книги из ГПНТБ / Березовец Г.Т. Приборы пневматической агрегатной унифицированной системы и их использование для автоматизации производственных процессов

В высокотемпературных печах (температура в зоне обжига порядка 1580—1600° С) около 70% воздуха, необходимого для сжигания газа, инжектируется из зоны охлаждения холодным воздухом повышенного давления и подается к горелкам. Осталь­ ные 30% горячего воздуха должны пройти в зону обжига непо­ средственно по туннели.

В зону охлаждения подается воздух в количестве, которое необходимо для охлаждения садки. Так как это количество зна­ чительно больше необходимого для горения, то некоторая посто­ янная часть нагретого воздуха отбирается из стыка 43—44 пози­ ций и используется обычно в сушилах. Часть воздуха теряется через неплотности в стыках вагонеток.

Потери воздуха неопределенны и зависят от состояния парка вагонеток, песочных затворов и т. и.

140

Все попытки измерить и регулировать количество воздуха,

подаваемого в печь и прошедшего в зону обжига; судить о количестве воздуха по перепаду давления в зоне

обжига нельзя, ибо количество воздуха, прошедшего через эту зону, зависит и от гидравлического сопротивления садки, которое непостоянно.

В то же время как недостаток, так и избыток воздуха приво­ дят к снижению температуры в зоне обжига, а следовательно, и к нарушению технологического режима. Кроме того, в высоко­ температурных печах при отоплении газами с теплотой сгорания 1200—1800 ккал/м3 достижение 1580—1700° С в зоне обжига возможно только при подаче количества воздуха, близкого к тео­ ретическому.

Следовательно, поддерживать необходимую температуру в зоне обжига возможно лишь при установке такого регулятора, который обеспечивал бы нужную подачу воздуха.

Таким регулятором практически не может быть регулятор, реагирующий на сигналы от газоанализатора на Ог и СОг, так как вследствие конструкции печи хорошее перемешивание дости­ гается лишь за зоной обжига примерно на 22-й позиции. Но регулирование по составу отходящих газов на этой позиции не гарантирует полноты сгорания топлива в позициях 26—32. При этом температура на позициях 28—30 не будет максимальной, как должна быть по технологическому режиму.

В то же время известно, что для каждого расхода топлива данного состава имеется один вполне определенный оптимальный расход воздуха, при котором температура пламени будет наи­ высшей. При расходах воздуха, как меньше, так и больше опти­ мального, температура пламени будет снижаться. О достижении оптимального режима можно судить не только по температуре пламени, но и по зависящей от нее температуре отходящих газов или по температуре нагреваемой ими поверхности. При этом со­ вершенно необязательно знать действительное значение темпе­ ратуры, а достаточно иметь возможность определять, повышается она или понижается, и изменять расход воздуха так, чтобы она повышалась. После достижения возможного максимума темпе­ ратуры дальнейшее изменение расхода воздуха в том же напра­ влении приведет к снижению температуры. Тогда изменение рас­ хода воздуха реверсируется, и вновь происходит переход через максимум и т. д., т. е. наступает колебательный процесс типа -«восьмерки» вокруг максимального значения температуры. Авто­ матически такой максимум отыскивается экстремальным регуля­ тором.

Температуру в зоне обжига (обычно в позиции 29) необходимо поддерживать постоянной. Для этого служит изодромный регу­ лятор, управляющий расходом газа, а для обеспечения оптималь­

141

ного расхода воздуха- в данной схеме применен экстремальный регулятор. Оба они включены параллельно к выходу пневмопре­ образователя или вторичного прибора пирометра ПИ. Пирометр может быть как термоэлектрическим, так и радиационным.

Термоэлектрический пирометр применяется обычно в низко­ температурных печах, а радиационный — в высокотемператур­ ных. Следует отметить, что запаздывание и постоянная времени системы с радиационным пирометром в данном случае в 3—4 раза меньше, чем с термоэлектрическим.

Изодромный регулятор температуры и экстремальный регу­ лятор воздуха могут работать как параллельно, так и последо­ вательно. При параллельной работе расход газа изменяется при отклонении температуры в позиции 29 от заданной величины, и в то же время экстремальный регулятор ведет поиск оптималь­ ного расхода воздуха. Чтобы процесс регулирования был устой­ чивым, необходимо построить схему так, чтобы воздействие экстремального регулятора на температуру опережало по вре­ мени воздействие регулятора температуры на величину

(^воз — Тгаз)>

ГД6 тВ03 и тгаз — время, соответственно необходимое для реаги­ рования температуры в измеряемой точке на изменение коли­ чества воздуха и газа.

Иначе говоря, необходимо добиться того, чтобы скорость движения исполнительного механизма регулятора температуры была меньшей, чем скорость исполнительного механизма экстре­ мального регулятора, и чтобы последний успел отыскать опти­

воздуха при текущем расходе газа приведет к заданному значе­ нию температуры, то расход газа перестанет изменяться, в то время как экстремальный регулятор будет продолжать «рыска­ ние» вокруг достигнутой температуры, то увеличивая, то умень­ шая расход воздуха. Происходящие от этого «рыскания» колеба­ ния температуры должны быть меньше зоны нечувствительности регулятора температуры. При такой параллельной схеме работы может оказаться, что скорость исполнительного механизма регуля­ тора температуры недопустимо мала.

При последовательной работе двух регуляторов команда регулятора температуры поступит к исполнительному механизму только тогда, когда экстремальный регулятор завершит поиск оптимального расхода воздуха, т. е. когда он вошел в зону «рыс­ кания». В период же поиска устройство отсечки (показанное пунктиром И М отс) запирает линию исполнительного механизма регулятора температуры.

В высокотемпературных печах, как уже говорилось, в зону обжига 70% воздуха засасывается инжектирующим воздухом:

142

через инжекторные каналы. Поэтому целесообразно, чтобы рас­ ход инжектирующего воздуха был примерно пропорционален расходу газа.

Для этого можно установить регулятор соотношения газ — инжектирующий воздух.

Для поддержания гидравлического режима печи необходим, изодромный регулятор разрежения на стыке позиций 21—22. Так как нет причин для изменения задания этому регулятору (как и регулятору соотношения), то принят регулятор с местным заданием. Дистанционное управление предусматривается только регулирующими органами на газопроводе, на всасывающей линии вентилятора сосредоточенной подачи и на линии воздуха, отбираемого из зоны охлаждения печи (в большинстве случаев; для сушил). Расход этого воздуха также автоматически регули­ руется изодромным регулятором.

Данная схема служит примером применения экстремального, регулятора и блок-схем 10, 11 и 12.

§ 5. СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РЕЖИМА В КАМЕРНОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ОТЖИГА МЕТАЛЛА

На рис. 82 изображена камерная отжигательная печь, отапли­ ваемая газом. Горелки расположены в два ряда: вверху и внизу. Расход газа через горелки верхнего ряда меньше, чем через го­ релки нижнего ряда. При достижении определенной температуры вверху печи горелки верхнего ряда выключаются. Печь разделена на две зоны регулирования. Температура в каждой из зон регу­ лируется по программе, задаваемой профилем лекала в блоке задания по времени ВДВ.

Так как расход газа в период выдержки в 6—7 раз меньше, чем в начале периода нагрева, то для сохранения постоянной чувствительности как при больших, так и при малых расходах соотношение газ — воздух регулируется по блок-схеме 24, вариант-

4.Давление в печи регулируется по блок-схеме Ю. Схема регулирования работает следующим образом.

Температура в каждой из зон измеряется термопарой Т, подключенной к потенциометру ПП с пневматическим выходом.. Сигнал от этого прибора подается непосредственно к блоку сигна­ лизации РБ-Д и через блок предварения БП к регулирующему блоку РБ-Из.

Вкамеру задания этого блока подается сигнал от програм­ много задатчика ВДВ.

Взависимости от программы, построенной в функции времени, регулирующий блок обеспечивает одновременное изменение поло­

жения спаренных регулирующих органов POi, установленных на линиях газа и воздуха. Два регулирующих блока с местным, заданием РБ-Из-М служат для поддержания постоянного задан-

143;

ного перепада давления путем изменения открытия регулирую­ щих органов РОг, установленных последовательно со спарен­ ными регулирующими органами.

Рассматриваемая схема обеспечивает регулирование темпера­ туры по программе и поддерживает заданный коэффициент из­ бытка воздуха; кроме того, для улучшения условий работы ниж­ них горелок при малых расходах, так же как и для предотвраще­ ния перегрева верха печи при достижении температурой вели­ чины, пропорциональной давлению, заданному на блоке сигнали­ зации РБ-Д, давление воздуха после блока скачком изменяется

•от 1 кГ/см2 до 0, вследствие чего исполнительные механизмы ИМ-в закроют регулирующие органы на газо- и воздухопроводах ж горелкам верхней зоны.

Данная схема приводится как пример применения блок-схем

.автоматического регулирования пылеприготовления в шаровой мельнице. Она должна при максимальной производительности обеспечить тонину помола и конечную влажность пыли в соответ­ ствии с кондициями.

Температура пылевоздушной смеси и конечная влажность ныли регулируются изменением количества холодного воздуха, добавляемого в линию горячего воздуха, поступающего в мель­ ницу.

Производительность мельницы регулируется по перепаду да­ вления на ее входной и выходной горловинах, изменением подачи угля из бункера. Для улучшения процесса регулирования произ­

на выходе из сепаратора при помощи датчика температуры ДТ. Сигнал от датчика температуры подводится к блоку предварения БП, а после него к регулирующему блоку РБ-Из.

Заданная температура или соответствующее этому значению давление устанавливается блоком дистанционного задатчика или вторичным комбинированным прибором согласно блок-схеме 10 и подводится к камере задания регулирующего блока. В зависимости

•от рассогласования на входе регулирующего блока осуще­ ствляется воздействие на исполнительный механизм, управляющий расходом холодного воздуха.

Применение блока предварения БП и подключение его перед регулирующим блоком вызвано необходимостью устранения вред-

ного влияния запаздывания при измерении температуры на про­ цесс регулирования.

Для регулирования производительности измеряется перепад; давления между входной и выходной горловинами мельницы.

Чем больше загрузка мельницы, тем больше перепад давления между входом и выходом.

Этот перепад преобразуется датчиком перепада давлений Дп& в соответствующее давление воздуха, которое подводится к одной

Р ис. 8 ? . Схема регулирования пылеприготовления в ш аровой мельнице.

Пр и м е ч а н и е . Включение блоков дистанционного управления с задатчиками или» комбинированных вторичных приборов БПз или В с3 приведено на блок-схеме 10.

из камер суммирующего блока Бсум. К другой камере Бсут подводится сигнал, пропорциональный скорости воздуха, изме­ ряемой посредством диафрагмы и датчика перепада Дпд на выходе из циклона.

Блок суммирования настраивается на определенный уровень выходного сигнала. Выходное давление Бстм изменяется в зави­

от дистанционного задатчика или вторичного прибора (согласно блок-схеме 10) под давлением, соответствующим заданному зна-

146

чению нагрузки. При отклонении номинального значения на­ грузки от ее заданного значения регулятор нагрузки РБ-Изi воздей­ ствует на исполнительный механизм, управляющий подачей угля,

итем самым поддерживает нагрузку на заданном значении. Регулирующий орган на выходе бункера работает не в благо­

приятных условиях (возможны затирания), поэтому для обеспе­ чения точной установки регулирующего органа в необходимое положение исполнительный механизм снабжен позиционером.

Описанная схема служит примером практического примене­ ния блок-схем 11 и 52.

§ 7. СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СУШИЛЬНО-АБСОРБЦИОННОГО ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ (МОНОГИДРАТ Л13)

Регулирование сушильно-абсорбционного производства серной, кислоты заключается в поддержании уровней и концентраций сушильной кислоты и олеума.

В приведенной на рис. 84 схеме выходным продуктом является моногидрат.

Технологический цикл сушильно-абсорбционного производ­ ства заключается в следующем.

Сернистый газ SO2, получаемый в специальных печах или других агрегатах, после очистки в фильтрах поступает в сушиль­ ную башню, где орошается 94—95%-ной серной кислотой.

Серная кислота из сборника насосом подается в башню, где, соприкасаясь с SO2, отнимает от него влагу. Насыщенная влагой серная кислота обратно поступает в сборник сушильной кислоты.

По мере осушки SO2 концентрация кислоты в сборнике умень­ шается. Чтобы поддерживать необходимую концентрацию сушиль­ ной кислоты (94—95%), в этот сборник подается моногидрат (98%-ная серная кислота).

В процессе осушки SO2 увеличивается количество серной кислоты в сборнике, а следовательно, повышается ее уровень. Для поддержания постоянного уровня в этом сборнике часть кислоты насосом подается в сборник моногидрата. Тем самым обеспечивается правильная работа сушильной башни.

Осушенный SO2 из сушильной башни передается в контакт­ ные аппараты, где окисляется в ЭОз, который затем поступает- в олеумный абсорбер.

Процесс абсорбции заключается в поглощении SO3 100%-ной серной кислотой (олеумом), подаваемой в абсорбер из сборника насосом. Олеум из абсорбера обратно стекает в сборник. В резуль­ тате процесса абсорбции концентрация олеума достигает до 118%.

Концентрация олеума в сборнике поддерживается разбавле­ нием его моногидратом, который подается насосом в олеумный сборник. Уровень олеума в сборнике поддерживается частичным откачиванием его насосом в сборник моногидрата.

Остаток SO3 из олеумного абсорбера поступает в мояогидратный абсорбер, где поглощается моногидратом.

Для орошения БОз в абсорбер насосом подается моногидрат. Моногидрат, насыщенный SO3 , обратно стекает в сборник моногидрата. 98%-ная концентрация моногидрата в сборнике

поддерживается добавлением воды.

Уровень моногидрата поддерживается откачиванием моногид­ рата из сборника на склад готового продукта. Часть SO3, не погло­ щенная в моногидратном абсорбере, подается в брызгоуловитель,

(рис. 53).

Для регулирования уровня в сборниках применены регуля­ торы с пропорциональной характеристикой, а для регулирования концентрации — изодромные регуляторы с малым диапазоном дросселирования (от 1 до 10%).

Схема регулирования работает следующим образом. Концентрация кислоты в сборниках измеряется кондукто­

метрическими датчиками с пневмовыходом, уровень кислоты — пневмоманометрическими датчиками.

148

Сигнал от датчика концентрации ДК сушильной кислоты поступает в камеру измерения регулирующего блока РБ-Из. Задание же этому блоку устанавливается дистанционно согласно блок-схеме 10.

При изменении концентрации сушильной кислоты выходное давление регулирующего блока изменяется, в результате чего изменяется открытие регулирующего органа РОг, установлен­ ного на линии моногидрата, подаваемого в сборник сушильной кислоты, и тем самым поддерживается заданная концентрация сушильной кислоты.

Сигнал от датчика уровня поступает к другому регулирую­ щему блоку РБ-Из. Заданный уровень устанавливается дистан­ ционным задатчиком или вторичным прибором ВП3 или ВС8 по блок-схеме 10.

В зависимости от отклонения действительного значения уровня от заданного изменяется открытие регулирующего органа РОг, установленного на линии сушильной кислоты, подаваемой к сбор­ нику моногидрата.

Сигнал от датчика концентрации олеума, как и в случае регу­ лирования концентрации сушильной кислоты, подается к регули­ рующему блоку РБ-Из, задание которому устанавливается дистан­ ционно.

В зависимости от рассогласования на входе блока автомати­ чески изменяется степень открытия регулирующего органа РОъ, установленного на линии моногидрата, подаваемого в сборник олеума. Уровень олеума в сборнике измеряется так же, как и уровень сушильной кислоты.

В зависимости от отклонения уровня олеума от заданной вели­ чины устанавливается давление на выходе регулирующего блока РБ-Из, которое определяет открытие регулирующего органа РОа, установленного на линии олеума, подаваемого в сборник моногидрата.

Схема автоматического регулирования концентрации и уровня моногидрата ничем не отличается от соответствующих схем регули­ рования сушильной кислоты и олеума.

Концентрация моногидрата поддерживается подачей в сборник моногидрата воды регулирующим органом РОз, а уровень моно­ гидрата поддерживается изменением регулирующим органом Р 0 6 количества моногидрата, откачиваемого на склад.

Описанная схема автоматического регулирования сушильно­ абсорбционного отделения производства серной кислоты является примером применения блок-схемы 10.

§ 8. СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРНОЙ СТАНЦИИ

Схема регулирования газогенераторной станции (рис. 85) обес­ печивает поддержание, давления газа у потребителя при изме­ нении его расхода в широком диапазоне.