способ автоматического управления процессом сушки дисперсных материалов в вихревом режиме

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом сушки дисперсных материалов в вихревом режиме, заключающийся в изменении расхода исходного материала и расхода теплоносителя по управляющему сигналу, при этом получают сигналы от датчиков, измеряющих влагосодержание, температуру и расход теплоносителя до и после сушилки, исходного и высушенного материала, отличающийся тем, что сушку осуществляют в вихревой сушилке, корпус которой выполнен в виде гиперболоида вращения, с подвижной центральной трубой, сигналы от упомянутых датчиков, а также от датчиков, измеряющих потребляемую мощность вентилятора и калорифера, подаются на микропроцессор, который по заложенному в него алгоритму исходя из условия материального и теплового балансов, определяет наиболее оптимальные режимы управления, кроме того, коррекцию режима управления процессом сушки осуществляют по трем уровням, при этом на первом уровне при отклонении текущего значения влагосодержания высушенного материала от заданного воздействуют на температуру подводимого потока теплоносителя, на втором уровне, если изменение температуры подводимого потока теплоносителя не обеспечивает требуемой влажности высушенного материала, воздействуют на расход потока теплоносителя, на третьем уровне, если первые два воздействия не привели к желаемому результату, то при помощи исполнительного механизма воздействуют на перемещение в осевом направлении центральной трубы, регулируя тем самым время пребывания продукта в сушильной камере.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике сушки, а именно к способам автоматического управления процессами сушки дисперсных материалов в аппаратах, работающих в вихревом режиме, и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и смежных с ними отраслях промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматического управления процессом сушки путем изменения подачи исходного материала и теплоносителя по управляющему сигналу, характеризующему конечную влажность материала и температуру отработанного теплоносителя [RU №2239138, F26B 25/22, 27.10.2004].

Известный способ имеет ряд существенных недостатков:

- недостаточно высокое качество готового материала;

- длительность проведения процесса сушки;

- не позволяет оптимально управлять процессом сушки;

- имеет место значительная инерционность системы, т.е. низкая точность и надежность управления процессом сушки из-за случайных возмущений со стороны работы оборудования, что может привести к получению некондиционного материала;

- нерациональное использование теплоэнергетического и материального потенциала.

Технической задачей изобретения является повышение качества сушки, повышение точности и надежности управления, снижение удельных энергозатрат.

Поставленная задача достигается тем, что в способе автоматического управления процессом сушки дисперсных материалов в вихревом режиме, заключающемся в изменении расхода влажного материала и расхода теплоносителя по управляющему сигналу, при этом получают сигналы от датчиков, измеряющих влагосодержания, температуры и расходы теплоносителя до и после сушилки, влажного и высушенного материала, новым является то, что сушку осуществляют в вихревой сушилке, корпус которой выполнен в виде гиперболоида вращения с подвижной центральной трубой, сигналы от датчиков влагосодержаний, температур, расходов, а также от датчиков, измеряющих потребляемую мощность вентилятора и калорифера, подаются на микропроцессор, который по заложенному в него алгоритму, исходя из условий материального и теплового балансов, определяет наиболее оптимальные режимы управления, причем коррекцию режима управления процессом сушки осуществляют по трем уровням, при этом на первом уровне при отклонении текущего значения влагосодержания высушенного материала от заданного изменяют температуру подводимого потока теплоносителя, на втором уровне, если изменение температуры подводимого потока теплоносителя не обеспечивает требуемой влажности высушенного материала, изменяют расход потока теплоносителя, на третьем уровне, если первые два воздействия не привели к заданной влажности готового продукта, то с помощью исполнительного механизма изменяют время пребывания материала в сушильной камере, перемещая центральную трубу в осевом направлении.

Технический результат заключается в повышении качества сушки, интенсификации процесса сушки, повышении точности и надежности управления процессом, снижении теплоэнергетических и материальных затрат на единицу массы готового материала.

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.

Схема содержит вихревую сушилку 1, корпус которой выполнен в виде гиперболоида вращения с подвижной центральной трубой 2, вентилятор 3 для подачи теплоносителя; калорифер 4, бункер для подачи влажного материала 5; линии: подачи исходного влажного материала 6, отвода высушенного материала 7, подвода потока теплоносителя 8, отвода отработанного теплоносителя 9; датчики влагосодержания исходного 10 и высушенного 11 материалов; датчик расхода исходного теплоносителя 12; датчик расхода 13 исходного материала; датчик влагосодержания теплоносителя 14, подаваемого в сушильную камеру; датчик температуры теплоносителя 15 исходного влажного материала 16; датчики потребляемой мощности вентилятора 17 и калорифера 18; исполнительные механизмы 19-22 (а, б, в, г, д, е, ж, з, и, к, л, м - входные каналы управления, р, с, т, у, ф - выходные каналы управления); микропроцессор 23.

Способ осуществляется следующим образом.

Информация о влажности, температуре и расходе исходного материала в линии 6 с помощью датчиков 10, 13 и 16 передается в микропроцессор 23, который по заложенному в него алгоритму в зависимости от количества влажности и температуры исходного влажного материала, подаваемого на сушку, и от условий материального и теплового балансов устанавливает задание на необходимый тепловой режим и режим подачи теплоносителя на входе в сушилку посредством исполнительного механизма 21 калорифера 4, исполнительного механизма 22, регулирующего привод вентилятора 3, и исполнительного механизма 20, регулирующего положение центральной трубы 2.

В ходе процесса сушки дисперсного материала в вихревом режиме с помощью оперативной информации с датчиков влагосодержания исходного материала 10 и высушенного 11 измеряют текущее значение влажности исходного и высушиваемого материала, по которому осуществляют коррекцию режимов процесса сушки по 3 уровням. За счет этого значительно снижается инерционность управления, т.е. сужается интервал времени с момента получения информации о ходе сушки до подачи управляющего воздействия на исполнительные механизмы регулирования. При этом повышается чувствительность системы управления процессом на случайные возмущения со стороны работы оборудования, большую часть которых удается полностью компенсировать, т.е. повышается точность и надежность управления процессом сушки.

Первый уровень. При отклонении текущего значения влагосодержания высушенного материала от заданного микропроцессор 23 оперативно вычисляет необходимое изменение температуры подводимого потока теплоносителя и осуществляет его коррекцию посредством исполнительного механизма 21, установленного в линии 8, изменяющего мощность калорифера.

Если изменение температуры подводимого потока теплоносителя не обеспечивает требуемой влажности высушенного материала, то коррекцию режимов процесса сушки осуществляют по второму уровню.

Второй уровень управления предусматривает достижение заданной влажности высушиваемого дисперсного материала путем воздействия на расход потока теплоносителя в линии 8 и осуществляет его с помощью исполнительного механизма 22, изменяющего мощность вентилятора 3.

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

Третий уровень управления предусматривает достижение заданной влажности высушиваемого дисперсного материала путем воздействия на перемещение в осевом направлении центральной трубы 2 при помощи исполнительного механизма 20, регулируя тем самым время пребывания материала в сушильной камере.

Информация о расходе материально-энергетических ресурсов, фиксируемая с помощью датчиков 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, передается в микропроцессор 23, который по заложенному в него алгоритму исходя из условия материального и теплового балансов, определяет наиболее оптимальные режимы управления.

Предлагаемый способ может быть реализован при сушке дисперсных материалов в экспериментальной вихревой сушилке, сконструированной и изготовленной в Воронежской государственной технологической академии [Патент RU №2263262, МПК⁷ F26B 17/10. Вихревая сушилка [Текст] / Антипов С.Т., Прибытков А.В., Журавлев А.В. Воронеж. гос. технол. акад. - №2004112142; заявл. 20.04.2004; опубл. 27.10.2005, Бюл.30].

Таким образом, предлагаемый способ автоматического управления процессом сушки дисперсных материалов в вихревом режиме позволяет:

- обеспечить многоканальное управление по трем уровням, что позволяет повысить точность и надежность управления в наиболее оптимальных диапазонах изменения режимных параметров, т.е. снизить инерционность управления;

- получить готовый материал высокого качества за счет оптимизации режимных параметров процесса сушки дисперсного материала в вихревом режиме;

- снизить теплоэнергетические и материальные затраты на единицу массы готового материала.