6. Характеристика процесів сушіння як технологічних об’єктів автоматизації.

7.4 Автоматизація процесів сушіння

Сушіння – це процес вилучення вологи з матеріалу випарювання її. Для сушіння необхідно до висушуваного матеріалу підводити теплоту, завдяки якій відбувається випарювання вологи. За принципом дії сушильні апарати поділяються на періодичні та безперервні; залежно від теплоносія – на повітряні, газові і парові; за тиском – на атмосферні та вакуумні; за напрямом руху матеріалу – на прямо-, проти точні, із перехресним рухом; за станом шару висушуваного матеріалу в апараті – з нерухомим, рухомим, висячим і фонтануючим шаром. Сушильні агрегати залежно від способу підведення теплоти до висушуваного матеріалу поділяють на три групи: контактні, конвективні (повітряні та газові) і спеціальні (радіаційні, високочастотні та сублімаційні).

Така різноманітність принципів сушіння певною мірою впливає на принципи автоматизації сушильних апаратів. Показником ефективності процесу сушіння є вологість матеріалу, який виходить з апарату, а мета керування – підтримати цей параметр на заданому рівні.

Вологість сухого матеріалу визначається, з одного боку, кількістю вологи, що надходить із вологим матеріалом, а з іншого – кількістю вологи, виведеної з нього в процесі сушіння. Кількість вологи, яка поглинається сушильним агентом, визначається в основному площею поверхні контакту сушильного агента та матеріалу, а також середньою рушійною силою процесу. Вологість сушильного агента залежить від його витрати: чим вона більша, тим менша вологість. Зі зміною витрати сушильного агента в об’єкт вноситимуться істотні регулюючі впливи.

Рушійна сила процесу залежить від температури сушіння та розрідження в апараті. Розрідження легко регулюється зміною витрати сушильного агента, який виводиться з апарата. Температура визначається всіма початковими параметрами, а також інтенсивністю випарювання вологи з мокрого матеріалу. Стабілізувати її можна зміною або витрати сушильного агента, або його температури.

Таким чином, усі параметри, які впливають на показник ефективності, стабілізувати не можна. Наприклад, збурення виникатимуть у результаті зміни початкової вологості матеріалу, сушильного агента, гранулометричного складу матеріалу та інших факторів.

7. Автоматизація процесу дозування сипучих матеріалів.

8.3.1 Загальні відомості. Фізичні основи процесу

В якості ОК приймемо дозатор перервної дії зі стрічковим транспортером. Показником ефективності процесу є витрата матеріалу, що дозується. Ціллю керування є підтримання визначеного значення цієї витрати.

Масова витрата матеріалу через стрічковий транспортер визначається за рівнянням:

F=Svρ^´ /8.4/

де S – площа прохідного отвору;

v – швидкість руху матеріалу;

ρ¹ – насипна густина матеріалу.

Із зміною всіх визначаючих параметрів в об’єкт можуть надходити відповідні збурення.

Площа рівна добутку ширини стрічки в (величина постійна) на висоту відкриття заслінки h. Площа на виході буде періодично зменшуватись при проходженні частинок матеріалу, які будуть зменшувати прохідний отвір. Приймається, що частинки (куски) матеріалу мають форму кулі з еквівалентним діаметром d_екв. Тоді матимемо поправку h¹ до висоти h, яка врахує зменшення площі S:

/8.5/

Таким чином, площа S визначається рівнянням:

/8.6/

і залежатиме від висоти, відкриття заслінки h і діаметра частинок d_екв.

Висоту відкриття заслінки h порівняно просто стабілізувати, або змінювати при дозуванні. Діаметр d_екв визначається процесом подрібнення, який передує процесу дозування.

Швидкість v також може змінюватись при коливання напруги і частоти струму в електричній мережі двигуна дозатора, а також при ковзанні приводних пасів і стрічки транспортера на ведучому барабані. Шляхом ціленапрямленої зміни швидкості v з допомогою варіатора чи іншого спеціального обладнання можна здійснювати регулюючу дію.

Через зміну насипної густини ρ (в залежності від попереднього технологічного процесу, через метеорологічні умови і вологість навколишнього середовища) буде змінюватись внутрішнє тертя, що є сильним збуренням.

Отже в об’єкт будуть надходити ті чи інші збурення для компенсації яких потрібно вносити регулюючу дію шляхом зміни ступеня відкриття заслінки, або швидкості переміщення матеріалу.

Регулюючою величиною буде витрата матеріалу, що дозується.

Контролювати слід витрату матеріалу і його кількість, а сигналізувати значні відхилення витрати від заданого значення та стан привода дозатора (вкл/викл) у випадку повного припинення подачі матеріалу на стрічку дозатора та ін. механізмів.