Способ автоматического управления процессом сушки листовых материалов в многозонной конвейерной сушилке
Владельцы патента RU 2285215:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (RU)
Изобретение предназначено для сушки листовых материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Способ включает измерение температуры отработавшего сушильного агента, которым является топочный газ, конечной и начальной влажности. Скорость подачи высушиваемого материала изменяют в зависимости от его конечной влажности, температуру высушиваемого материала на выходе из сушилки определяют по значениям температуры сушильного агента, начальной влажности и скорости перемещения листового материала, сравнивают прогнозируемые значения с заданными и, если значение прогнозируемой температуры превысит заданное при влажности ниже нормируемой, снижают температуру сушильного агента, уменьшают количество подаваемого сушильного агента в зоны последнего этажа сушилки, увеличивают скорость подачи ленты материала. Изобретение позволяет повысить качество сушки, обеспечивает пожаробезопасность процесса. 1 ил.
Изобретение относится к технике сушки листовых материалов и может быть использовано в фанерном и спичечном производствах, целлюлозно-бумажной промышленности при производстве картона, текстильной и кожевенной промышленностях при производстве ткани и искусственной кожи.
Известен способ автоматического управления сушкой шпона в контактно-конвективных сушильных установках, в котором изменяют скорость движения шпона в зависимости от измеряемого значения усилия протяжки шпона, характеризующего влажность материала. (SU, авторское свидетельство N 1420323 А1, кл. F 26 В 21/06, 1988).
Недостаток способа - опасность возгорания высушиваемого материала.
Известен способ автоматического управления процессом сушки в многозонной конвейерной сушилке, включающий изменение количества подаваемого сушильного агента в зоны последнего этажа сушилки, изменение скорости подачи высушиваемого материала в зависимости от его влажности перед последним этажом сушилки (SU, авторское свидетельство N 1232907, кл. F 26 В 25/22, 1986).
Недостаток способа - опасность возгорания высушиваемого материала.
Наиболее близким по технической сущности является способ автоматического управления процессом сушки в многозонной сушилке, включающий изменение расхода сушильного агента в зависимости от его начальной и конечной температуры, изменение скорости подачи высушиваемого материала в зависимости от его объемной массы, толщины, влажности, температуры и расхода сушильного агента (SU, авторское свидетельство N 573698, кл. F 26 В 25/22, 1977).
Использование данного способа автоматического управления процессом сушки в многозонной конвейерной сушилке при сушке листового материала может привести к его возгоранию. Зачастую начальная влажность высушиваемого материала неравномерна, при отсутствии системы измерения начальной влажности листового материала, измерения и контроля температуры сушильного агента, которым является топочный газ, подаваемый через сопловые короба в различные зоны сушилки, конечная влажность участка ленты материала вследствие пересушки может оказаться ниже регламентированной технологической инструкцией. В этом случае при превышении температуры высушиваемого материала допустимой нормы может произойти его возгорание.
Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение пожаробезопасности процесса сушки.
Для этого в способе автоматического управления процессом сушки в многозонной конвейерной сушилке, включающем измерение температуры отработавшего сушильного агента, которым является топочный газ, конечной и начальной влажности высушиваемого материала и изменение скорости подачи высушиваемого материала, количества подаваемого сушильного агента в зоны последнего этажа сушилки и температуры сушильного агента, согласно изобретению изменяют скорость подачи высушиваемого материала в зависимости от его конечной влажности, температуру высушиваемого материала на выходе из сушилки определяют по значениям температуры сушильного агента, начальной влажности и скорости перемещения листового материала, сравнивают прогнозируемые значения с заданными и, если значение прогнозируемой температуры превысит заданное при влажности ниже нормируемой, снижают температуру сушильного агента, уменьшают количество подаваемого сушильного агента в зоны последнего этажа сушилки, увеличивают скорость подачи ленты материала.
Система автоматического управления непрерывно измеряет температуру отработавшего сушильного агента. На практике в местах образования заломов наблюдается резкое повышение температуры отработавшего сушильного агента. Оператор дополнительно задает предельно допустимое значение этой температуры, и если значение прогнозируемой температуры в данной точке превышает заданное, то срабатывает сигнализация, оповещающая об образовании залома, система подает управляющий сигнал на исполнительные механизмы, перекрывая доступ сушильного агента в сопловые короба сушилки, резко уменьшая расход газа в горелке, и увеличивает скорость движения транспортера, перемещающего высушиваемый материал, что способствует в результате исключению вероятности возникновения пожара.
На чертеже приведена схема устройства для реализации предложенного способа.
Устройство для автоматического управления процессом сушки листовых материалов в многозонной конвейерной сушилке 1 содержит датчики температуры сушильного агента 2, начальной и конечной влажности 3. Перемещение высушиваемого материала по сушилке осуществляет транспортер 4, для регулирования скорости подачи которого служит автоматический преобразователь частоты 5, соединенный с приводом 6 и связанный через устройство сопряжения 7 с контроллером 8. Датчики 2 и 3 через блок релейного коммутатора 9, измерительный усилитель 10, фильтр 11, мультиплексор 12, аналогово-цифровой преобразователь 13 связаны с контроллером 8. Контроллер 8 посредством блока дискретного ввода-вывода 14 отображает на дисплее 15 информацию о текущем состоянии процесса, получает от оператора через клавиатуру 16 команды, реализует через цифроаналоговый преобразователь 17, усилители 18 и блоки аналоговых выходов 19 управление исполнительными механизмами 20, регулирующими количество подаваемого газа в горелку 21, и исполнительными механизмами 22, открывающими или закрывающими шиберы 23 сопловых коробов 24. Исполнительные механизмы 20 и 22 соединены с контроллером 8 через модули расширения 25 блока релейного коммутатора 9, организуя, таким образом, обратную связь.
Способ осуществляется следующим образом.
Оператор вводит в память компьютера с помощью клавиатуры 16 значение предельно допустимой температуры листового материала на входе в последний этаж сушилки 1, задает номинальные значения этой температуры и конечной влажности материала, которые должны выдерживаться в соответствии с режимом. В начальный момент времени автоматический преобразователь частоты 5, регулирующий скорость подачи транспортера 4, перемещающего ленту материала по сушилке, система контроля 8 температуры и расхода сушильного агента настроена на номинальные значения. Измеренные значения с датчиков температуры сушильного агента 2, датчиков влажности материала 3, установленных перед первым этажом сушилки и перед последним этажом агрегата через блок релейного коммутатора 9, измерительный усилитель 10, фильтр 11 и мультиплексор 12, преобразуясь в аналогово-цифровом преобразователе 13 в цифровой код, поступают в контроллер 8, в котором при помощи математических моделей процесса сушки рассчитываются оценочные значения конечной влажности высушиваемого листового материала , температуры на выходе из сушилки 
:
где X1 - скорость перемещения листового материала по сушилке, м/мин;
X2 - температура сушильного агента, °С;
X3 - влажность исходного материала, %;
A, B, A, B, Aij, Bij - коэффициенты уравнений регрессии, определяемые экспериментально, например методом наименьших квадратов;
На основании оценочных значений 
, и 
и массива истинных значений Y1i и Y2i тех же величин, поступающих от датчиков 2 температуры сушильного агента на выходе агрегата, в контроллере 8 информация масштабируется, модель проверяется на адекватность, анализируются и выводятся параметры управления. В нем сравниваются оценочные и заданные Y1i значения конечной влажности высушиваемого материала, а также прогнозируемое и заданное Y2i значения температуры ленты материала на выходе из последнего этажа сушилки. Оператор задает допустимую разность между этими значениями. При превышении разности между заданным и прогнозируемым значением температуры материала на выходе из последнего этажа агрегата, возникновении ошибки регулирования происходит перерасчет коэффициентов моделей А0, В0, Аi, Вi, Аij, Вij (1) и (2) на основании текущей информации о скорости перемещения листового материала (X1), температуре сушильного агента (X2), влажности исходного материала (Х3), конечной влажности высушиваемого материала (Y1) и его температуре на выходе из последнего этажа сушильной секции агрегата (Y2). Если в процессе сушки происходит выход температуры ленты материала за пределы допустимого значения Y2, то резко повышается вероятность возникновения пожароопасной ситуации. Поэтому в контроллере 8 непрерывно сравнивается текущее значение Y2, поступающее от датчиков, и заданное предельно допустимое. При превышении Y2 происходит перерасчет значения скорости перемещения листового материала X1 и температуры сушильного агента X2. Пересчитанные значения управляющих воздействий температуры и конечной влажности листового материала посредством цифроаналогового преобразователя 17 преобразуются в аналоговые управляющие сигналы, поступающие через усилители 18 и блоки аналоговых выходов 19 на исполнительные механизмы 20, которые, изменяя количество подаваемого газа в горелку 21, регулируют температуру сушильного агента, и на исполнительные механизмы 22, открывающие или закрывающие шиберы 23 сопловых коробов 24, изменяющие количество подаваемого сушильного агента в зоны последнего этажа сушилки 1. Сигнал о номинальном количестве подаваемого в горелку газа и степени открытия того или иного шибера передается по обратной связи через дополнительные модули расширения 25 блока релейного коммутатора 9. В зависимости от рассчитанных значений влажности и температуры листового материала, через устройство сопряжения 7 контроллер 8 выдает управляющий сигнал на автоматический преобразователь частоты 5, который в свою очередь, управляя приводом 6, изменяет скорость транспортера 4, перемещающего материал.
Пример. В фанерном производстве сушка ленты лущеного шпона осуществляется при следующих значениях параметров:
скорость перемещения транспортера - 9 м/мин;
температура сушильного агента - 240°С;
начальная влажность ленты шпона - 75%;
номинальное значение конечной влажности шпона - 8%;
номинальное значение температуры шпона на выходе из последнего этажа сушильной секции агрегата - 125±2°С;
допустимое значение температуры шпона на выходе из последнего этажа сушильной секции агрегата - 155°С.
В процессе сушки вследствие неравномерной начальной влажности ленты лущеного шпона, к которой приводит при лущении чурака разбег влажности ядровой и заболонной древесины у некоторых пород, изменения температуры сушильного агента, вызванного различными возмущающими воздействиями, основным из которых является температура атмосферного воздуха, произошел выход конечной влажности за номинальное значение, которая составила 2%. При температуре отработавшего теплоносителя 162°С, температура ленты шпона составила 158°С, то есть выше допустимой нормы, следовательно, возникла пожароопасная обстановка. Для предотвращения возгорания высушиваемого шпона снизили температуру сушильного агента до 140°С, уменьшив регулятором количество подаваемого природного газа в горелку, увеличили скорость подачи транспортера до 15 м/мин и с помощью исполнительных механизмов перекрыли шиберы сопловых коробов последнего этажа сушилки. При этом температура ленты шпона снизилась и составила 124°С, что ниже номинального значения.
Такой учет температуры ленты шпона, перемещающейся по многозонной конвейерной сушилке, позволяет оперативно реагировать на увеличение значения температуры материала, что повышает пожаробезопасность процесса.
Способ автоматического управления процессом сушки в многозонной конвейерной сушилке, включающий измерение температуры отработавшего сушильного агента, которым является топочный газ, конечной и начальной влажности и изменение скорости подачи высушиваемого материала, количества подаваемого сушильного агента в зоны последнего этажа сушилки и температуры сушильного агента, отличающийся тем, что изменяют скорость подачи высушиваемого материала в зависимости от его конечной влажности, температуру высушиваемого материала на выходе из сушилки определяют по значениям температуры сушильного агента, начальной влажности и скорости перемещения листового материала, сравнивают прогнозируемые значения с заданными и, если значение прогнозируемой температуры превысит заданное при влажности ниже нормируемой, снижают температуру сушильного агента, уменьшают количество подаваемого сушильного агента в зоны последнего этажа сушилки, увеличивают скорость подачи ленты материала.
