qg系列氣流干燥機(jī)的干燥過程自動(dòng)控制

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1、QG系列氣流干燥機(jī)的干燥過程自動(dòng)控制?研究與

2、6一

3、_,》開發(fā)?湖南農(nóng)機(jī)1998年第5期z2-b,QG系列氣流干燥機(jī)的干燥過程自動(dòng)控制湖南省農(nóng)機(jī)研究所蔣建業(yè)【摘要】為提高干燥物料的干燥質(zhì)量,在分析QG系列氣流干燥機(jī)干燥過程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了前饋——反饋調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制方案,選定二次尾氣出口溫度作為控制對(duì)象,控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn):鎏王皂楚澈主題詞:鎏王!萎丑』籃曼璺皂楚專')''1l引言QG系列氣流干燥機(jī)在飼料,復(fù)合肥料,竹木碎料及其它顆粒料的干燥中都得到了廣泛的應(yīng)用,其干燥過程如圖l,它具有干燥速度快,熱交換

4、均勻,氣流連續(xù)輸送等特點(diǎn).但是在一般的干燥設(shè)備中,對(duì)于物料的干燥程度,往往采用人工監(jiān)控和調(diào)節(jié),因此干燥過程不易穩(wěn)定,干燥質(zhì)量難以保證.為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì),高產(chǎn),低耗,有必要對(duì)氣流干燥機(jī)的干燥過程控制進(jìn)行改進(jìn).本文提出了用工業(yè)自動(dòng)化儀表對(duì)干燥設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制的一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,可用于干燥設(shè)備的自控設(shè)計(jì)和現(xiàn)有設(shè)備的技術(shù)改造.圖1QG氣流干燥機(jī)原理框圖2控制對(duì)象選定與干燥質(zhì)量影響因素(1)控制對(duì)象的選定.物料干燥后的質(zhì)量指標(biāo).一般以含水率表示:含水率=×oo%在實(shí)際測(cè)量中,由于物料的含水率不容易直接連續(xù)測(cè)量,往往用

5、一個(gè)較易測(cè)量的相關(guān)量代替.從工藝上得知,排放的尾氣溫度與物料的干燥程度(含水率)有一定關(guān)系.以竹木碎料干燥為例,一般第二級(jí)尾氣溫度在80℃以上時(shí),竹木碎料含水率可在8%以內(nèi).但當(dāng)排氣溫度過高時(shí),也就是干燥器內(nèi)溫度過高時(shí),物料容易焦化.因此溫度控制應(yīng)當(dāng)有一定范圍.l6這里選定二次尾氣出口溫度作為控制對(duì)象.(2)影響產(chǎn)品干燥質(zhì)量的原因分析.從圖l可以分析出,影響出料干燥程度(即尾氣出口溫度)的主要因素有:①物料進(jìn)給量的變化.當(dāng)物料進(jìn)人量q增加時(shí),即系統(tǒng)的熱負(fù)荷增加時(shí),出口溫度t將下降.⑦當(dāng)熱源溫度變化時(shí),將

6、引起一次熱風(fēng)溫度的變化.從而使尾氣出口溫度變化.③熱風(fēng)的風(fēng)量變化而引起尾氣出口溫度t的變化.熱風(fēng)風(fēng)量(風(fēng)速)過大,則氣流溫度達(dá)不到,同時(shí)熱損失也大;風(fēng)速過小,則不易輸送干燥物料,同時(shí)由于溫度偏高而造成焦料.在系統(tǒng)的工藝實(shí)踐中,一般熱風(fēng)的風(fēng)量是優(yōu)先確定并相對(duì)固定的,以保證額定的產(chǎn)量.因此可以說,在QG氣流干燥機(jī)中,影響出料干燥質(zhì)量的主要因素是進(jìn)料量和熱源溫度.3控制方案的設(shè)計(jì)(1)控制方案的選擇.在熱源溫度穩(wěn)定的情況下,進(jìn)料量q和尾氣出口氣溫t有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系.也就是說可以作為定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)來控制.當(dāng)出口氣

7、溫小于給定值時(shí),則調(diào)小進(jìn)料量;當(dāng)出口氣溫高于給定值時(shí),則調(diào)大進(jìn)料量,最終使出口氣溫保持在給定值.這種根據(jù)測(cè)量值與給定值的偏差e來調(diào)節(jié)的方式又稱為反饋調(diào)節(jié),它具有調(diào)節(jié)精度高的特點(diǎn).但是在實(shí)際系統(tǒng)中,由于加熱管線長(zhǎng)達(dá)60—70米.物料在其中要行走l5—20秒鐘,而熱源的溫度是經(jīng)常變化的,而這個(gè)變化的擾動(dòng)作用要從尾氣出口溫度t中檢測(cè)出來,則時(shí)間要滯后許多.工藝管線越長(zhǎng).系統(tǒng)熱容量越大,則這種遲延就越明顯.為了提高對(duì)熱源溫度擾動(dòng)的反應(yīng)速度,我們將熱源溫度變化的信號(hào)f取出來,直接輸送到調(diào)節(jié)裝置上去,以實(shí)現(xiàn)超前調(diào)節(jié)

8、,這種調(diào)節(jié)方式稱為前饋調(diào)節(jié).針對(duì)QG系列干燥設(shè)備的特點(diǎn),將上述2種調(diào)湖南農(nóng)機(jī)1998年第5期?研究與開發(fā)?節(jié)方案結(jié)合起來,以構(gòu)成前饋——反饋淵節(jié)系統(tǒng),其系統(tǒng)方框圖如圖2.圖2前饋——反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)(2)前饋——反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用過程.當(dāng)進(jìn)料量q增加產(chǎn)生的擾動(dòng)引起尾氣出口溫度t下降時(shí),反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用是減少進(jìn)料量,以使系統(tǒng)熱負(fù)荷減少,提高尾氣溫度,但如果在此同時(shí),熱源的溫度已開始上升,那么也將使尾氣出口溫度上升.也就是說,在這一瞬間有2種擾動(dòng)作用在系統(tǒng)上,一是定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)上一時(shí)刻的檢測(cè)作出的減少進(jìn)

9、料量,提高尾氣溫度的判斷;一是熱源溫度升高將引起尾氣出口溫度升高.這2種作用迭加,很可能使尾氣出口溫度進(jìn)一步升高而偏離給定值.而當(dāng)引入前饋調(diào)節(jié)時(shí).熱源溫度變化將作為前饋量引入調(diào)節(jié)器里面.當(dāng)熱源溫度上升時(shí).給出一個(gè)開大進(jìn)料量的信號(hào),這個(gè)信號(hào)與定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)關(guān)小的反饋信號(hào)比較后.得出一個(gè)綜合值.共同作用于調(diào)節(jié)對(duì)象上,從而能提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)速度和調(diào)節(jié)精度.當(dāng)這2種擾動(dòng)作用能互補(bǔ)時(shí),將提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性.對(duì)于這一點(diǎn).我們可以傳遞函數(shù)的形式進(jìn)一步分析.根據(jù)調(diào)節(jié)原理.圖2的控制系統(tǒng)實(shí)際上可以簡(jiǎn)化為圖3的傳遞函數(shù)形

10、式.圖3中v(s):熱源溫度干擾f的拉氏變換形式;T(S):調(diào)節(jié)對(duì)象t的拉氏變換形式;Q(s):調(diào)節(jié)量q的拉氏變換形式:G(S):前饋調(diào)節(jié)通道的對(duì)象特性;G.(S):反饋調(diào)節(jié)通道的對(duì)象特性.圖3系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖被調(diào)參數(shù)t受到干擾f和調(diào)節(jié)介質(zhì)進(jìn)料量q兩方面的影響,即:T(S)=F(S)Gr(S)+Q(s)G.(S)(1)要使輸出t不變,即T(S)的變化等于零,則必須:O=F(S)Gr(S)+Q(S)G.(S)(2)即:Q(S)=一F(S)Gr