Способ автоматического управления процессом сгущения суспензии в группе параллельно включенных сгустителей

 

Изобретение относится к способу автоматического управления процессом сгущения, может быть использовано в химической промьшшености и позволяет повысить точность разделения суспензии . Способ реализуется САР, включающей контур регулирования расхода сгущенной пульпы на выходе каждого из сгустителей 1 в зависимости от плотности на границе его , зон сжатия и осаждения: датчик (Д) (Л 00 о 00 CAD сд О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3880635/31-26 (22) 08.04.85 (46) 07.05.87. Бюл. № 17 (71) Ленинградский горный институт им. Г,В,Плеханова (72) С.В.Стороженко, В.В.Стальский, Ю.И.Левчишин, В.Г.Дейч и С.Е.Алешичев (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 431889, кл. В 01 D 21/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 633549, кл. В 01 D 21/06, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 431890, кл. В 01 D 21/01, 1972. (51) 4 В 01 D 21/01, G 05 D 27/00 (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СГУЩЕНИЯ СУСПЕНЗИИ В

ГРУППЕ ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ СГУСТИТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к способу автоматического управления процессом сгущения, может быть использовано в химической промышлености и позволяет повысить точность разделения суспензии. Способ реализуется CAP включающей контур регулирования расхода сгущенной пульпы на выходе каждого из сгустителей 1 в зависимости от плотности на границе его зон сжатия и осаждения: датчик (Д) !

3083

24 плотности, регулятор (Р) 18, клапан (К) 20 с коррекцией по плотности сгущенной пульпы (Д17). CAP также включает контур регулирования рас,хода реагента в каждый сгуститель по плотности его слива: Д25 плотнос-. ти, управляющий блок 23, К 33 реагента; контур регулирования расхода суспензии в каждый сгуститель с коррекцией по плотности его слива: Д 22 расхода, Д 21 плотности, управляющий

56 блок 23, вычислитель 37, К 39 с коррекцией по скорости изменения плотности на границе зон сжатия и осаждения (Д24), а также контур регулирования корректирующего расхода реагента в каждый сгуститель в зависимости от расхода твердого в суспензии и плотности на границе зон сжатия и осаждения . Д 22 расхода, Д 24 плот ности, управляющей блок 23, К 33.

3 ил.

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом сгущения суспензии и может быть использовано в химической и других отраслях промьппленности.

Цель изобретения — повышение точности разделения суспензии.

На фиг.1 представлена принципиальная схема системы автоматического управления процессом сгущения суспензии; на фиг.2 — техническая структура управляющего блока; на фиг.3 техническая 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. K 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 суспензии слива в дгуститель 1. 8 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 управляю5

34 датчик 24 плотности суспензии внутри сгустителя 1 и датчик 25 плотности суспензии слива. Для исключения взаимного влияния к управляющим блокам 18 и 23 присоединены корректирующие блоки 35 и 36.

Информация о нагрузке каждого из сгустителей 1 подана на вычислитель

37, воздействующий на исполнительные двигатели 38, установленные на регулирующих клапанах 39 подачи суспеищему блоку 18 и управляющему блоку

23. Датчик 25 плотности суспензии слива подключен к блоку 26 переключения, выходной сигнал которого воздействует на исполнительные двигатели

l27 и 28, установленные на клапанах

29 и 30.

Датчик 31 расхода реагента соединен с управляющим блоком 23, воздействующим на исполнительный двигатель 32, укрепленный на клапане 33 трубопровод да 13 подачи реагента. К управляюще му блоку 23 подключен также непосредственно и через корректирующий блок

3 130835 зии питания в смесительные зумпфы 7 каждого сгустителя 1.

Входы вычислителя 37 присоединены к информационному выходу блока

23 управления и таким же выходам подобных блоков 23 управления дру5 гих сгустителей 1 °

Управляющий блок 18 состоит из двух стандартных модулей, которые включены в соответствии с типовой 10 каскадной схемой регулирования.

В первый контур включен датчик

24, который подключен к стабилизирующему модулю регулирования управляющего блока 18, выход которого свя- 15 зан с исполнительным двигателем 19.

Во второй контур включен датчик 17, который подключен к корректирующему модулю регулирования управляющего блока 18, выход которого подключен 20 непосредственно к стабилизирующему модулю того же управляющего блока 18.

Gð, = 4Gð +0 33С» -0,16(зь 2 в (2а)

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 осветленной

1 суспензии (о ), задатчик плотности

«1C осветленной суспензии (о ), блок

1- с

34, формирующий производную по времени от плотности суспензии внутри сгустителя (dP /dt = P ), блок 36, формирующий сигнал производной (1 ) по плотности сгущенной суспензии и на выходе сгустителя. На входе (измерительном элементе) ведущего второго регулирующего модуля 42 формируется сигнал

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

С „,. = Р, С„), к датчику 31 расхода реагента (С „), к задатчику количест35 ва реагента (С p ) модуля, к датчику

24 плотности внутри сгустителя Яз и к ведущему регулирующему модулю (У ). Таким образом, на входе (измерительном элементе) первого регулирующего модуля 41 формируется сигнал ьх d! < G» 3 Р

t Pb С 6 В (1) 45 пРи Е „= О, когда РегУлЯтоР отработал рассогласование

81 М Ы4

+ Спт в

Р Мз Р) К3 Жз Кз 50 (2)

Нужное соотношение задается выбором коэффициентов оС „ которые обычно учитывают и "вес", т.е. относительное значение каждого параметра.

Например, выражение (2) при о, Ф, = 1,2 имеет вид ь ti c I z c I t6 (3)

Два последних сигнала влияют только на динамику системы. В стати-. ке, когда регулирующий модуль отработал рассогласование 7 = 0 и

Ь (4)

Это равенство не учитывает статическую ошибку системы, близкую для астатического регулятора к статической ошибке датчика 25.

Имея в виду, что в выражении (3)

P = P = 2; (3, = 0,4; фф = 0,6, пблучаем выражение (4) в виде с ) °

Один из выходов блока 23 подключен к блоку 35, на который подается сигнал Y . 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 3, р и G„, Вычислитель 37 осуществляет оптимальное управление распределением нагрузки между сгустителями 1 (в статике).

Его алгоритм основан на минимизации суммарного содержания твердого в сливе (фиг.3):

1308356 и

;7 0 min, k = 1,2...n, (5) . -cy, Ц=1

-hG = G, — G, (У-1)

ni6 nil, n1

У где и — число сгустителей.

Решение этой задачи представляется в виде

Gë рск

1 — g(о — ) и с1 (6)

1,2...п с ограничением

, G„

1=1 где Gt,, — полный расход суспензии пи- . тания сгустителей, поступающей в отделение сгущения;

Д, — коэффициент пропорпиональнос ти.

По скольку р ег улиро ванне р а схода суспензии питания клапаном 39 и соответствующими клапанами других сгустителей осуществляется непрерывно, на вычислитель 37 подаются сигналы, обеспечивающие требуемое качество регулирования, т.е. улучшающие динамику системы. Блок 23 каждого сгусти.теля подключен к вычислителю 37 и на него подаются сигналы рв, р

G . В вычислителе 37 непрерывно производится реализация алгоритма (6), (7). Динамическая коррекция управления осуществляется с помощью упрех<дающих сигналов Й от каждого сгус -в .

THTB JIB 1 .

При изменении плотности суспензии слива (3 „ каждого сгустителя модуль

43 вычислителя 37 (фиг.3) вычисляет новое значение суммы плотностей по формуле(5) и передает это значение на модуль 44. Модуль 44 вычисляет новые значения С„, по формуле (6) при ограничении (7) и передает сигнал на модуль 46.

В модуле 46 производится вычисление величины и скорости приращения

ЬС„; *

Перепишем формулу (6) в виде

С = а — а ; + а Ь, (6а)

1 где а = 6„ /п; а = ь, Gn /n; b

g< /и, причем à,, à, b при расК чете G ; считаем постоянными, т.е. независящими от времени.

Величина приращения расхода питания

5 rpe G„,(э G и 1р,1 — значение расхода питания i-ro сгустителя текущее и предыдущее (заполненное) в момент времени f и <. — 1 соответственно;

f = p Т, где Т - интервал дискрет10 ности; р = 1,2...,, f ° ...

Для определения скорости изменения расхода (перемещения клапана 39) вычисляется производная от формулы (ба) по времени

dG„,< dt = а „dt s, /dt и к ней прибавляется скорость изме2Д нения плотности внутри сгустителя (jj ). Получаем

gG, = k,а Йр, /dt + k dp,< /dt где k<, k — масштабные коэффициенты, причем Рв может быть со знаком плюс или минус.

Полное приращение в любой момент времени после дискретизации выражеII ния Ь6,< для любого момента времени (будет

Это приращение 50„; = f(t) вырабатывается блоком 46 и передается на исполнительный двигатель 38

i-го сгустителя. Полный сигнал, определяющий положение клапана 39

i-го сгустителя, будет р=В

0„; = 0„р+

При изменении плотности суспензии 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 корректи руется по плотности суспензии разгруз-. ки датчиком 17, воздействующим на блок 18. Таким образом обеспечивается стабилизация .плотности суспензии разгрузки.

1308356

При изменении плотности осветленной суспензии датчик 25 подает сигнал Йа управляющий блок 23 и кор ректирует поддерживаемое этим блоком соотношение: количество реагента- 5 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);

e H oTHocTh внутри сгустителя изме-f5 нилась, это значит, что через некоторое время изменится плотность осветленной суспензии, так как последняя определяется количеством частиц твердого в восходящем потоке суспен- 2Р зии.

Действие клапана 33 в статике определяется выражением (2), если количество твердого (6„ ) увеличивается, то увеличивается и расход реагента (6 ), если в связи с изменением параметров суспензии или реагента есть необходимость изменить заданное соотношение, оператор изменяет значение задания (6 ) или коэф- -30 фициентов настройки модуля (,, к ...) и т.д. Сигнал от второго моду— ля 42 управления (7б) определяется в статике выражением (4) и в динамике выражением (3). 35

Для повышения точности стабилиза-. ции плотности осветленной суспензии и одновременно для поддержания тре буемой (регламентной) загрузки сгустителей 1 предусматривается управление всеми сгустителями 1 в зависимости от плотности суспензии слива () каждого из них с коррекцией (упреждающий сигнал)по скорости изменения плотности на границе зоны . 4> сжатия и зоны осаждения ((Э ).

При изменении плотности суспензии слива какого-либо из сгустителей вычислитель 37 перераспределяет питание между сгустителями 1 в со- >0 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 сгустителя и 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 2б 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 изобретения

Способ автоматического управления процессом сгущения суспензии в группе параллельно включенных сгустителей путем изменения расхода сгущенной пульпы на выходе каждого иэ сгусФиг. 2

Фиг. „3

Составитель Т.Голеншина

Техред Л.Сердюкова

Редактор Н.Тупица

Корректор M. Пожо

Заказ 1658/8

Тираж 657 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

9 13083 тителей в зависимости от плотности,на границе его зон сжатия и осаждения с коррекцией по плотности сгущенной пульпы и изменения расхода реагента в каждый сгуститель по плотности его слива, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности разделения суспензии, дополнительно регулируют расход суспензии в каждый сгуститель с коррекцией 10 по плотности его слива и скорости изменения плотности на границе зон сжатия и осаждения, корректируют

1 расход реагента в каждый сгуститель в зависимости от расхода твердого в суспензии и плотности на границе зон сжатия и осаждения, а при достижении плотностью слива сгустителя заданного предельного значения возвращают ее в сгуститель,