Способ автоматического управления реактором периодического действия

 

Способ автоматического управлении реактором периодического действия относится к отрасли промышленности, где изготовляются нетканые листовые материалы на базе органических волокон . Цель изобретения - повышение качества продукта. Способ управления включает регулирование температурного режима процесса экстракции в реакторе с использованием математической мoдeJш химического процесса, по которой определяют время пребьшания массы в зоне реакции и регулируют расход греющего пара в теплообменник потока экстрактора через реактор. Новым в способе является коррекция температурного режима по величине изменения показателя эффективности экстрагирующего потока и дополнительная коррекция прогнозируемого показателя качества волокнистого полуфабриката в процессе его производства пропорциональны характеристикам последующего процесса размола волокнистого полуфабриката, 1 ил. СО

СОЮЗ (ОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (11) (51) 4 G 05 D 27/00, 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4005700/29-12 (22) 02.01.86 (46) 29.02.88. Бюл.1 8 (71) Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР и Киевский институт автоматики им. XXV съезда . КПСС

{72) И.Ф.Кабаиец, В.В.Мажура, В.Н.Скорик и А.Е.Степанов (53) 676.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 896133, кл. D 21 F 7/12, 1982. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕАКТОРОМ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Способ автоматического управления реактором периодического действия относится к отрасли промышленности, где изготовляются нетканые листовые материалы на базе органических волокон. Цель изобретения — повьппение качества продукта. Способ управления включает регулирование температурного режима процесса экстракции в реакторе с использованием математической модели химического процесса, по которой определяют время пребывания массы в зоне реакции и регулируют расход греющего пара в теплообменник потока экстрактора через реактор. Новым в способе является коррекция температурного режима по величине изменения показателя эффективности экстрагирующего потока и дополнительная коррекция прогнозируемого показателя качества волокнистого пщтуфабриката в процессе его производства пропорциональны характеристикам последующего процесса размола волокнистого полуфабриката. 1 ил.

1377835

Изобретение относится к способам управления в промышленности, где, используится волокна для изготовления нетканых листовых материалов (НЛМ), и может быть использовано для управления процессами размола данного волокна и физико-химическими процессами

его производства в виде волокнистого полуфабриката в реакторах периодичес- 10 кого действия путем прокачивания в зоне реакции через органическое сырье потока экстрактора, т.е. жидкости экстрагирувщей примеси из данного сырья. 15

Цель изобретения — повышение качества продукта.

На чертеже представлена система автоматического управления реакто- 20 ром периодического действия.

Система автоматического управления реактором периодического действия содержит реактор 1, теплообменники 2 и

3 ° насосы 4 и 5 перекачки экстракто- 25 ра емкости: промежуточнуж 6, свежего 7 и отработанного 8 компонентов экстрактора, размалывавщее устройство

9, привод 10. Датчики уровней свеmего 11 и отработанного 12 компонен- 30 тов экстрактора соединены каждый через регулятор расхода 13 и 14 клапа -. нами 15 и 16, другие входы регуляторов каждый через выход первого 17 и второго 18 вычислительного устройства заданий расходов соединены через первые входы .с выходом задатчика концентрации свежего компонента, третий и четвертый входы второго вычис лительного устройства соединены с 4р задатчиками объема экстрактора в реакторе 7, а вторые входы устройств соединены через первый вход первого сумматора 19 с задатчиком содержания А активного компонента в реакторе, который также соединен совместно с задатчиками объема реактора 7 сырья V и его влажностьв Ж с третьим вычислительным устройством 20,. выход которого соединен с первыми входом блока 21 прогноза качества полуфабриката, со вторым входом через первый вход второго сумматора 22 соединеН задатчик прогноза качества, а выход блока 21 совместно с задатчиком коэффициента нормирования j через входы блока 23 нормирования соединены с первым входом первого реле 24, выход которого через четвертое 25 и пятое 26 вычислительные устройства соединены с входами блока

27 коррекции, третий вход которого соединен с таймером 28, а выход через первый вход второго реле 29 соединен с первым входом регулятора

30 расхода пара, другой вход которого через блок усреднения соединен с задатчиками температуры верхней

31, нижней 32 и средней 33 циркуляции экстрактора, выход регулятора 30 через первый вход третьего реле 34 соединен с клапанами 35 и 36 на линиях подачи пара соответственно в первый и второй теплообменники, и датчики 37 и 38 температуры конденсата этих теплообменников через входы четвертого реле 39 соединены с третьим сумматором 40, другой вход которого соединен с зядатчиком температуры средней циркуляции, а выход через первый блок 41 сравнения соединен с

9Р задатчиком разности температуры дТ, и вторым входом второго реле, вход которого через первый блок 42 дифференцирования соединен с одной стороны с задатчиком,скорости

dT; () через второй блок 43 сравнения, а с другой стороны через блок

44 задания расхода конденсата соединены каждый со своими входами пятого реле 45, выход которого через регулятор 46 расхода конденсата и через первый вход щестого реле 47 соединен с клапанами 48 и 49 на линиях конденсата теплообменников, выход датчика мощности привода 50 совместно с задатчиком коэффициента пропорциональности, через функциональный блок 51 соединены с первым входом третьего блока 52 сравнения, другой вход которого соединен с задатчиком номинальо ного значения степени помола БВ °

5Р а задатчики номинального R, и теку1 щего значения R„ разрывной длины соединены с четвертым блоком 53 сравнения, выход которого совместно с выходом третьего блока сравнения соединены с первыми входами седьмого реле

54, третий вход соединен с генератором 55, а два выхода через блок 56 деления, щестое вычислительное устройство 57 соединены с первым входом блока 58 задания качества полуфабриката, два других входя соединены с задатчиком Vg; объема поставки полуфабриката в емкость и датчиком 59

)377835 уровня в ней, а выход соединен с вторым входом второго сумматора, выход блока нормирования также соединен через пятый блок 60 сравнения с задатчиком критерия (Н ), первым и 5Р 5

9 входом восьмого 61 реле и через входы девятого 62 реле, выход блока 63 памяти соединен с выходом восьмого реле, а выход девятого реле соединен с входами четвертого и пятого вычислительных устройств и с первым входом второго делителя 64, другой вход которого соединен с задатчиком коэффициента J нHо рpмMиHрpоoв а нHиHя, а выход соединен с входом четвертого сумматора

65, другой вход которого через десятое реле 66 соединен с выходами девятого реле и блока прогноза, выход четвертого сумматора через седьмое 20 вычислительное устройство 67 соединен с вторым входом первого сумматора, выход регулятора 14 через второй блок 68 дифференцирования соединен с шестым блоком 69 сравнения, куда также подключен задатчик номинального ае " значения скорости (†) выход шесЖ того блока сравнения соединен с выходом первого реле через входы одиннадцатого реле 70, выход которого соединен со вторим входом восьмого. реле, входы терминала соединены с заЕ датчиками текущей Б, и заданной конki центрации конденсата каждого теплооб- 35 менника, а выходи через сумматор 71, схему 72 ключей соединен через свои реле 73 с клапанами на входе в реактор экстрактора первого 74 и второго 75 теплообменников, реле ?6 с кла- 40 панами на выходе 77 первого и 78 второго теплообменников соединено с третьим, четвертым и шестым реле.

Автоматизированная система управления работает следующим образом. 45

Сигналы от датчиков уровня свежего l) и отработанного 12 компонентов

:экстрактора поступают каждый в регуляторы 13 и 14 уровней, которые регу50 лирувт расходы компонентов при помо. щи клапанов 15 и 16. Задание регуля+ торам уровней свежего L и отработанного L компонентов определяется э в соответствувщих первом 17 и втором

18 вычислительных устройствах (на базе ИК-46) путем реализации уравнений 1 и 2. Сигнал величины активности компонента Ас- непосредственно и задаваемого содержания компонента А в реакторе через первый сумматор 19 (типа ПФ1.1) поступает от соответствующих задатчиков.

L< = L< — q,А /Ag, ())

Ь Lp с1 (0,0) V Чъ q A /Ag ) (2.) реактора, м

5. экстрактора, Х содерэкстрактора по отноЧр где V — объем

Ч вЂ” объем жания шенив с),эЧ э

g — коэффициенты пропорциональности, В третьем вичислительном устройстве

20 (-на базе MK-46) определяется величина концентрации активного компонента экстрактора А> 7 по отношению к содержанию абсолютно сухого сырья в реакторе путем реализации уравнения

А = q . A 110-5. Ч .Ч,()-0,0) МД (3) где Ч, — объем сирья в реакторе, Xq„ — коэффициент пропорциональности.

Затем сигнал поступает в блок 21 (на базе ))К-46) прогноза качества полуфабриката, в котором по вводимой через второй сумматор 22 (типа

ПФ1.1) безразмерной величине прогноза качества ъ вычисляется безразмерный критерий Врума (Нф-фактор) по статической модели процесса экстракции примеси, т.е. величина Нф в блоке

23 нормирования (типа ПФ1.9) преобразуется в размернув величину

Нф(С.4) (М=Н) по уравнению (4) Нф =

= Нф, где ) — комплексный, коэффициент нормирования С 4, сигнал которой проходит через первое реле 24 и далее в четвертом 25 и пятом 26 вычислительных устройствах (на базе МК-46) определяются селекторные коэффициенс С ты, и p выбора режима производства. Сигналы величин коэффициентов поступают в блок 27 селекции, где определяется график заданий, температуры экстрактора. Таймером 28 формируется ряд tip ° e ° 1„ текущего времени для реализации данного .уровня.

5Р

Задания температуры Т; Lnj через открытое второе реле 29 (типа П)Р.1) поступают в регулятор 30 (типа, НР3.21) расхода греющего пара, а зна1377835 чение текущей температуры экстрактора

Т, поступает от блока 31 усреднения

1 (на базе ПФ1.18) трех величин температуры, измеряемых датчиками 3) и

32 на входе и датчиком 33 — на выходе реактора. По результату сравнения

1 5

Т; и Т; fnJ регулятор через второе реле 34 изменяет степень открытия клапанов- 35 или 36 подачи па- 10 ра. Тепловой режим корректируется путем фиксирования задания регулятору пара по величине разности температуры экстрактора на выходе из реактора и температуры конденсата пара от 15 датчиков 37 и 38,.сигналы которых через четвертое реле 39 (типа П1Р.1) поступают в третий сумматор 40 {типа .ПФ1 ° l) где определяется разность

ЛТ, = Т вЂ” Т„;, которая в первом 20 блоке 41 сравнивается с заданной аТ

При ь Т; < Т, на выходе блока 41

6Р (типа П1Р.1) формируется сигнал "1", который закрывает второе реле и тем самым фиксирует величину задания тем- 25 пературы Т (nJ на последующее время процесса.

Дополнительная коррекция теплового режима осуществляется путем дросселирования потока конденсата в зависимо- 30

6Т; сти от величины скорости — — — измеat нения задания регулятору расхода пара, которая определяется в блоке 42 (типа ПФ2.1) дифференцирования. В блоке 43 задания (на базе Пфl,l, ПФ1.9) расхода конденсата формируется сигнал задания по следующему уравнению

5Р

5р 5Р ЙТ, fn)

F . = m Т, lnl + m --4- — —, 40 где m m — -коэффициенты пропорцио-. нальности И (час С), М мин (час С)„

Если во втором блоке 44 сравнения (типа П1Р.!) заданное значение произ- 45 ат",у ат,Р водной (— - — ) = --,то на выЖ lit ходе формируется сигнал "1", открывающий пятое реле 45 (типа П1Р.З) и сигнал задания поступает в регулятор 46 (типа ПР3.2! с ПВ10.13) расхода конденсата, который через шестое реле 46 (типа П1Р.1),. изменяет степень открытия клапанов 48 или 49.

С целью второй дополнительнои

55 коррекции температурного режима измеряется мощность привода 50, по которой в функциональном блоке 51 (типа ПФ1.9) путем умножения

11 „(1»y ) на комплексный коэффициент г

o»R пропорциональности. oL(-- ) определя- .

1 1 т ется текущее значение степени помола о

HR, которое в третьем блоке 52 (типа П2ЭС.1) сравнивают с номинальным SR и определяют приращение о

ESR. Аналогично в четвертом блоке

53 сравнения определяется »»1»„(М) путем сравнения вводимых текущего

R<(M) с номинальным R „ (М) значеЪ 5Р ниями разрывной длины по результатам штатного анализа. Б седьмом реле 54 (типа Hl.l 3) выполняется операция квантования приращений по сигналу

t,... t„ от генератора 55. Приращения поступают в блок 56 {типа .

ПФ1.18) деления,где формируется сигнал частной производной »!R „/ 3 SR, который поступает в шестое вычислительное устройство 57 (на базе MK-46) и где реализуется уравнение

L„= ехр(К, И ехр»К,»» е К,N )) при К, = 14,825471, K = 6,5470161"

«10, К = 3,3109763 п1 — -04, и = 985, n = -853

3L

И = о8Б« где Ь вЂ” разрывная длина, м;

П» е ° ° ° п — показатели степени;

SR — степень помола;

К»э e ° ° «

К 5 - постоянные коэффициенты, безразмер»п»е.

Сигнал содержания примеси L „ совместно с сигналом V объема поставки

1 полуфабриката в емкость 6 и сигналом уровня в ней от датчика. 59 используются в блоке 58 (типа MK-46) для вычисления задания качества полуфабриката K " (М=-К) по уравнению

) p э где К вЂ” прогнозируемый показатель . качества полуфабриката в промежуточной емкости, безразмерная величина;

L„ — уровень промежуточной емкости, м;

К1 — объемный коэффициент, м

L — содержание примеси по

Мортону, е;

Р— комплексный коэффициент пропорциональности между

77835

10

20

30

55 содержанием примеси по Мортону, разницей объемов запаса, произведенного полуфабриката и реактора, а также числом Карра, к(м 7.)

V . — объем дополнительной по ставки в промежуточную емкость полуфабриката,. т.е. производительность реактора, который будет заполнять з промежуточнув емкость, м сигнал которого поступает во второй сумматор 22 (типа П?ЭС.З), в котором реализувтся следующие два уравнения:

516 = К вЂ” X, к= к ьк

Величина а К " является корректирующей данный тепловой режим путем вибора нового прогноза в. процессе экстрагирования примеси. С целью коррекции режима загрузки реактора сигнал Н в пятом блоке 60 (типа П2Р.1) сравнивается с критическим значением фактора и если Н 1, с (Н ), то на выход М МК де формируется сигйал "1, которнй закрывает однотипные первое, восьмое

61 и девятое 62 реле, через которое сигнал предыдущего значения Н fn) на блоке 63 памяти поступает как в вычислительные устройства 4 и 5, так во второй ., денормализующий делитель

64 (типа ПФ1.18) и далее в .четвертый сумматор 65, где определяется разность 4H> = Н (nj. — Н (и + 1) . ВелиФ чина H fn + 1J поступает через открытое сигналом пятого блока в десятое реле 66. По данной разности в седьмом вычислительном устройстве 67 (на базе ИК246) определяется сигнал коррекции содержания активного компонента в реакторе по уравнению: и — ехрjKзьНу1 т где е — комплексный коэффициент пропорциональности, кг. Сигнал коррекции, А поступает в первый сумматор. Фиксация каждого предыдущего значения

Н п) осуществляется после заливки отработанного компонента экстрактора (ц 1 и определения скорости (†) во втоЖ ром дифференциаторе 68, то есть при (†) — (†), в шестом блоке 69 сравсИ 4 (Н

Н ж нения (типа П1Р.1) формируется сигнал 1", которнй закрывает одиннад8 цатое реле 70 (типа П1Р.3) тем самым через открытое восьмое реле в блоке памяти фиксируется значение фактора до следующего процесса экстракции.

По результату сравнения вводимых в терминал текущих. значений концентрации активного компонента в конденсаФ те каждого теплообменника S „; и заданного Я„ определяется минималь5 ная разность ЬБ, по которой формируется сигнал и выбора теплообменника, по которому подключается последний через коммутатор 71 путем замыкания необходимых цепей в схеме ключей 72 формирования командных сигналов для однотипных П1Р.3 третьего, четвертого, шестого, двенад-цатого 71, тринадцатого 76 реле с последующей процедурой закрытия и открытия клапанов 74 и 75 на линиях подачи экстрактора в реактор и теплообменник 77,78, а также переключения каналов, дросселирования конденсата, подачи пара и измерения температуры конденсата.

Формула изобретения

Способ автоматического управления реактором периодического действия, заключающийся в регулировании расходов компонентов варки и температурного режима в реакторе путем изменения подачи пара в теплообменник по вычисляемому значению показателя глубины гидролиза и корректировании величины задания в зависимости от измеренных температур на входе и выходе из реактора, регулировании расходов компонентов свежего,и отработанного экстрактора, о т л и ч а— в шийся тем, что, с целью повышения качества продукта, измеряют температуру конденсата теплообменников, уровень в емкости полуфабриката, поступающего из реактора в раэмалывавщее устройство, мощность привода размалывающего устройства и разрывную длину получаемого волокна, фиксирувт заданное значение температуры экстракции при превышении граничного значения величины рассогласования измеряемых температур экстрактора на выходе из котла и конденсата теплообменников, вычисляют скорость изменения задания температуры, по найденному значению которой дополнительно регулируют тепловой режим в реак9 1377835 1О

Составитель Н.Никольский

Редактор А.Долинич Техред М.Дидык Корректор В.Гирняк

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K-35, Раущская наб °, д.4/5

Заказ 873/45

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4 торе изменением потока конденсата любого из работающих теплообменников, определяют в зависимости от измеренных значений мощности привода и раз5 рывной длины волокна величину содержания примеси s получаемом полуфабрикате, вычисляют по найденному значению содержания примеси и измеренной величине уровня в емкости полуфабрика 1ц та покаэатель его качества и корректи руют расход пара по рассогласованив найденного и ранее прогнозированного значения, причем по вычисленному показателю качества рассчитывают новый показатель глубины гидролиза, при превышении его мгновенного приращения критического значения, корректируют содержание активного компонента в реакторе пропорционально разности значений показателя глубины гидролиэа на предыдущем и последующем такте управления.