Волжский Политехнический институт, ВАЭиВТ, Системы управления ХТ процессами, Автоматизация процесса сушки, 2013 год
Цель управления:
Это, как правило, необходимость получения целевого продукта заданного качества при определенной производительности. Критерием управления (показателем эффективности) процесса выступает параметр, определяющий качество продукта или его количество.
Цель управления процесса сушки заключается в обеспечении высушивания поступающего влажного твердого материала до заданного значения влажности.
В качестве объекта управления при автоматизации процесса сушки представлена барабанная прямоточная сушилка, в которой сушильным агентом служат топочные газы, получаемые в топке. Показателем эффективности данного процесса является влажность материала, выходящего из сушилки, а целью управления - поддержание этого параметра на определенном значении. Основными возмущающениями процесса являются изменения расхода материала и его влажности, а также изменения расхода и начальной температуры сушильного агента - теплоносителя.
Влажность сухого материала определяется, с одной стороны, количеством влаги, поступающей с влажным материалом, а с другой стороны количеством влаги, удаляемой из него в процессе сушки. Количество влаги, поступающей с влажным материалом, зависит от расхода этого материала и его влажности, а также от расхода сушильного агента.
Расход материала определяет производительность сушилки, которая, как правило, должна быть постоянной. Поэтому следует идти по пути стабилизации расхода влажного материала, что обеспечивает заданную производительность и устраняет возмущения по данному каналу. Для этой цели устанавливают автоматические дозаторы.
Влажность материала, поступающего в сушилку, зависит от технологического режима предыдущих процессов. С изменением этого параметра в объекте будут иметь место сильные возмущающие воздействия.
Поверхность контакта сушильного агента и материала зависит от толщины слоя этого материала и его гранулометрического состава. Толщина слоя определяется наличием материала в барабане и при постоянном расходе материала и скорость вращения барабана будут постоянной. Гранулометрический состав определяется ходом предыдущих технологических процессов; с его изменением в объект вносятся возмущения.
Величина влажности сушильного агента зависит от расхода этого агента, проходящего через сушилку; чем больше расход, тем меньше влажность сушильного агента. С изменением расхода сушильного агента в объект может вноситься возмущающие воздействия.
Разрежение в барабане сушилки легко стабилизируется путем изменения расхода сушильного агента, выводимого из сушилки. Температура же определяется всеми наличными параметрами, и также интенсивностью процесса испарения влаги из материала. Стабилизировать ее можно путем изменения расхода или температуры сушильного агента. Необходимо отметить, что диапазон изменения последнего параметра существенно ограничен, что объясняется требованиями техники безопасности и возможность разложения высушиваемого материала.
Нагрузка объекта по сушильного агенту поддерживается на постоянном значении регулятором разрежения воздуха в смесительной камере, воздействующим на клапан, установленный на линии отвода воздуха после циклона, При постоянном гидравлическом сопротивлении барабана и отсутствии подсоса воздуха из атмосферы система регулирования разрежения обеспечивает постоянство скорости прохождения сушильного агента вдоль барабана. Оптимальное значение скорости воздуха устанавливают с учетом того, что с ее увеличением возрастает скорость сушки твердого материала и одновременно увеличиваются потери тепла с отработанным воздухом.
Таким образом, все параметры, влияющие на показатель эффективности, стабилизировать невозможно, В частности, возмущение будет возникать в результате изменения начальной влажности материала и сушильного агента, гранулометрического состава материала и т. д. В барабане может изменятся распределение материала, а также гидродинамические условия его обтекания сушильным агентом. В связи с этим в качестве основного регулируемого параметра целесообразно взять влажность твердого материала, а регулирующее воздействие осуществлять изменением расхода сушильного агента. Однако при отсутствии надежного прибора для непрерывного измерения влажности материала, а также при больших запаздываниях в сушилке в качестве регулирующего параметра используют температуру сушильного агента в барабане. Это целесообразно с точки зрения динамики, т.к. на возмущения эта величина реагирует быстрее. Датчик регулятора температуры устанавливают в пределах первой трети длины сушилки. т.к. в начале аппарата температура теплоносителя изменяется более интенсивно, чем в его конце. При этом уменьшается также запаздывание объекта. Датчик монтируют непосредственно на поверхности барабана, а его свободные концы присоединяют к передающему преобразователю через специальное токосъемное устройство с подвижными контактами.
Полнота сгорания топливного газа обеспечивается АСР соотношения расходов топливного газа и первичного воздуха, управляющего подачей первичного воздуха в топку. При изменении теплотворной способности топлива целесообразно корректировать это соотношение по содержанию кислорода в топочных газах.
Таким образом, при управлении процессами сушки в прямоточной барабанной сушилке следует регулировать соотношение расхода топлива и первичного воздуха, влажного материала, температуру сушильного агента на входе и выходе из сушилки, температуру в сушилке, разрежение в смесительной камере.
Большое спасибо!