3. Розробити схему автоматизації процесу сушки твердого матеріалу.

Як об'єкт управління при автоматизації процесу сушки візьмемо барабанну прямоточну сушарку, в якій сушильним агентом служать димові гази, із топки (рис. 4). Показником ефективності даного процесу є вологість _к матеріалу, що виходить з сушарки, а метою управління - підтримка цього параметра на певному рівні.

Витрати матеріалу визначається продуктивністю сушарки, які, як правило, повинні бути постійними. Тому слід іти по шляху стабілізації витрат вологого матеріалу, що забезпечує задану продуктивність і усуває збудження по даному каналу. Для цієї мети встановлюють автоматичні дозатори.

Вологість _к залежить від технологічного режиму попередніх процесів. Із зміною цього параметра в об'єкті виникають сильні збуджуючої дії.

Кількість вологи W, яка поглинається сушильним агентом, визначається в основному поверхнею G контакту сушильного агента і матеріалу, а також середньою рушійною силою . Поверхня G залежить від товщини шару матеріалу і його гранулометричного складу. Товщина шару визначається наявністю матеріалу в барабані і при постійних витратах матеріалу і швидкості обертання барабана (у практиці для обертання використовують асинхронні двигуни з постійним числом оборотів робочого валу) буде постійна. Гранулометричний склад залежить від ходу попередніх технологічних процесів; з його зміною до об'єкту вносяться обурення.

Середня рушійна сила визначається рушійними силами на початку D₁ і в кінці D₂ процесу (рис. 5). Положення точки А залежить від значень вологості матеріалу _к і сушильного агента _н, які визначаються попередніми процесами. Стабілізувати їх складно; по цих каналах поступатимуть обурення.

Рисунок 4 - Схема автоматизації процесу сушки:

1 - топка; 2 - камера змішувача; 3 - барабан; 4 - бункер; 5 - циклон; 6 - вентилятор; 7 - автоматичний дозатор; 8 - електродвигун барабана.

Рисунок 5 - Діаграма .

ОВ - крива рівноважної вологості; ω_п , ω_к, - вологість матеріалу на вході в сушарку і виході з неї; φ_н, φ_к вологість сушильного агента на вході в сушарки і виході з неї.

Положення точки Б визначається значеннями вологості матеріалу _к ( _к задається, виходячи з мети управління) і сушильного агента _k. Величина вологості ( _k залежить від витрат сушильного агента, що проходить через сушарку; чим він більший, тим менше φ_к і тим лівіше розташовується точка Б на лінії вологості _к .Із зміною витрат сушильного агента до об'єкту можуть вноситися дієві регулюючі дії.

Положення точок Г і Д визначається положенням кривої рівноважної вологості. Положення цієї кривої залежить від температури і розрідження в барабані сушарки. Розрідження легко стабілізується зміною витрати сушильного агента, що виводиться з сушарки. Температура ж визначається всіма початковими параметрами, а також інтенсивністю процесу випаровування вологи з матеріалу. Стабілізувати її можна, зокрема, зміною витрат або температури сушильного агента. Необхідно відзначити, що інтервал зміни останнього параметра істотно обмежений, що пояснюється вимогами техніки безпеки і можливістю розкладання висушуваного матеріалу.

Таким чином, всі параметри, що впливають на показник ефективності, стабілізувати неможливо.

Тому як основний регульований параметр доцільно взяти вологість _к, а регулюючу дію здійснювати зміною витрати сушильного агента. Відповідність між витратами палива і повітря забезпечується регулятором співвідношення. Необхідно регулювати також витрати вологого матеріалу і розрідження в сушарці зміною витрат відібраного сушильного агента.

При управлінні процесом сушки слід контролювати витрати палива, первинного і вторинного повітря, вологого і сухого матеріалу, температуру сушильного агента на вході в сушарку і на виході з неї, температуру в сушарці, розрідження в камері змішувача.