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1、QG系列气流干燥机的干燥过程自动控制?研究与
2、6一
3、_,》开发?湖南农机1998年第5期z2-b,QG系列气流干燥机的干燥过程自动控制湖南省农机研究所蒋建业【摘要】为提高干燥物料的干燥质量,在分析QG系列气流干燥机干燥过程特点的基础上,提出了前馈——反馈调节的自动控制方案,选定二次尾气出口温度作为控制对象,控制系统构成简:鎏王皂楚澈主题词:鎏王!萎丑』篮曼璺皂楚专')''1l引言QG系列气流干燥机在饲料,复合肥料,竹木碎料及其它颗粒料的干燥中都得到了广泛的应用,其干燥过程如图l,它具有干燥速度快,热交换
4、均匀,气流连续输送等特点.但是在一般的干燥设备中,对于物料的干燥程度,往往采用人工监控和调节,因此干燥过程不易稳定,干燥质量难以保证.为了实现优质,高产,低耗,有必要对气流干燥机的干燥过程控制进行改进.本文提出了用工业自动化仪表对干燥设备进行自动控制的一种优化设计方案,可用于干燥设备的自控设计和现有设备的技术改造.图1QG气流干燥机原理框图2控制对象选定与干燥质量影响因素(1)控制对象的选定.物料干燥后的质量指标.一般以含水率表示:含水率=×oo%在实际测量中,由于物料的含水率不容易直接连续测量,往往用
5、一个较易测量的相关量代替.从工艺上得知,排放的尾气温度与物料的干燥程度(含水率)有一定关系.以竹木碎料干燥为例,一般第二级尾气温度在80℃以上时,竹木碎料含水率可在8%以内.但当排气温度过高时,也就是干燥器内温度过高时,物料容易焦化.因此温度控制应当有一定范围.l6这里选定二次尾气出口温度作为控制对象.(2)影响产品干燥质量的原因分析.从图l可以分析出,影响出料干燥程度(即尾气出口温度)的主要因素有:①物料进给量的变化.当物料进人量q增加时,即系统的热负荷增加时,出口温度t将下降.⑦当热源温度变化时,将
6、引起一次热风温度的变化.从而使尾气出口温度变化.③热风的风量变化而引起尾气出口温度t的变化.热风风量(风速)过大,则气流温度达不到,同时热损失也大;风速过小,则不易输送干燥物料,同时由于温度偏高而造成焦料.在系统的工艺实践中,一般热风的风量是优先确定并相对固定的,以保证额定的产量.因此可以说,在QG气流干燥机中,影响出料干燥质量的主要因素是进料量和热源温度.3控制方案的设计(1)控制方案的选择.在热源温度稳定的情况下,进料量q和尾气出口气温t有确定的对应关系.也就是说可以作为定值调节系统来控制.当出口气
7、温小于给定值时,则调小进料量;当出口气温高于给定值时,则调大进料量,最终使出口气温保持在给定值.这种根据测量值与给定值的偏差e来调节的方式又称为反馈调节,它具有调节精度高的特点.但是在实际系统中,由于加热管线长达60—70米.物料在其中要行走l5—20秒钟,而热源的温度是经常变化的,而这个变化的扰动作用要从尾气出口温度t中检测出来,则时间要滞后许多.工艺管线越长.系统热容量越大,则这种迟延就越明显.为了提高对热源温度扰动的反应速度,我们将热源温度变化的信号f取出来,直接输送到调节装置上去,以实现超前调节
8、,这种调节方式称为前馈调节.针对QG系列干燥设备的特点,将上述2种调湖南农机1998年第5期?研究与开发?节方案结合起来,以构成前馈——反馈渊节系统,其系统方框图如图2.图2前馈——反馈调节系统(2)前馈——反馈调节系统的调节作用过程.当进料量q增加产生的扰动引起尾气出口温度t下降时,反馈调节系统的作用是减少进料量,以使系统热负荷减少,提高尾气温度,但如果在此同时,热源的温度已开始上升,那么也将使尾气出口温度上升.也就是说,在这一瞬间有2种扰动作用在系统上,一是定值调节系统根据上一时刻的检测作出的减少进
9、料量,提高尾气温度的判断;一是热源温度升高将引起尾气出口温度升高.这2种作用迭加,很可能使尾气出口温度进一步升高而偏离给定值.而当引入前馈调节时.热源温度变化将作为前馈量引入调节器里面.当热源温度上升时.给出一个开大进料量的信号,这个信号与定值调节系统关小的反馈信号比较后.得出一个综合值.共同作用于调节对象上,从而能提高调节系统的反应速度和调节精度.当这2种扰动作用能互补时,将提高调节系统的稳定性.对于这一点.我们可以传递函数的形式进一步分析.根据调节原理.图2的控制系统实际上可以简化为图3的传递函数形
10、式.图3中v(s):热源温度干扰f的拉氏变换形式;T(S):调节对象t的拉氏变换形式;Q(s):调节量q的拉氏变换形式:G(S):前馈调节通道的对象特性;G.(S):反馈调节通道的对象特性.图3系统传递函数框图被调参数t受到干扰f和调节介质进料量q两方面的影响,即:T(S)=F(S)Gr(S)+Q(s)G.(S)(1)要使输出t不变,即T(S)的变化等于零,则必须:O=F(S)Gr(S)+Q(S)G.(S)(2)即:Q(S)=一F(S)Gr
