Устройство для автоматического управления процессом сушки материалов в барабанной сушилке
Изобретение позволяет повысить точность поддержания заданной конечной влажности материала и снижение пожароопасности. Устр-во содержит датчики 2, 3, 4, 5, 6 т-ры топочных газов, влажности исходного материала , конечной влажности материала, т-ры отходящих газов и расхода исход (Л оо со О5 ОО
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„80„„1337631
А1 (51) 4 F 26 В 21/10
gs„1 : г, .; я
„13
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3987347/24-06 (22) 09.12.85 (46) 15.09.87. Бюл. 11 34 (71) Проектно-конструкторский технологический институт Министерства лесной -промьппленности УССР (72) А.И.Степура, А.Я.Майданский, В.И.Майданская и P.Ã.Ñòåïóðà (53) 66.047 ° 565 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 566108, кл. F 26 В 21/10, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ МАТЕРИАЛОВ В БАРАБАННОЙ СУ111ИЛКЕ (57) Изобретение позволяет повысить точность поддержания заданной конеч. ной влажности материала и снижение пожароопасности. Устр-во содержит датчики 2, 3, 4, 5, 6 т-ры топочных газов, влажности исходного материала, конечной влажности материала, т-ры отходящих газов и расхода исход133 ного материала соответственно, дозатор 7 исходного материала, регулятор 8 его расхода, привод 9, топку 10 с регулятором 11 т-ры топочных газов, исполнительный механизм 12, преобразователи 13 сигналов датчиков, многоканальный преобразователь 14 напряжение-код, фильтры 15 низкой частоты с масштабирующими блоками 16, 17, 18, 19 и 20, задатчик 21 предельно допустимой т-ры отходящих газов, блок 22 сравнения, экстраполятор 23, анализатор 24 адекватности модели, блок 25 адаптации модели, анализатор 26 кри7631 терия управления, эадатчик 27 номинальных значений т-ры отходящих газов и конечной влажности материала, блок 28 обратной модели с преобразователем 29 код-напряжение. В блоке 22 непрерывно сравнивается текущее значение т-ры, поступающее с блока 20 со значением от эадатчика 21. В случае превышения первого значения над вторым с второго выхода блока 22 поступает сигнал на управляющий вход блока 28. Происходит перерасчет новых управляющих воздействий. l ил.
Изобретение относится к технике сушки сыпучих материалов и может быть использовано в лесоперерабатывающей промышленности для автоматического управления процессом сушки измельченной древесины в барабанных сушилках.
Цель изобретения — повышение точности поддержания заданной конечной влажности материала и снижение пожароопасности.
На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматического управления процессом сушки материалов в барабанной сушилке.
Устройство для автоматического управления процессом сушки материалов в барабанной сушилке 1 содержит датчики температуры топочных газов 2, влажности исходного материала 3, конечной влажности материала 4, температуры отходящих газов 5 и расхода исходного материала 6, дозатор исходного материала 7, регулятор его расхода 8, привод 9, топку 10 с регулятором 11 температуры топочных газов, соединенный с датчиком 2 и исполнительным механизмом 12, преобразователи 13 сигналов датчиков в унифицированные сигналы напряжения, многоканальный преобразователь 14 напряжение-код, фильтры низкой частоты 15 с масштабирующими блоками 16 — 20, преобразующими значения кодов Х в значения измеряемых физических величин Y по формуле. Y AX + В, где А
2 и  — коэффициенты аппроксимации, эадатчик 21 предельно допустимой температуры отходящих газон (температура, при которой возможно возгорание высушиваемого материала), блок сравнения 22, экстраполятор 23, анализатор адекватности модели 24, блок адаптации модели 25, анализатор критерия управления 26, задатчик 27 номинальньж значений температуры отходящих топочных газов и конечной влажности материала, блок обратной модели 28 с преобразователем 29 код-напряжение.
При этом датчики температуры топочных газов 2, расхода 6 и влажности 3 исходного материала подключены через преобразователи 13, многоканальный преобразователь 14, фильтры низких частот 15 и соответствующие масштабирующие блоки 16 — 18 к входам экстраполятора 23, выход которого соединен с входами анализатора критерия управления 26 и анализатора адекватности модели 24, при этом к остальным входам последнего подключены датчики 5 температуры отходящих газов и 4 конечной влажности материала (вышеописанным образом), а выходы анализатора 24 соединены с управляющими входами анализатора критерия управления 26 и блока адаптации модели 25, к остальным входам последнего при этом подключены датчики 2 — 6, а его выход связан со свободными входами экстраполятора 23 и блока обратной модели 28, к остальным входам последнего подключены дат13:37631
4 чик влажности исходного материала 3 и задатчик 27, причем к первому управляющему входу блока 28 подключен ныход анализатора критерия управления 26, а датчик температуры отходя5 щих газов 5 подсоединен к входу блока сравнения 22, связанному также с задатчиком 21, при этом первый выход блока 22 соецинен с управляющим входом экстраполятора 23, а второй его выход — с вторым управляющим входом блока обратной модели 28, выходы которого через преобразователь 29 соединены с регуляторами 11 температуры топочных газов и 8 расхода исходного материала.
Экстраполятор 23, используя в качестве входной информации серии измерений расхода исходного материала (х z), температуры топочных газов (хг) и влажности исходного материала (х ), рассчитывает оценочные значения (y,) конечной влажности материала и (; „) температуры отходящих газов по уравнениям:
y, = а„+ a„x1 + аг1х г + а41хФ уг = аог+ аггхг + Х1хгю х 8 Х„х ь Х вЂ” Хгх при x — центрированные значения со3 35 ответствующих параметров; i j — коэффициенты, получаемые в результате идентификации известным методом пассивного регрессивного анализа. 40 Анализатор адекватности модели 24 для выбранного уровня зависимости и заданных степеней свободы по F-критерию Фишера делает логическое заключение об адекватности принятой моде- 45 ли (ураннения (1) и (2)) и реального процесса сушки. Блок адаптации модели 25 определяет коэффициенты модели из серии измерений величин х, и у.. Процедура адаптации коэффициентов модели а; ! 1 выполняется методом линейной регрессии на основании критерия минимума текущей невязки. Анализатор критерия управления 26 осуществляет сравнение оценочных значений величин у и у„, полученных 1 в экстраполяторе 23, с заданными значениями этих величин в задатчике 27. Устройство работает следующим образом. Оператор с помощью задатчика 21 задает значение предельно допустимой температуры отходящих газов, при которой возможно загорание нысушиваемого материала, а задатчиком 27 — номинальное значение этой температуры и конечной влажности материала, которые должны выдерживаться в соответствии с технологическим режимом сушки. В начальный момент локальные регуляторы расхода 8 сырого материала и температуры 11 топочных газов настроены на номинальные значения, соответствующие установившемуся технологическому режиму. Информация с датчика 2 температуры топочных газов, поступающих в барабанную сушилку 1, датчика 3 влажности исходного материала и датчика 6 расхода исходного материала через измерительные преобразователи 14 напряжение-код, фильтры 15 и масшчабирующие блоки 16 — 18 поступает в экстраполятор 23. В последнем с помощью математической модели процесса сушки, которой является система двух нелинейных алгебраических уравнений (1 и 2), рассчитываются оценочные значения влажности Л (у,) сухого материала и температуры () уходящих топочных газов. На осг новании оценочных значений у,, у и массива истинных значений у,, у 11 21 тех же величин, поступающих от датчика 4 конечной влажности материала и датчика 5 температуры отходящих газов, через преобразователи 13, 14, фильтры 15 и масштабирующие блоки 19 и 20 н анализаторе адекватности модели 24 дается логическое заключение об адекватности модели процесса сушки. Если модель адекватна, то подается сигнал на управляющии вход анализатора критерия управления 26. В последнем сравниваются поступающие сюда оценочные и заданные по технологическому режиму значения влажности (у„) сухого материала и температуры (у,) отходящих газов. Если при этом окажется, что разность между заданными и оценочными значениями любого из регулируемых параметров (у,, у ) превысила допустимую ошибку регулирования, то из анализатора 26 подается сигнал на второй управляющий вход блока обратной модели 28. Используя текущее значение величины влажности 5 ) 3376 (х ) исходного материала, поступающее от датчика 3 через преобразователи 13, 14, фильтр 15 и масштабирующий блок 18 на второй информационный 5 вход блока обратной модели 28, а также заданные значения у", у+, поступающие на его третий информационный вход иэ задатчика 21, блок обратной модели 28 рассчитывает величины управляющих воздействий расхода (х») сырого материала и температуры (х ) 2 топочных газов, которые необходимо поддерживать на входе в барабанную сушилку 1, чтобы конечная влажность материала и температура отходящих газов остались на заданном по технолог»»ческо»»у режиму уровне. Рассчитан»»ь»е э»»лче»»»»я вел»»ч»»»» х и х через 1 2 преобразователь 29 подаются в виде лдллоговых сигналов задания соотнет20 ственно нл регулятор расхода исходного материала 8 и регулятор 11 темперлтуры топочных газон, которь»е приводят в соответствие текущие и 2с элдлнные значения величин х,, х . Если логическим заключением анализатора 24 является нелдекнлтность модели процесса сушки, то с его второго выходя подлется сигнал на управляющий 3Q вход блока адаптации модели 25. Нл осно»»анин текущей информации о расходе (х ) и нллжности (х ) исходно— го млтериллл, темперлтурлх топочных »» ол ходящ»»х» лэов (хг. уг ) и конеч»»ой 35 влажности (y ) материала блок 25 определяет новь»е коэффициенты л;. моде1» ли (I ) и (2). Полученные значения коэффициентов л;., соответствующие 1j уже адекватной модели процесса суш- 4» ки, поступают на первые информационные входы экстраполятора 23 и блока обратной модели 28 взамен старых коэффициентов уравнений (1) и (2) . Если в процессе сушки произойдет . 45 выход за допустимое верхнее значение температуры отходящих газов, что возможно, например, при нарушении равномерности перемещения материала IIo сушильному агрегату, то появляется опасность возникновения пожара. 11оэтому в блоке сравнения 22 непрерывно сравнивается текущее значение температуры (у ), поступающее с масштабирующего блока 20, с ее заданным предельно допустимым значением от эадатчика 21. В случае превышения текущего значения температуры отходяIllHx газов над допустимьп» значением 31 иэ второго выхода блока 22 поступает сигнал на первый управляющий нход блока обратной модели 28. В результате этого происходит перерасчет новых упранляющих воздействий х,, х с целью немедленного предотвращения сложившейся пожарной ситуации. Если текущее значение величины остается 2 в норме, то с первого выхода блока 22 поступает сигнал на управляющий вход экстраполятора 23, и устройство функционирует описанным способом Формула изобретения Устройство для автоматического управления процессом сушки материалов н барабанной сушилке, содержащее снабженные преобразователями датчики температуры топочнь»х газов, расхода исходного материала, конечной нлажности материала и регуляторы температуры топочных газон и расхода исходного материала, соединенные с соответствующими исполнительными механизмами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьш»ения точности поддержания заданной конечной влажности материала и снижения пожароопасности, устройство дополнительно содержит датчики влажности исходного материала и температуры отходящих газов, блок сравнения с задатчиком предельно допустимой температуры отходящих газов, экстраполятор, анализатор адекватности модели, блок ее адаптации, анализатор критерия управления с эадатчиком номинальных значений температуры топочных газов и конечной влажности материала и блок обратной модели с преобразователем, причем датчики температуры топочных газов, расхода и влажности исходного материала подключены к входам экстраполятора, выход которого соединен с входами анализатора критерия управления и анализатора адекватности модели, при этом к остальным входам последнего подключены датчики температуры отходящих газов и конечной влажности материала, а выходы этого анализатора соединены с управляющими входами анализатора критерия управления и блока адаптации модели, к остальным входам последнего при этом подключены все датчики, а его выход связан со свободными входами экстраполятора и блока обратной модели, к остальным входам которого Составитель С.Полянский Редактор Н.Горват Техред И.Дидык Корректор А. Зимокосов Заказ 4114/34 Тираж 635 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 1.3376 подключены датчик влажности исходного материала и задатчик анализатора критерия управления, при этом к первому управляющему входУ этого блока с подключен выход анализатора критерия управления, а датчик температуры отходящих газов подсоединен к входу 31 8 блока сравнения, первый выход которого соединен с управляющим входом блока обратной модели, выходы которого через его преобразователь соединены с регуляторами температуры топочных газов и расхода исходного материала.
