Разработка автоматического управления процесса сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закрученном слое (стр. 9 из 9)

Технический результат заключается в повышении качества готовой продукции, оперативности и надежности управления процессом сушки, снижении энергетических затрат на единицу массы готового продукта.

На рис. 3.1 представлена схема, реализующая предлагаемый способ автоматического управления процессом сушки.

Рисунок 3.1 - Схема реализации автоматического управления процесса сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закрученном слое

Схема содержит бункер исходного сырья 1, вихревую сушилку 2 для подсушки исходного сырья, сушилку со взвешенно-закрученным слоем 3, состоящую из трех секций I. II. III; вентиляторы 4, 5 для подачи сушильного агента; калориферы 6, 7, 8, 9; линии: подачи исходного влажного материала 10, отвода высушенного материала 11, подвода осевого потока сушильного агента на сушку 12, подвода тангенциального потока теплоносителя 13, отвода отработанного теплоносителя 14; датчики: влажности 15 и 16 соответственно исходного и высушенного материалов, расхода исходного теплоносителя 17 и 18 соответственно осевого и тангенциального потоков, а также 19, 20 и 21 - расхода тангенциального потока по каждой из трех зон, расхода 22 и 23 исходного и высушенного материала соответственно, влагосодержания теплоносителя 24, 25, 26 и 27, подаваемого в сушильную камеру, и 28 - влагосодержания отработанного теплоносителя, температуры теплоносителя 29, 30, 31 и 32, исходного влажного материала 33, потребляемой мощности вентиляторов 34 и 35 и калориферов 36, 37, 38 и 39 соответственно; исполнительные механизмы 40-49 (а, б, в, г, д, е, ж, з, и, к, л, м, н, о, п, р, с, т, у, ф, х, ц, ч, ш, щ - входные каналы управления, d, I, j, l, r, s, t, v, w - выходные каналы управления); микропроцессор 50.

Способ сушки осуществляется следующим образом. Влажный полидисперсный материал из бункера 1 подают сначала в вихревую сушилку 2, где подсушивают за счет тепла отработанного теплоносителя, затем в I, II и III зоны сушилки 3 со взвешенно-закрученным слоем. Информация о влажности, температуре и расходе подсушенного материала в линии 10 с помощью датчиков 15, 33, 22 передается в микропроцессор 50, который по заложенному в него алгоритму в зависимости от количество влаги и тепла, содержащихся в исходном влажном материале, подаваемом на сушку, устанавливает температурный режим и режим подачи теплоносителя на входе в сушилку посредством исполнительных механизмов 42, 44,.46 и 48 калориферов 6, 7, 8 и 9 и исполнительных механизмов 41 и 43, регулирующих приводы вентиляторов 4 и 5.

Количество влаги, поступающей с исходным материалом, определяется микропроцессором 50, исходя из информации о расходе и влажности исходного материала, поступающей с датчиков 22 и 15, установленных но линии 10 подачи исходного материала, по формуле:

где Wисх - количество влаги, поступающее с исходным продуктом, кг/ч.

В ходе процесса сушки полидисперсного материала во взвешенно-закрученном слое с помощью оперативной информации с датчиков влажности исходного материала 15 и высушенного 16 измеряют текущее значение влажности исходного и высушиваемого материалов, по которому осуществляют коррекцию режима управления процессом сушки по четырем уровням. За счет этого значительно повышается оперативность управления.

Первый уровень. При отклонении текущего значения потока влаги, испаряемого в сушилке, от заданного микропроцессор 50 вычисляет необходимое изменение температуры и расхода тангенциально подводимого потока теплоносителя и осуществляет его коррекцию посредством исполнительных механизмов 48 и 49, установленных в линии 12. Если необходимая влажность готового материала не достигается на первом уровне, дальнейшая регулировка осуществляется на втором уровне.

Второй уровень. При этом микропроцессор 50 вычисляет необходимое изменение температуры и расхода тангенциально подводимого потока теплоносителя и осуществляет его коррекцию посредством исполнительных механизмов 46 и 47, установленных в линии 12. Если необходимая влажность готового материала не достигается на втором уровне, то дальнейшая регулировка осуществляется на третьем уровне.

Третий уровень. При этом микропроцессор 50 вычисляет необходимое изменение температуры и расхода тангенциально подводимого потока теплоносителя и осуществляет его коррекцию посредством исполнительных механизмов 44 калорифера и 45 шибера, установленных в линии 12.

Если изменение температуры и расхода тангенциально подводимого потока теплоносителя не обеспечивает требуемой влажности высушенного материала, то коррекцию режима управления осуществляют по четвертому уровню.

Четвертый уровень управления предусматривает достижение заданной влажности материала путем воздействия на расход и температуру осевого потока теплоносителя в линии 13 и осуществляет его с помощью исполнительных механизмов 41 и 42, изменяющих мощность вентилятора и калорифера соответственно.

Сигналы, пропорциональные влажности теплоносителя на входе и выходе аппарата, поступают соответственно с датчиков 25, 26, 27 и 28 на микропроцессор 50. Сюда же поступают сигналы, пропорциональные подаче теплоносителя, с расходомеров 17, 18, 19, 20 и 21 и сигнал, пропорциональный влажности исходного материала, с датчика 15.

Информация о расходе материально-энергетических ресурсов, фиксируемая с помощью датчиков 15-39, передается в микропроцессор 50, который непрерывно определяет суммарные энергетические затраты на единицу массы высушиваемого материала, и если они увеличиваются, то уменьшает температуру и расход теплоносителя, если уменьшаются, то увеличивает, оптимальный расход исходного сырья определяется минимизацией функции стоимости энергетических затрат. Изменение расхода исходного материала осуществляют с помощью исполнительного механизма 40, установленного в линии 10.

Таким образом, предлагаемый способ автоматического управления процессом сушки полидисперсного материала во взвешенно-закрученном слое позволяет:

— получить готовый продукт более высокого качества за счет оптимизации режимных параметров процесса сушки материала во взвешенно-закрученном слое;

— осуществить многоуровневое управление, благодаря чему повышается оперативность и надежность управления в наиболее оптимальных диапазонах изменения параметров режима работы сушилки;

— значительно увеличить точность управления за счет использования информации с датчиков влажности исходного материала 15 и высушенного 16 в качестве корректирующих сигналов, при этом повышается чувствительность системы управления процессом на случайные возмущения со стороны работы оборудования, большую часть которых удается полностью компенсировать;

— за счет использования тепла отработанного теплоносителя, при предварительной подсушке продукта в вихревой сушилке, обеспечить снижение энергетических затрат на единицу массы готового продукта;

— обеспечить рациональное использование теплоэнергетических ресурсов, варьируя их величиной в зависимости от характеристик высушиваемого материала и хода процесса.