимым поиском, при котором обеспечивается быстрый выход системы в область предельно возможных частот вращения печи, т,е, умень-, шаются потери на поиск, а также с со— ответствующим увеличением производительности печи. Кроме того, повышаются возможности системы управления по стабилизации насыпной плотности готового продукта и тем самым улучшаются показатели его однородности, Расчетное повышение производительности керамзнтообжнговой печи составляет 5-7 .