Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ: ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ И СМЕШЕНИЕ
Посмотреть оригинал

Синтез системы управления процессом измельчения в молотковом измельчителе и системы управления процессом смешения в пневмосмесителе

Синтез системы управления процессом измельчения. Математическую модель или модуль процесса измельчения в молотковом измельчителе (см. рис. 2.15). полученный в § 2.3 и 3.4 в результате последовательной реализации этапов системного анализа, можно использовать для решения задачи управления процессом. Запишем модуль процесса измельчения в виде

1де / (б, гг) — функция плотности распределения измельченного материала по размерам после п циклов измельчения; Р (б) — вероятность измельчения частицы размером б; (б) — функция, определяющая количество осколков, на которые делится частица размером б; а0 и а0 — математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение нормального распределения, принятого за исходное; С'п — биномиальные коэффициенты.

Из модуля (5.14) вытекает возможность управления гранулометрическим составом на выходе молоткового измельчителя.

Рассмотрим два варианта управления процессом измельчения: «по входу» и «по выходу» [491. В обоих вариантах реализовано управление возвратным потоком. В первом случае возвратный поток с классификатора К молоткового измельчителя МИ (рис. 5.18) полностью поступает в бункер запаса БЗ и через селективный регулятор Р2, который представляет собой набор классификаторов, поступает на вход измельчителя.

Баланс масс потоков уравновешивается управлением загрузкой основного потока исходного материала х{ (0 через регулятор Pi.

Управление процессом измельчения «но входу*

Рис. 5.18. Управление процессом измельчения «но входу*

Управление загрузкой молоткового измельчителя осуществляется с помощью блока управления БУу в котором вычисляется значение масс потоков xt (t) и х2 (t) по модулю (5.14) и по уравнению материального баланса [491.

Закрупнение измельчаемого материала соответствует значению р — постоянному коэффициенту, который получен из расчета упаковки смеси [491.

Контроль работы системы осуществляется блоком контроля БК, в котором происходит измерение гранулометрического состава измельчаемого материала.

Датчики гранулометрического состава выполнены в виде пластин, которые установлены в зоне потока просеиваемого материала сквозь сито-бурат с переменным шагом сетки. По интенсивности потока частиц, падающих на пластины, можно судить об изменении гранулометрического состава материала.

В случае отклонения гранулометрического состава измельченного материала на выходе от заданного закона распределения /0 (б) в сторону более крупных фракций интенсивность потока по датчикам мелких фракций падает. На входе вырабатывается сигнал рассогласования относительно заданного /0 (6). Причиной появления «закрупнений» является изменение крупности исходного материала или увеличение его количества на входе измельчителя. Уменьшая лоток хх (/) на входе и одновременно увеличивая расход х2 (t) по обратному потоку так, чтобы выполнялось равенство х (/) = хх (t) -f- •+- х2 (/)., блок управления перемещает гранулометрический состав измельченного материала на выходе измельчителя в сторону мелких фракций. В случае отклонения гранулометрического состава на выходе от заданного в сторону более мелких фракций интенсивность потока по датчикам крупных фракций падает. Сигнал рассогласования приводит к изменению обратного потока х2 (t).

Недостатком управления «по входу» следует считать наличие ошибки рассогласования по всем датчикам, наличие дополнительного бункера и сложность построения селективного регулятора. Устройство необходимо часто перестраивать по управляющей фракции в возвратном потоке. Это приводит к колебанию производительности измельчителя.

Управление процессом измельчения «по выходу»

Рис. 5.19. Управление процессом измельчения «по выходу»

Второй вариант управления «по выходу» (рис.

5.19) более прост в исполнения и надежен в работе.

Измельченный материал поступает на систему классификаторов К, работающих в узком классе, где измельченное сырье рассеивается на фракции,

а обратные потоки поступают в накопители-регуляторы PII. Управляя интенсивностью потоков на классификаторах, можно регулировать гранулометрический состав на выходе согласно заданному.

Синтез системы управления процессом смешения. Модульный оператор или модуль процесса смешения в пневмосмесителе (см. рис. 2.35) (3.140), (3.141), полученный в § 2.7 и 3.8, используем для управления процессом с целью получения однородных смесей из сыпучих и гранулированных сырьевых материалов, а также смесей с заданным соотношением гранулометрического и химического составов в процессах подготовки сырья для производства стекольной шихты 150]. В процессах подготовки сырья для производства стекольной шихты, как показывают исследования [49], наиболее предпочтительнее использовать управляемые пневматические смесители.

В настоящее время известны различные системы автоматического управления процессом составления смесей [51—53]. Однако они не обеспечивают получение однородной стекольной шихты по физикохимическим и физико-механическим свойствам, так как не учитывают влияние гранулометрического состава на свойства смесей. Кроме того, в системах управления [51—53] отсутствует одновременное управление составом смеси по химическому и гранулометрическому составам в зависимости от порозности основного компонента, процентное содержание которого в смеси наибольшее, а изменение гранулометрического состава происходит случайным образом; также отсутствует управление процессом смешения.

Устранение этих недостатков позволит получить однородную стекольную шихту с порозпостью, необходимой для введения мелкодисперсных компонентов, используемых для окрашивания стекла или его легирования, и получения однородной по физико-химическим и физико-механическим свойствам шихты.

Схема системы управле- ния процессом смешении в пневмосмесителе для получения качественной стекольной шихты представлена на рис. 5.20 150].

Схема системы автоматического управления процессом смешения в пневмо- смеснтсле

Рис. 5.20. Схема системы автоматического управления процессом смешения в пневмо- смеснтсле

Система содержит бункер 1 с сырьевым материалом, процентное содержание которого в смеси наибольшее, а гранулометрический состав изменяется случайным образом; бункера 2 с сырьевыми материалами, гранулометрический состав которых известен и распределен по соответствующим бункерам;дозаторы 3; усредняющие устройства 4 блок управления дозированием по фракциям 5; анализатор химического состава сырья 6; анализатор гранулометрического состава сырья 7; устройства взвешивания и дозирования 8; пневмосмесптель.9; блок управления процессом смешения 10; блок управления 11.

Система управления работает следующим образом: сырье в виде порошка или гранул с неизвестным гранулометрическим составом из бункера 1 поступает в устройство <9 взвешивания и дозирования, где отвешивается определенная его часть согласно заданному рецепту шихты и химическому составу, который определяется по пробе, поступающей в анализатор химического состава 6, часть пробы анализируется анализатором гранулометрического состава 7. Данные о химическом и гранулометрическом составах поступают в блок управления 11, где производится расчет долевого участия остальных компонентов в шихте согласно рецепту. Коррекция отвесов сырьевых материалов осуществляется по данным о химическом и гранулометрическом составе, полученным с анализаторов 6 и 7, в которые сырье в виде пробы поступает из усредняющих устройств 4.

Управление гранулометрическим составом сырья осуществляется путем дозирования сырья из бункеров 2 дозаторами 3, на вход которых поступает сигнал от блока управления дозированием по фракциям 5. Блок управления дозированием по фракциям 5 рассчитывает гранулометрический состав каждого компонента по основному сырью, данные о котором поступают с блока управления 11. Сырьевые материалы с заданным гранулометрическим составом из дозаторов 3 поступают в усредняющие устройства 4, где усредняются по составу, а затем поступают в устройства взвешивания и дозирования 8, где производится отвешивание и дозирование сырья согласно рецепту шихты и текущему химическому составу. Далее дозы сырья поступают в пневмосмесптель 9, где смешиваются с остальными компонен-

Рне. 5.21. Схема системы автоматического управлении про цессамн дозировании, измельчении и смешении

тамп. Управление работой пневмосмеснтеля 9 осуществляется блоком управления процессом смешения 10, на вход которого поступают данные о весе загруженного в смеситель 9 сырья и его гранулометрическом составе.

Блок 10 по заложенному в него модулю процесса смешения в пневмосмесителе (3.140), (3.141) рассчитывает оптимальный режим работы смесителя 9, а именно длительность цикла смешения, скорость смешения и ускорения на различных стадиях смешения.

Синтез системы управления процессами дозирования, измельчения и смени ния. Разработанные в предыдущих главах модули процесса измельчения в молотковом измельчителе (5.14) и процесса смешения в пневмосмесителе (3.140), (3.141) используем для синтеза системы управления процессами дозирования, измельчения и смешения для производства стекольной шихты (54, 551.

Основными факторами, влияющими на качество стекольной шихты, являются стабильность химического и гранулометрического составов сырьевых компонентов. Управление но этим каналам в системе производства стекольной шихты можно проводить раздельно. Ото обусловлено ортогональностью признаков. Совместное их влияние на качество смеси происходит в процессе смешения. Повышение качества стекольной шихты осуществляется в настоящее время управлением дозированием сырьевого материала [49, 541.

Объединение каналов управления по химическому составу шихты и гранулометрическому составу сырьевых материалов позволяет создать устройство для производства стекольной шихты [55].Схема устройства для производства стекольной шихты, в котором реализована система автоматического управления процессами дозирования, измельчения и смешения, представлена на рис. 5.21 [55].

Устройство содержит расходный бункер 1 основного сырья, например кварцевого песка; расходные бункера 2 с прочими компонентами; молотковые измельчители 3 для измельчения и рассева сырья;

узлы блокировки по взвешиванию и дозированию 5; анализатор химического н гранулометрического составов компонентов 77; блок управления процессом измельчения сырья 10; блок управления узлами блокировки 12; узел блокировки по сортности шихты 7; блоки взвешивания и дозирования сырья 4; пневмосмеситель 6; анализатор однородности шихты 8; блок управления смесителем 9; блок управления устройством 13.

Приготовление шихты осуществляется следующим образом. Из расходного бункера 1 основного сырья материал поступает в блок взвешивания и дозирования сырья 4. Из бункеров 2 с прочими компонентами материалы поступают в молотковые измельчители 3, где измельчаются до дисперсности, определяемой расчетом гранулометрического состава компонентов блоком управления 13, который передает эти данные в блок управления процессом измельчения 10. Этот блок содержит модуль процесса измельчения (5.14), при помощи которого ведет процесс в молотковых измельчителях 3 в оптимальном режиме. Блок управления 13производит расчет гранулометрического состава компонентов по выражению [551

где значения индексов i относятся к определяемой фракции сырья, а / — к материалу, относительно которого производится расчет; d — диаметр частиц сырьевых материалов; Р — вес дозы; р — удельный вес сырьевого материала; у — распределение гранулометрического состава по фракциям; р — коэффициент, определяющий способность материала к агрегированию.

Измельченные прочие компоненты поступают после молотковых измельчителей в блоки взвешивания и дозирования 4, где вместе с основным сырьем отвешиваются по дозам согласно рецепту шихты и химическому составу, определяемому по пробам из бункеров 1,2 и молотковых измельчителей 3 анализатором химического и гранулометрического состава компонентов 7/. Отвешенные основное сырье и прочие компоненты через узлы блокировки по взвешиванию и дозированию 5 поступают в пневмосмеситель 6‘, если отсутствуют ошибки в процессе взвешивания и дозирования. В противном случае основное сырье возвращается в расходный бункер 7, а другие компоненты — в молотковые измельчители 3. Управление блокировками осуществляется блоком управления узлами блокировки 12, которые управляются сигналами блока управления устройством 13 и сигналами аварии, поступающими с блоков взвешивания и дозирования 4.

В пневмосмесителе 6 основное сырье (кварцевый песок) и прочие компоненты смешиваются и образуют однородную смесь, которая по пробе, взятой из смесителя, анализируется на однородность анализатором однородности шихты 8. Если шихта имеет по однородности требуемую сортность, то через узел блокировки по сортности шихты 7 она поступает к потребителю (стекловаренную печь). При отклонении состава и однородности шихты от требуемой сортности производится ее досмешенне в пневмосмесителе 6. Если и в этом случае не достигается требуемая сортность шихты, то загрузка пневмосме- снтеля 6 бракуется и через узел 7 направляется в бункер брака.

Процессом смешения в пневмосмесителе управляет блок управления смесителем 9, в который заложен модуль процесса смешения (3.140), (3.141). На вход блока 9 поступает информация о весе загружаемого в смеситель материала и его гранулометрическом составе по каждому компоненту с блока управления устройством 13. По этим данным с помощью модуля процесса смешения (3.140), (3.141) в блоке 9 производится расчет оптимальных режимов смешения, производительности цикла, скорости и ускорения движения смешиваемых материалов и воздуха на каждой стадии процесса смешения.

Коррекция отвесов, гранулометрических составов и режимов измельчения и смешения проводится в блоках управления 9, 10 и 13 путем сравнения экспериментальных данных, поступающих с анализаторов 8 и 11 и расчетных по модулям процесса измельчения (5.14), процесса смешения (3.140), (3.141) и выражению (5.15).

Построение устройства для производства стекольной шихты, в котором была бы реализована система автоматического управления процессами дозирования, измельчения и смешения сырьевых материалов, позволит снизить энергозатраты на измельчение, рассев и смешение материалов, а подбор гранулометрического состава позволит оптимизировать процесс получения однородной шихты,что приведет к повышению производительности дальнейших процессов.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы