专利名称:用于连续干燥的监视控制系统的制作方法
本发明涉及把湿固体产品降低其含湿量的连续干燥的监视控制系统，特别涉及用在分配工艺控制的使用上，是对温度严格的控制和在干燥终端产品中依次的剩余湿度采用简单的功能块。
干燥工艺估计约占10%的全部工业的能量使用率。工业上的干燥工艺操作控制较少得以改善在经济上是有希望的或可行的，而利用分配控制系统的先进控制法可以很好地实行，因此随之而产生有吸引力的成本回收。
干燥器被广泛应用在如下的一些工业生产工艺中，即纸浆和纸、食品、化工、建材，金属，纺织，药剂，陶瓷，和农业。最为普遍使用的通常类型的干燥器是流化床的，砖窑的，旋转的，传送机式的，太阳的，间歇式的，盆状的，喷雾状的等式干燥器。
在任何工艺处理操作中，适当控制的对策目标和操作连续干燥器的方法是具有高度有利性的。该有利性能在通过降低能量成本，在增加产品率和提高产品质量中有潜力得以改善。
按传统，干燥剂(通常是空气)离开干燥器的出口干燥泡的温度To是被控制的，即工艺过程是籍以测量排气空气的温度得到监视。负载的变化是通过改变进入干燥器的热干燥介质(空气)的入口干燥泡的温度Ti掌握的。然而，由于改变产品的负载条件，这种途经一般会引起干燥不足或过分干燥，这即使通过适当控制温度，会衰退干燥器的性能。实际上，湿度必须被精确地控制以适应通常遭受到在质量，流量和进入干燥器的起始产品的含湿量的变化。
在精确控制干燥器内的湿度这方面的主要动力是1.降低每单位产品重量的能量使用率。
2.对所给定的干燥器安装尺寸增加生产率。
3.从出售在适用的地方增加其湿度的产品中提高利润。
4.降低着火的可能性。
5.降低有缺陷产品的产量。
6.降低微粒的散发。
一般地，获得较高效率能通过高温和低的湿度的条件看到，在干燥期间这种条件有助于增加热空气从产品中吸收湿气的能力，而低的排气体积或低的出口空气流量表示着减少能耗和设备成本。然而当提出了在干燥操作期间利用增高温度时必须考虑产品质量上的必要的限制，如防止焦化和过热损失。
在绝热情况下，湿固体产品的连续干燥是随着诸如空气，在大气压力(14.7Psi)，即在一般常压下，这样的气体干燥介质而干燥的，其中产品的湿气是从产品的顶表面蒸发的，在整个其行程如传送机上通过干燥器，产品温度一般保持不变并且近似地与干燥介质的湿泡温度Tw是相同的。作为热干燥介质当其进入干燥器时，具有相对比较低的相对湿度RH和一相对地高的入口干燥泡温度Ti，吸收湿产品来的湿气后，介质的相对湿度增加而其温度则降低。因此，在蒸发过程中，当把热先弃到湿气里时，干燥介质被冷却到比较低的出口干燥泡温度To。
然而，忽略正常的热损失，气态干燥介质即空气的热含量(焓)在干燥器气体流道的进出口端可以认为是相同的，因为干燥介质丢弃的热量仍然是包含在被吸取的湿气里。这是能通过对一湿泡的温度进行理论上测量的。因为我们具有不变的热量，因此工艺过程将具有一相应不变的湿泡温度Tw。另一方面，干燥介质的干燥温度从Ti到To的降低是正比于从产品中蒸发出来的水量。
干燥介质和干燥入口处的产品之间的温差随负载的增加而增加，但是在干燥器的出口处这样的温差减少，因为产品温度一般地随着湿泡温度Tw是不变的，而干燥介质在绝热条件下，当其产品吸取湿气时从较高入口干燥泡温度Ti降低到较低的干燥泡温度To。因此随着产品负载的增加易于发生未干燥好情况而且尾部产品可超过了最大温度的限制或设置的产品达到不合格程度。这是在干燥操作中仅仅遭遇到的控制问题之一。
这种在干燥介质和产品之间的温差构成了入口端的驱动力(Ti-Tw)和出口端的驱动力(To-Tw)，驱使(蒸发)产品中的湿气蒸发出来。
提供了空气湿度图，该图绘出了用于在干燥过程中被移走的单位干燥介质(空气)的重量所具有的水蒸气或湿度与介质干燥温度的关系，以及也给出有关的湿泡温度的数据，通常在给定大气压绝热(定焓)条件下，按照通过给出Ti和To之间以相对应于湿度的增加量的定温Tw。
先有技术包含着诸如湿固体的连续干燥这样的控制和操作的许多的建议。
例如，Threkelv，J.L.“热环境工程”。第18章，1962，Prentice-Hall(学徒所)描述湿固体连续干燥的动态。
Fadum，O.和Shinsky.G.，“通过更好地控制连续间歇式干燥器节省能量”控制工程(Control Eugineers)1980年3月，PP.69-72，描述了一个用于节省能量的控制系统，在该系统中，通过调节热气体进入干燥器的控制设点入口的气体(空气)温度得以被控制，包括一个串连电路。根据干燥器的类型和热气体湿泡温度的推断测量依次将出口气体温度的设定值进行修改。由于低增益和延迟网络避免掉-正反馈的不稳定性是考虑空气的湿度的性质。实行线型化以接近空气的热力学性能。为简化反馈控制把空气流量考虑成常量。对于所希望的产品的湿气其焦化得以避免，这是由于限制干燥器入口湿度和控制住产品的馈给量。
Zagorzycki，P.E.，“干燥器的自动湿度控制”化学工程进展(C.E.P.)1983年4月PP.66-70。讨论了一个控制系统，在该系统中把从干燥器出来的排放气体(空气)的露点温度进行测量从控制出口处的空气流量的调节气门。因为露点是湿气的一种指示，通过控制补充进来的外界空气，即干燥空气进入干燥器，排气流量能指示出露点。
Bertin，R.和Srour，Z，“通过模拟对干燥过程的参数最佳化寻求”。干燥1980年，Vol.2，PP.101-106。在干燥的第二次国际会议报告集1980年7月6-9日。Monteal，Hemisphore Puhl。涉及到一个建议议，在该建议中通过广泛的计算把干燥器模拟并将运行最佳化。通过予测修正法增加许多变量和实行集成把连续系统转变成一个分离系统。进而，为适于模型采用了重量最小平方估价，为了最佳化，采用最陡下降和类似的方法。这些方法使用高级计算机语言。本工作的目的是，就产品湿度而言的最佳干燥情况下生产能力对料盘负载的关系提供最佳稳定状态的运转。
Moden，P.E，和Nybrant，T.”“施转鼓型干燥器的自适控制”数字计算机应用到处理过程控制中。第6届I.F.A.C/I.F.I.P会议的会议报告集1980，PP.355-361。讨论了一个系统，在该系统中一自适控制实施以控制旋转鼓型干燥器中产品的湿度。该方法用高级计算机语言进行了广泛的计算。这控制虽然是先进的，但对湿度的反馈控制受到限制。
Waller，M.，和Curtis，S.，“用计算机作判断辅助对干燥系统进行能量管理”。在干燥的第二届国际会议的报告集，1980年7月6日-9日9PP.495-499，Montreal，Hemisphere Publ.，涉及一系统，在该系统中讨论了就能量方面的最佳化。而且，该方法也使用高级计算机语言并且论及指导操作人员的稳定状态的运转。
美国专利4，474，027，1984年10月2日公布，Kaya，A和Moss，W.H.，涉及用包括湿泡温度估算的功能块最佳控制冷却塔的水温。
上述描述过的已知的建议相比较，就降低能量成本，增加生产率和提高产品质量而言，在干燥操作中就取得有利可图的结果方面有着许多改进的余地。
本发明的目的是克服先有技术的缺点和不足，提供一个监视控制系统，对于连续干燥的干燥器的控制过程，特别是绝热的，用诸如空气作为气体干燥介质在直接或严密控制干燥过程产品湿度以干燥-湿固体产品设想了一个装置和对应物工艺。
本发明的另一个目的是提供用于控制干燥器的操作的这样的系统，即在干燥到在其窄的限制内的予定的湿度含量中获得最低的加热能量的消耗。最大的产品生产率和高效率，对于已给出的干燥器的设备防止产品的焦化，过分干燥和未干燥好的同时，不管负载条件的变化包括进入干燥器起始产品的湿度含量和质量流的变化如何，能使生产出高质量的干燥产品。
简言之，本发明的监视控制系统设想一装置和对应的工艺，用于为连续的干燥器的控制操作，特别是用一干燥介质以直接或严密的控制干燥产品的湿度对湿固体产品进行绝热干燥。
根据本发明的系统装置主要包括温度测定部件，通过测量在干燥器中介质的主要出口干燥泡温度和出口相对湿度来决定在干燥器中气体干燥介质诸如空气的湿泡温度，及加监视器调节部件和监视器控制装置。
监视调节部件设想为测定相应的能量供给率的监视值的装置，它是通过测量在干燥器中介质的主要干燥泡的温度和出口干燥泡的温度而决定能量供给是诸如所需的燃烧燃料，它是用于将介质加热到最佳进口干燥泡温度运转值。在予定的干燥介质流率和予定的产品供给率到干燥器中的情况下，该干燥泡温度的运转值用于把产品干燥到予定的湿度含量，其量接近或降低到所限制的范围。
监视调节部件也设想为产生一相应的监视信号的装置，它是由与上述出口温度的测量的有关的监视值得出的。
监视调制部件设想是能量供给控制装置，用于限制监视信号不超过予定最大监视值的设定值，该最大监视值是相应于把介质加热到予定的最大入口干燥泡温度的运转值的予定的最大能量辅充率，并通过与上述入口温度有关的测量的限制信号的设定值而产生一相应的能量控制信号，用于控制加热介质到最佳的上述入口温度的运转量值的供给能量。运转值不超过上述予定的最大运转值，从而防止产品焦化。
监视控制部件同样希望设想或介质流量控制的产生装置，用于当监视信号低至予定的最小监视值时产生一流量调节信号，该最小监视值相应于把介质加热到予定的最小入口干燥泡温度的运转值的予定的有效最低能量供给率。用于通过流量调节信号产生一相应的比上述予定流率减少的介质流率的介质流量控制信号，例如通过气流调节器。上述信号成正比于监视信号值和上述予定最低监视值的差。以及用于把介质控制信号反馈到监视调节部件中的装置用于以独立于介质控制信号和由此降低的介质流率来调节监视值，和用于产生与调节监视值相关的一调节监视信号，从而防止产品过分干燥。
监视控制部件希望进而设想成产品供应率控制信号产生装置，当监视信号超过上述予定最大监视值时，用于产生一供应调节信号，并用于由供应调节信号而产生一相应的偏置信号，而降低产品供应率。例如通过一传送机皮带驱动控制机构，偏置信号正比于监视信号值和上述予定最大监视值之间的差值，从而防止产品未干燥好。
当能量控制信号被安排用作控制主要加热提供能量例如燃烧燃料时，监视控制部件最好设想附加一辅助的加热能量控制信号产生装置，用于当能量控制信号超过予定最大主要能量提供值时产生一辅助提供调节信号，该主要能量提供值相应于主要加热提供能量的予定的最大主要能量供给率，以及从辅助调节信号产生一为加热介质，例如干燥介质，予热，以某一辅助供给率的蒸汽，提供辅助能量的相应的辅助供给控制信号，正比于能量控制信号值和予定最大主要能量值之间的差值。
最好，每个温度测定部件，监视调节部件和监视控制部件在逻辑布局中包括功能块。
根据本发明主要包括以予定的产品率提供加热能把湿固体产品供应到干燥器中，为加热诸如空气这样的气态干燥介质，用诸如燃烧燃料提供能量的步骤，以及由加热能量加热好的热气态干燥介质以一予定的干燥介质流率流入干燥器内，并伴随着实际上是连续地或自动地对上述主要入口和出口干燥泡温度的测量步骤。
根据本发明对应的系统工艺基本上包括以予定的产品供给率把湿固体产品供给到干燥器中，为加热诸如空气这样的气态干燥介质，用如燃烧燃料这样的提供加热能量的步骤，以及由加热能量加热好的热气态干燥介质以一予定的干燥介质流率流入到干燥器内，伴随一起的实际上是连续地或自动地对上述主要入口和出口干燥泡温度和出口相对湿度的测量步骤，实际上连续地或自动地确定监视值以及实际上是连续地或自动地产生一相应的监视信号并实际上是连续地或自动地通过控制监视信号监视运转过程，以防止产品焦化，过干燥和未干燥好。
确定监视值和产生监视信号的步骤，可设想是通过对上述入口和出口温度的测量以及从确定的湿泡温度来决定与所需要的加热供给能量的能量供给率相应的监视信号，所用的加热供给能量是用于在上述予定介质流率和上述予定产品供给率情况下为把产品干燥到予定的湿度含量把介质加热到最佳入口干燥泡温度的运转值，以及从与上述出口温度的测量有关的监视值产生相应的监视信号。
通过控制监视信号监视运转步骤可设想把监视信号限制到不超过上述予定最大监视值的设定点之值，其最大监视值是与介质加热到上述予定的最大入口温度运转值相对应的，上述予定最大能量供给率，并通过与上述入口温度的测量有关的限制信号的设定点值产生相应的能量控制信号，该信号用于把介质加热到不超过上述予定最大运转值的最佳入口干燥泡温度运转值，从而防止产品焦化。
当监视值低于与上述予定有效最低能量供给率相对应的上述予定最低监视值时，监视运转的步骤也可设想产生一个流量调节信号，而上述最低能量供给率用于把介质加热到上述予定的最低入口温度运行值，从流量调节信号产生一个与上述予定流率中减少的介质流率相对应的介质流量控制信号，它正比于监视信号值与上述予定最低监视值之间的上述差值，以及把介质控制信号反馈到测定监视值和产生监视信号这一步骤上，用于调节独立于介质控制信号和由此而降低的流率的监视值，并用于产生与调节监视值有关的调节监视信号，从而防止产品的过度干燥。
监视运转的步骤进而可设想，当监视信号超过上述予定最大监视值时产生一供应调节信号，以及从供应调节信号产生一与减少产品供应率相应的偏置信号，它正比于监视信号值和上述予定最大监视值之间的差值，从而防止产品未干燥好。
当能量控制信号用于控制主要供给加热能量例如燃烧燃料时，最好设想附加一个监视运转的步骤，用于当能量控制信号超过予定最大主要能量值时，产生一辅助供给调节信号，予定的最大主要能量值与为主要供给加热能量的上述予定最大主要能量供给率相应，及从辅助调节信号产生一相应的为加热介质例如空气，在某一辅助供给率下予热蒸汽供给辅助能量的辅助供给信号，它正比于能量控制信号值和上述予定最大主要能量之间的差值。
最好进行如下步骤，求取湿泡温度，决定监视值和产生监视信号，限制监视信号和产生能量控制信号，产生流量调节信号和介质流量控制信号，产生供应调节信号和偏置信号，以及产生辅助供给调节信号和辅助供给控制信号，这些步骤实际上是在一逻辑布局中自动地使用功能块相应地执行的。
本发明的特征所具有的各种新颖性已表明在权利要求
中的特征中并构成了公开的一部分，为了更好地了解本发明及其运转的优点和通过其使用所达到的特殊目的，参考附图和本发明的最佳实施例的描述加以阐明。
在图示中图1示出了绝热连续干燥运转为干燥一湿固体产品的一典型干燥典线，示出了从产品顶表面湿度损失率随时间的关系。
图2示出与图1所示有关的曲线，给出了干燥率随产品湿度的变化，首先从产品表面然后是逐逐从产品的内部。
图3是根据本发明对绝热干燥循环显示出具有曲线数据的空气湿度图，说明了在干燥运转中定焓情况下许多点上空气湿度含量和干泡温度之间的关系，加上有关的湿泡温度条件。
图4是利用图3的干燥循环，根据本发明的一个实施例的干燥器监视控制系统布置的简图。
图5是在图4布置中所用的，为最佳入口干燥泡温度运转值Ti(监视值)的监视设定点设计的在逻辑布局中的功能块的简图。
图6是在图4的布置中所用的，为质量性能的监视逻辑控制以防止焦化，过干燥和未干燥好的逻辑布局中的功能块的简图。
图7是用于准确估算湿泡温度Tw的逻辑布局中的功能块的简图，和;
图8是显示了与通常运转相比较的，利用图4的布置在窄的限制内的产品湿度随着时间的改进后的控制曲线图。
由此基本技术出发，如对连续干燥器的动态过程，例如在其中之一的过程中通过驱动传送机把产品传送到干燥器的干燥室，干燥过程可以看作为在如下的假设下运转1.一湿固体产品被干燥，包含着受限制的湿度和不受限制两种情况。
2.仅仅是产品的顶部表面暴露到干燥介质即空气中。
3.除了干燥介质无其它外热源存在。
4.干燥介质有一个固定的或不变的温度，湿度和速度或流率。
与如此假设相一致，图1示明基本干燥过程概念，在这概念中，一个湿固体的产品湿度X的降低是以不同的速率随时间变化的。产品湿度含量X定义为水重量对要干燥的固体产品的固体湿度比，以每LB值干燥固体中水的LBS值，即湿度X＝LBw/LBs。
开始，即一旦稳定状态条件达到后，如图1所示，当产品湿度X随时间(hr小时)降低时水是以一相对快的定速率蒸发，因产品完全是湿的，曲线上的1和2点之间的B期间为沿直线比间距。然后以不依赖产品湿度的方式移走表面的湿气而产生干燥。
然而，在所剩下来的干燥时间中，干燥速率以下降的速率而降低，首先以中等速率即曲线中的点2和3间的C期间，然后以一更缓慢的速率即在点3和e之间的D期间，而e表示从干燥器中产品的平衡出口点点，并具有一最后的平衡状态的产品湿度含量Xe。
这是可用下面的事实来解释，即以下降的速率区的产品有一些干燥部位，即从固体材料的内部发生蒸发。特别是，一当表面湿气移走完成(B期间)时，干燥速率渐进下降下来是因为从产品里面首先是从接近表面或浅的内部(C期间)发生蒸发，然后从远的或深的内部(D期间)发生蒸发。
在图2中示出了相应于图1中的干燥的期间，通过每单位时间，(小时)蒸发水的干燥速率R及产品表面积即R＝LBSw/hr-ft对湿度含量X作图。一旦非稳定状态条件(期间A)过去后，为降低湿度的速率在点1和2之间，在B期间从量X1到X2是常数。因此相应的速率R1和R2是相等的。
在C期间点2和3之间的第一下降速率的分区域，显示出与X2到X3量值的湿度降低相应的从R2到R3的速率的下降，以及在C期间曲线的上的斜率为直线线段上的湿度含量Xc从适中的比例相对应于速率Rc。以下或最后的下降速率分区域，即在D期间的点3和e之间，与从X3量值的湿度降低到最后湿度含量Xe相对应着的从点R3到R0或零速率显示了甚至更低些的速率，以及在D期间的直线斜率上的湿度含量XD以适中的比例相对应于速率RD。
Therokeld(supre上文)描述了一干燥速率(即对湿度损失的负值或产品湿度减少率)为R＝(-1/As)dx/dt(Ⅰ)这里R是湿固体的干燥率是以LBSw/hr-ft2表示，As是固体面积，以ft2/LBs(干固体)表示s是湿固体的湿度含量，以LBw/LBs表示，和t是小时以hr表示。
考虑到产品湿度D期间的重大的减缩或衰减，正如图2所示，R可以写作为RD＝(XD-Ee)R3/X3-Xe(Ⅱ)设想从干燥器尾部产品出口的最后产品湿度含量为Xe＝0，从Xe的变化的关系可以写作为RR＝XDR3/X3(Ⅲ)若设R3/X3为递减常数K，RD和XD被定为R和X，方程(Ⅰ)变为XK＝(-1/As)dx/dt或dx/x＝-KAs dt(Ⅳ)和每一衰减因子e-KAs，其中e是水周期性变化的自然数的底，考虑到产品湿度X的降低速率正比于湿度含X的量值C，其中X是从C期间的一端为X3(D期间的开始，这里C是起始湿度含量和时间t＝0)到D期间的一端降为Xe(图3)是降低的(图1)，依次导出X＝C
或C
(Ⅴ)其中作为递减常量倒数的时间常数是C＝1/KAS或X3R3AS，hr (Ⅵ)
注意到这点，方程(Ⅰ)和(Ⅴ)指明这一过程是随时间常数的第一步过程(其中干燥速率是直接正比于产品的湿度)方程(1)对于焓流或热流和对厚层固体可做得更为明确。这样，R和As可相应地写作R＝(1/λ)Hc(Ti-Tw);As＝1/ds1这里λ是在Tw时的蒸发热，单位为Btu/Ibw，hc是表面传热系数，单位Btu/hr-ft2-°F，TiTw别是进口或入口空气的干泡和湿泡的温度单位是°F，ds是干固体产品的体密度，单位是LBs/FT3，和1是固体(bed床)的厚度，单位是FT。把这关系式代入到方程(1)导出(-λ/As)dx/dt＝hC(Ti-Tw) (Ⅸ)应注意到对于固定的λ和As下面的关系式成立d(-λX)/VdAs＝hC(Ti-Tw) (Ⅹ)方程式(Ⅸ)的左侧给出了使湿度转移走的热流(焓传递到固体)，而方程式(Ⅸ)的右侧是驱动力(输入)。
从方程(Ⅸ)，很清楚，固体的湿度含量X能通过Ti得以控制，这里参数As和Tw可分别看作产品负载的起落和入口或出口空气的湿度含量(相对湿度)的起落。对于常压下的绝热干燥，湿固体产品表面的温度考虑成与入口空气的湿泡温度Tw相同，当产品负载增加时，关系式dx/dt减小，对得到干燥器出口处的(cessified)值X，(Ti-Tw)的值，即入口空气和入口产品之间的温差，或入口驱动力必须增加到一个特定值以控制X。进而，当进入干燥器的进口空气湿度增加时，Tw也增加。这个变化再次影响X值。
所有这些都意味着控制出口或排出的空气的温度To不能给出或保证当产品离开干燥器时能有希望要的湿度含量X。该事实是未干燥好或过分干燥的产品一般还会发生。研究表明(上文中Fadum等人)，用已给出的干燥器结构，采用质量和热平衡关系式能证实，即对于以上所描述的干燥速率下降区，产品湿度X，以自然对数项，可以写作为X＝K1ln(Ti-Tw)/(To-Tw) (Ⅺ)这里To是空气干燥器排出的出口温度，°F，K1是对特定干燥器和运转情况下的常数，Ti和Tw分别是进入干燥器的入口空气的干泡和湿泡温度(°F)，和To是空气从干燥器排出的出口温度(°F)。
方程式(Ⅺ)意味着为了维持产品的不变的湿度含量X，比值(Ti-Tw)/(To-Tw)，即入口驱动力对出口驱动力的比率应该保持不变。注意到方程式(Ⅸ)也将能得到同样的观察。
如果把较低的出口温度To控制到一个不变的比值。则增加负载应要求比较高的入口温度Ti增加，这形成一分子上的增加而分母降低，引起X值增加。
从方程式(Ⅺ)将看出，产品湿度X可通过测量温度值决定，而不是通过湿度值，该值是独立于诸如产品供应速率，空气流量和供应产品的湿度的变化。然而，湿泡温度Tw的测量是被用于测定空气的相对湿度。
已研究出从相对湿度测量找出Tw的适当的关系式(见Kaya，A.“对于最佳控制能量使用的环境空间的模型”第七届国际自动控制联盟(IFAC)的世界会议的会议报告集，Helsinki，Finland，美国热制冷和空调工程协会(ASHRAE)会刊，Vol，88.pt.2No.2714.1982)。
然而，Tw的测定不总是一项容易的工作。
考虑到这点，参考离开干燥器的气体(空气)和具有的干泡温度To和湿泡温度Tw，Tw的估算可以如下进行。
设出口或排出空气的相对湿度RH是φ和干泡温度是To，空气湿度比W，它可定义为水重量比干空气，以每LB干空气(气体)中水的LBS值即湿度比W＝LBw/LBg，通过适当的空气湿度图的关系可以求得，而且这里W具有含义为W＝0.622φdeρTO/14.7-φeρTO，LBw/LBg (Ⅻ)这里φ是相对湿度，%，a和ρ是常数，e是自然对数的底和To是从干燥器排出的空气的出口温度(°F)。
因此，在确定W和测量从干燥器出口或排出空气的To，以后，能求得湿泡度Tw(见U.S.4，474，027，上文的Kaya等人)。
以上项式是用在与本发明在严密控制情况下进行连续的，特别是绝热的湿固体产品的干燥相一致的监视控制系统里。简言之，通过测量To和相对湿度φ，W能从方程式(Ⅻ)里求得，并使用已知的方式计算焓h能求得Tw。对于-已给的K1和To把Tw用于方程(Ⅺ)，所测得的Ti的任何改变，与所希望的予定的最后产品湿度含量相比较将以一非平衡量X表示，促使运转条件例如加热供给能量率的调节。
图4示出了根据本发明具有控制系统20的连续的干燥器装置的布局，对于干燥工艺的监视控制使用方程(Ⅺ)和(Ⅻ)设想，该工艺的运转在与图3中所示的含有湿度的空气和温度的自明(evident)的绝热干燥循环关系式相一致的。
以一予定的产品供应率，即通过例如具有控制驱动3的产品供应线2的速率LBS/hr，一具有相对高初始湿度含量的湿固体起始产品被供应进来，为降低产品的湿度含量，操作干燥器4把介质干燥到选择的予定的湿度水平，该湿度水平相应于所希望的尾部产品湿度比或湿度含量X，按水重量对于固体产品重量比，如，LBS水/LB干固体。
因此，为适当的最后的使用或出售，通过干燥器4后而作为相对低的最后湿度含量的干固体尾部产品得以回收。
产品湿度X在那些适当的情况中可通过控制系统20的控制线21b中的X的测定装置能容易地方便地决定，但是这并不是如通常在此予想的，及以后会指出的那样。
为实现固体产品的干燥，吹风机5用作供应气态干燥介质例如空气分别经过空气供应回路或入口线6，通过一热回收室或节热器7，例如用作最初的空气予热器的热交换器，再通过含有流量分配的控制气门调节器8和予热器9。
辅助加热能量的热源例如蒸汽以一已给定的供应速率通过热管道10任意提供，这是对通过位于用作主要予热经过其中的空气的予热器9中的加热螺旋管12的控制阀11加以控制的。
而予热空气是从予热器9连续经过管路6到主加热器或燃烧室14，而14被加热是由供给加热能量例如燃烧燃料，以一给定的供应速率，在控制燃料阀16的控制下通过主要加热能量管线15提供的。
而从加热器14来的加热空气然后以一给定的输入流速或供应速率，通过管路6在气门节流阀8的控制下提供到干燥器14，在控制气门节流阀8，这是为通过吸收其中湿气而干燥湿的产品，并形成充满着湿度的空气，该空气从干燥器4经过空气出口回路或排出管路17而被排放走。
排放出的空气被提供到热回收室7，在此它把显(sensible)热值释放给为新鲜入口空气部分予热的在管路6中的进来的空气。
一测量Ti的在控制线21C上的器件Mi被设置与空气管路6有效地连续以测量干泡温度(°F)，如正好当空气进入干燥器4时，从加热器14来的热的入口空气温度。在控制线23a上的测量To的装置Mo和在控制线23b上的为测量RH的装置MRH是被设置单个地有效地与排出回路17连接，用于分别测量出口干泡温度(°F)和从干燥器4中来的充满湿气的被回收的排出口的空气的相对湿度RH。
在控制线25b上的传送机速度测量装置Ms被设置于与传送机3有效地连接，用于测量传送机速度s。
这些用于测量空气的相应的物理性能的Ti，To和RH测量装置或传感器，以及用于测量产品供应率或产量的传送机速度S，经过它们的单独的输入信号控制线21c，21a，和21b和25b分别地有效地与控制系统20相连接，用于监视控制干燥过程。
控制系统20包括一监视逻辑负载块或模件21，用于监视产品湿度设定点的拟定(图5)，一监视逻辑质量块或模件22，用于监视产品质量，如防止产品焦化，过分干燥和未干燥好(图6)，和一个湿泡温度逻辑块或模件23，与通常的PID块控制器24，25和26一道来估计或求得正当热空气进入干燥器4(图7)，在线路6中的某一点上从加热器14来的热空气的湿泡温度Tw。
控制系统20的这些部件是予先安置在包括监视控制状态和反馈控制状态的两种情况中，监视控制状态包括负载逻辑块21和质量块22，反馈控制状态包括湿块23和PID控制器24，25和26。
PID控制用于产生输出信号，该信号正比于任何的微分或误差测量(P)，正比于这样微分的积分(I)，和正比于这样微分的偏差或比率(D)如情况是即PID。这样，例如，在PID块中，一予定的偏置信号加到输入参考或监视设定点的控制信号中，因此产生的输出设定点偏置值信号被加到或与被测值的反馈信号进行比较对PID块给出或通过一输出监视控制信号，而这是根据设定点偏置值信号和/或反馈信号的。
正如早已说明那样，例如图14所示通常在一干燥器装置中，出口空气温度To是由燃料流量调节来控制及更精确地是由入口空气温度Ti来控制的。然而，即便当温度维持得相当好，通常与进入空气及与产品流量变化相匹配的产品湿度所经受到的变化会引起从干燥器来的干燥尾部产品出口的湿度含量的起伏。这是由于先前所述驱动力(Ti-Tw)而不只是Ti所要求的变化。
通过本发明的控制系统20的方法，对通常产品干燥好或过分干燥这种伴随而来的不利点在传统的运转干燥器中归因于上面的问题，是沿用产品焦化的予防而被防止，原因是在这里允许用产品湿度的严密控制制。(见图8)首先，图3所示的空气湿度图中，在绝热干燥循环情况下，假设，供给到加热器14中的加热能量是燃烧燃料，该燃料在着火条件下产生一附加的湿度量，新鲜空气在相对冷的干燥泡温度Ta下由吹风机供给，在予热器中以A1的温度量增加(在回收室7和蒸气予热器9)到相对温的干泡温度Tp，同时它的湿度含量保持不变。在燃烧加热器14中，空气温度进而以一量值A2增加到相对热的干燥泡温度Ti，而这时由于附加的燃烧湿气的湿度含量以一给定的量值而增加，这样热空气是以相对高的进口干泡温度Ti和相对低的进口湿度含量进入干燥器4的。
另一方面，在通过干燥器4的行程上，空气的温度以量值A3降低到相对低的出口干燥泡温度To，而这时它的湿度含量增加到相对高的出口湿度含量Wo。在通过排出回收阶段(回收室7)空气的温度进而以量值A4降低到相对更冷的干燥泡出口温度Te，而这时它的湿度含量在出口处以一给定量相应地粗略降低到大约入口湿度的含量Wi。
与Ti，Wi和To，Wo的值相对应的湿泡温度Tw的定焓关系在这里可控制是从图3的空气湿度图能容易地看到。
实际上，图3中的在绝热干燥的每一个条件下，产品和空气的热含量(焓)保持不变，而当空气把热丢弃到蒸发湿气中并因此增加其湿度时，它的温度从更高些的入口温度Ti降到更低些的出口温度To这样样，与焓有关的湿泡温度通过干燥器时也保持不变。因此，即便湿泡温度的求得是基于在出口或排出回路17上的空气的主要出口温度和相对湿度的测量，每一逻辑块23的被测的湿泡温度Tw将加到在输入回路6中的入口空气中。
实质上，线21a馈给予先设定最终产品湿度含量X值信号，线21e馈给予先设定的，取决于气流调节器位置K1值信号的最大效率空气流量，和线25a馈给予先设定最大效率产品供应率信号，是用21c和21d馈给的主要的Ti和Tw测量值信号由方程(Ⅺ)进行处理以产生一个在负载块21中相应的To监视值信号，然后，用线24a馈给偏置信号进行处理，以提供相应的To设置点值信号，后者用在块24中的PID-1的线23a和23aa馈给的主要To测量值信号进行处理产生-Ti监视值信号。
该To监视值信号相当于Ti监视值信号，它代表了用于将空气保持在最佳入口干燥泡温度运转值所需的燃料供给率，是为了基于而后的主要To和测量的RH和Tw测定的值，在尾部产品中获得予设X值的予设或予定的相应产品供应和空气流率。
在运转中，每个它们的相应传感器和发射机元件，每个测量器件Mi，Mo，MRH和MS，在相应的反馈线21c和21cc中产生作为测量值输入的初始传输信号，这是为了主要入口温度Ti23a和23aa，为了主要出口温度To，23b为主要出口相对湿度RH，和25b，为主要产品供应率确定传送机速度S的。
作为监视控制系统20中逻辑布局中闭式环循或反馈环循包括的固定的功能块的监视控制行动的结果，控制信号最终产生了，情况是这样的的，作为线22c和22cc中相应的输出是用于调节，在线21e和21ee中燃料阀16和蒸气阀11的，是分别为空气流量率反回信号控制行动和为调节空气流量气流调节器8的，在线21f和25c中的输出是用于调节产品供应率确定传送器驱动3的。
最初，利用方程(Ⅻ)和相关的焓考虑来对逻辑块23(图7)中相应的空气湿泡温度Tw进行精确的估计或测定，在排气道17中的出口空气的出口干燥泡温度To的主要测量的值的信号是由线23a作为压力功能发生器块31的输入馈入的。块81以功能φaeρTo的型式输出Ps，表示在测得的To温度上的饱和蒸气压，作为输入馈送到剩法功能块82。
另一个由通过线23b馈送到块82的输入是排出空气的出口相对湿度RH的主要测量的值的信号。块82积输出是以功能φaeρTo的形式，其中φ相当于RH。
块82的输出分别作为馈送到乘法功能块84的输入，同时也作为负输入馈送到减法或加法功能块83。
另一个输入到块84的是固定值系数0.622，块84积输出是以功能0.622φaeρTo的形式，作为分子馈送到除法功能块85。
另一个输入到块83的是固定的脉冲值大气压系数14.7，块83的输出是以差或分子功能14.7φaeρTo的形式作为分母被馈送到块85。
由块85的商输出提供了一相应于空气湿度比W的信号，它作为输入被遗送到乘法功能块86。
主要的测量值To信号也被分别由线23a，作为输入馈送到乘法功能块87，和乘法功能块90。
另一个到块87的输入是固定的值系数0.46，块87的积输出是以功能0.46To的形式被馈送到求和功能块88，其另一个输入是固定值系数1089。块88的输出是以求和功能1089+0.46To的形式，作为块86的另一输入，与从块85来的W被馈送，从而产生作为块86的输出功能W(1089+0.46To)。
另一个输入到块90的是固定系数值0.24，块90的积输出是以功能0.24To的形式，作为求和功能块89的输入被馈送到块89，其另一输入是块86的输出。
块89的输出代表了焓值h，它与0.24To+W(1089+0.46To)相等。然后这个焓值在焓功能发生器块91中进行处理，产生线21d中的输出Tw信号，它表示相应的主要空气湿泡温度Tw的精确估计或确定，这是根据已知的程序中，从方程(Ⅻ)的出口空气干燥温度To和相对湿度RH的主要测量的值中推导出的。
依次，利用方程(Ⅺ)，为负载块21(图5)中的燃料供给率的监视设置点的拟定，该燃料供给率是用于在空气供应通道6中将空气加热到获得最佳入口空气干燥泡温度Ti运转值的，馈给通道6中入口空气的入口干燥泡温度Ti的主要测量值的信号，是通过线21c，作为输入被馈送到延迟功能块58，而从逻辑块23(图7)来的这一确定的Tw信号通过线21d被馈送到乘法功能块56。被馈送到逻辑块21的还有从逻辑块22(图6)来的线21e中返回信号。
予先，对将干燥器4中回收的理想的产品中的最终湿度含量的予定理想的最佳水平的予定产品湿度X设定点值，作为参考输入或标准的信号，通过线21a，馈送到比较或求和功能块51中。如早先已说明的，运转适用于对回收的干燥的产品的最终产品湿度进行实际的测量和直接的反馈控制，例如，在负载变化慢时，这样的测量是适合的，对X的反馈信号相应的测量值可通过线21b，从产品供应线2(图4)的干燥器输出端，馈送到用于与湿度设点信号比较和适当信号简化处理的块51。
在任何情况中，块51输出的理想的产品湿度信号，作为分子输入，馈送到除法功能块53。从逻辑块22(图6)，线21e中返回的信号，代表了K1系数的值，它表示气流调节器8的位置，这样，相对于特别干燥器的予定的理想的最佳空气流量率的空气流量率的水平，作为输入，馈送到功能发生器块52。块52的输出作为分母输入馈送到块53。块53湿度的高输出，气流调节气引出的输入以功能1/K1f(x)的形式，被馈送到功能发生器块54，以产生作为输出的功能F1f(x)。
块54的输出被馈送到乘法功能块59，其另一输入是，从线21c来的主要测量值Ti信号的延迟输出，它是已在延迟功能块58中进行过处理以避免如手工艺者将很赞赏的正反馈问题。块59的积输出是以功能K1f(x)Ti的形式，作为输入，馈送到求和功能块57。
块54的输出也分别作为负输入被馈送到减法或求和功能块55，其另一输入是固定的加值系数1，从而得出输出功能1-K1f(x)，它作为输入被馈送到乘法功能块56。另一输入到块56的是从块23(图7)通过线21d馈送的确定的Tw信号。块56积输出是以功能〔1-K1f(x)〕Tw的形式，作为另一输入被馈送到求和功能块57。
块57，线21fTo(SUPERV)输出是以附加功能K1f(x)、Ti+〔1-K1f(x)〕Tw形式，它等于方程(Ⅺ)的To监视值。
特别是，基于固定设置点值输入，线21e返回信号K1输入线21cTi测量的值输入，和线21dTw测定的值输入，逻辑块21是用来解方程(Ⅸ)中的To，用下式1/A1f(x)＝(Ti-Tw)/(To-Tw)和依次K1f(x)(Ti-Tw)＝To-Tw它导致K1f(x)Ti+〔1-K1f(x)〕Tw＝To通过线24a，对求和功能块60提供了适合的To设置点偏置输入，从块57，线27f中与方程(Ⅺ)解的To监视值输出信号To(SUPERV.)一起作为另一输入，基于干燥的尾部产品中的理想的湿度含量的予设的X设定点值，与通过线23aaTo测得的值反馈输入的处理相结合，在逻辑块21中得出To的设定点。
这样，表示为相应的最佳Ti运转值的理想的To运转值的块60偏置的To(SUPERV.)信号输出，作为正设置点的输入，被馈送到PID-1块24的减法功能块61，其另一输入是作为反馈信号To测得的值。
块61是用来计算总数点的，其输出是被馈送到比例积分微商功能块62，其线22a中的输出是理想的最佳Ti运转值信号Ti(SUPERV.)，它是通过关系式K/S/d/d+，由通常的处理与输入的线性结合，输入的时间积分(或复位)和时间的导数(或变化率)成比例。
最后，最佳Ti运转值信号Ti(SUPERV.)作为最后的监视信号，在质量块22中处理，以适应各种限制，保证从干燥器4中回收的干燥产品将不被焦化，过分干燥或未干燥好，而要在上限和下限湿度不合格水平(图8)的窄限制内具有理想的最终湿度含量X，该含量X是在使用了最小最佳燃料供给率或联合燃料和辅助予热蒸气供给率，在与K1值相关的最佳予定空气流率下，在予定的设点X值上，有最大最佳确定的产品供应率。
在线22a中的监视信号Ti(SUPER.)，作为反馈信号被馈送到比较功能块75，它的另一输入是予定防止焦化的最大温度设定点值信号Ti(MAX)，它表示高的限制控制行动的参考输入或标准信号(常数)，如果监视信号Ti(SUPERV。)不超过予定的防止焦化设定点信号Ti(MAX)，它作为块75的输出不变，通过线22b，作为在PID-3块26(图4)中处理的Ti设定点信号。这是为保证监视信号永不会超过予定的防止焦化最大温度，高于该温度，产品焦化将在运转的整个条件下发生。
在通常的形式中，在PID-3块26中，将一运转Ti设定点偏置通过线26a和主要测量的值Ti一起，作为反馈输入馈送，通过线21cc，用于处理Ti设定点信号输入馈送，通过线22b，从而在线22c和22cc中，产生输出以用于调节燃料阀16的控制信号，从而依次测定，以获得为空气进入干燥器4的入口空气干燥泡温度Ti的燃料供给率，它相当于理想的最佳产品供给率和空气流率，根据对主要To和RH的测量和由此而得的Tw值，产品免于焦化。
在过程中，干燥器运转负载条件变化到使主要测量值To和RH改变，以至于理想的最佳入口空气干燥温度运转值将会相反地超过了予定的防止焦化的最大温度，而该值是在干燥产品中达到予先设定的湿度含量X的值所需要的。这时块75将监视信号Ti(SUPERV.)限制到设定点Ti(最大)值。
在此限制下，为使最后的最大入口空气干燥泡温度运转值，小于保持湿产品中予定的设定点X湿度含量所需的运转值以避免产品未干燥好，监视信号Ti(SUPERV.)作为正输入分别在比较功能块73中处理，设定点值信号Ti(最大)在此作为负输入也被分别馈入。从块73来的差输出在功能发生器块74中处理，并通过线路22f，作为反馈输入与供应率设定点信号一起通过线路25a和与传送机速度S的主要测量值一起通过反馈线路25b被馈送到PID-2块25(图4)。
在正常条件下，线路25c中的块25输出控制信号将使传送机驱动3保持在相应于最佳予定的产品供应率的最佳予定的速度，其中线路22a的监视信号超过予定的焦化主要最大温度Ti(最大)，一个成正比的差值信号将通过块73和74，作为一个调节的监视偏置信号处理，按次调节，通过减少传送机3的速度调节产品供给率，从而，根据延长的干燥时间和对最佳温度运转值和防止焦化最大允许的温度之间的比例差值的减少对产品供应率进行补偿，这样，以防止产品未干燥好和没有超过上限湿度产品不合格水平限制(图8)。
在另一方面，在干燥器运转负载条件变化的情况中，由于运转负载条件的变化使主要测量值To和RH改变，以致于理想最佳入口空气干燥泡温度运转值将相反地低于予定的最佳最小温度Ti(最小)，该运转值是在干燥产品中达到予先设定(常数)的湿度含量X所需要的，在此情况下，为获得予定的湿度含量X，整个运转将在予定的最佳产品供应率和空气流率的最佳最小燃料供应率下进行，块71为此将不足以进行调节。
特别地，予定的最小温度Ti(最小)信号作为正输入，馈送到比较功能块71，监视信号Ti(SUPERV.)在线22a中也反馈负输入被馈送到块71。从块71来的比例差值信号在功能发生器块772中处理，块72是用于产生线21e和22ee中输出的控制信号，它是用于调节气流调节器8，依次，从减少空气流量率以调节空气流量率，由此，对允许的予定的最佳最小温度Ti(最小)运转值和恒等降低的监视值之间的比例差值之间减慢干燥空气供给依次进行补偿，这样，以防止产品过分干燥和不再有低于下限湿度产品不合格水平限制(图8)。
与块72输出的功能控制信号一起，这也作为通过线21e的反回信号被馈送到低块21K1气流调节气位置块52的，从而依次根据比例差值调节到块52的输入，引入为减少在负载块21中进行处理的空气流量率依赖信号使气流调节器8的位置改变。
当然，其中到块71的在线22a中的监视信号不低于予定的最小温度Ti(最小)，通过线21e和21ee的到气流调节器8的输出控制信号和通过线路21e到逻辑块21的反回信号没有被调节，和在此方式中，在块71和72中的处理是与块73，74和25的监视信号的处理相似，是用于当相应于最佳Ti温度运转值的监视值没有超过防止焦化最大温度Ti(最大)时，调节传送机装置3的运转。
在最佳例子中，予加热蒸气是作为辅助能量供给到加热入口空气主要能量供给的燃料使用的，调节燃料供给是为了使用最佳最小燃料，这样，任何高于燃料使用的最佳最小率，即作为燃料供给率最大值和相应于最大流量燃料阀位置，而所需的超过能量是由辅助蒸气贡献的。
这样，在线22c中的用于燃料阀16(图6)的输出控制信号，作为反馈位置输入被馈送到比较功能76，最大流量燃料阀位置信号也被馈送到块76。
块76的输出在功能发生器块77中处理，用于产生线路22e中输出的调节控制信号，以调节蒸气阀11，以使为予加热空气的辅助蒸气达到比例程度，这样为获得相应于理想的最佳温度入口干燥泡温度运转阀所需的总能量，它超过相应于观察的最佳最小燃料使用阀16的最大燃料供给率的最大燃料流量开启位置上的，燃料可提供的能量。
由于逻辑块21到23中各种固定的功能块(图5到7)和相关连的PID块24到26的作用，可容易地在通常的方式中，用分布的处理控制，如，分布的微处理器，例如，用于提供就能量存储清单的信息，效率动态等，以监视整个干燥运转过程。
因为根本的目标是为了给定产品质量下的最大的产品率和最小能量消耗，获得最大利益，通常，产品供应率，将在对干燥的尾部产品中的理想的X值的其额定的最大值上，空气流量率将在其按对给定的设备和产品的K1值额定的最佳效率上，而燃料供应率(在联合能量供应率的情况下加辅助的蒸气)将在其额定的最小值上，是用于在线路22a中对这样理想的X值用监视信号保持一最佳的Ti运转值，用于获得最有效的入口空气驱动力(Ti-Tw)和出口驱动力(To-Tw)比率。
因此，当对线22b中的Ti设定点控制值低于对Ti保持监视值所需的燃料条件值时，产品供应率将由暂时减少只得以补偿，这是由于否则由块75提供的防止焦化温度的限制和相反地将会发生未干燥好。当线路22a中Ti信号低于为保持有效运转所需的最小燃料条件时，空气流量率将由暂时减少通过A1阀的调节才得以补偿，而在正常空气流量率下相反地将发生过分干燥。
另一方面，当在相反情况下，对Ti的值超过防止焦化温度的运转值Ti时，燃料供应率(在有联合能量供应率的情况下要加上任何辅助蒸汽)将以减少得以补偿。
实质上，对于特别干燥的装置，所想要得到的干燥产品的予定的最后含湿量X的获得是不取决于产品的负荷情况，特别是不取决于起始湿产品的含湿度的程度。这是因为对于基于防止焦化的Ti(最大)和防止燃料无效的Ti(最小)所给定的产品特微值K1，由调节驱动器3的传送机速度S而使产品供给率，和由调节气门调节阀8而使空气流率相对于调节燃料阀16(在用蒸汽的地方要加蒸汽阀11)而使燃料供给量能得以改变，这是为把产品干燥到固定的湿气含量，而使最佳入口空气温度运转值Ti在需要限制的固定的Ti(最大)和Ti(最小)的范围内。
特别地，假如，为获得最后湿度含量X，负载变化指出所需移走的水份较少，则运转值Ti能相应地降低，但是例如这意味着，这样的运转值将下降低至防止失效值Ti(最小)，运转值Ti将被限制(增加)到在块72和52之间21e线上的每一返回的信号控制Ti(最小)，以及通过调节调节气阀8一个补偿量使空气流率降低以防止过分干燥，而这时燃料以一有效的Ti(最小)速率使用。
另一方面，如果为达到最后的湿度含量X负载变化指出更多的水分需被移走，运转值Ti能相应地增加，但是，假如这意味着，这样的运转值将超过防止焦化值Ti(最大)，运转值Ti将被限制(降低)到Ti(最大)，通过调节一传送机驱动3一个补偿量，将使产品供应率减少，以防止未干燥好以及焦化。
为降低成本或其它目的，限制燃料阀16的最大燃料速率的开启位置与作为辅助加热热量供给使用一起，如果为获得希望的运转值Ti最大燃料流量不充分，蒸汽阀11将以一个补偿量开启以补充其不足，即服从须经防止焦化值为Ti(最大)的控制节流阀。
因此，与基于排出或出口空气的设定出口温度，用自激(autonomous)PID回路相反，在连续干燥系统中控制湿度的传统方法中，仅用手工操作加热器燃料的流率，对于入口空气湿度，起始产品的湿度和产品的流率或负载的变化引起的波动只能是有固有的灵敏度，这样的缺点可由本系统加以克服，在该系统中一个监视的策略被用于直接或严密控制产品的湿度，利用温度反馈指示而不是产品湿度的测量。
更特别地，根据本发明，连续干燥器的监视控制是以对进入干燥器的进口或入口空气实际干燥泡温度Ti的测量，干泡温度To的测量和从干燥器来的出口或排出空气的相对湿度RH的测量，以及由To和RH的测量而求得的湿泡温度Tw来直接推断出产品湿度的直接控制起作用的。
瞬时的监视系统接收一代表推断湿度值的信号，利用上述方程和表示其中的值的关系式每次处理适当的测量值，设想包括与为防止产品焦化，过分干燥和未干燥好的系统约束相对应的予定值，根据2级控制运转温度以Ti(最大)和Ti(最小)表示，研制出可控制的进口和出口温度设定点和出口温度控制器的设定点。
图8是产品湿度比率和时间之间关系的图，其范围从低的产品湿度不合格限制程度，在此限制上最后的产品湿度是低于希望有的予定的最低量值，和产品湿度排出上限制，在此限制上最后产品湿度超过希望有的予定的最大量值。在这些限制之间按照传统控制的C线平均值X2进行连续干燥的这样的湿度X的变化作图，以及按照本发明改进控制的I线，平均值X1相一致的湿度X的变化作图。
从图8很清楚，本发明的监视控制系统提供更快和更完全的衰减振荡，与之相应的变动归因于连续干燥器运转随时间条件的变化。
得到非焦化的均匀的干燥产品的商业上的重要意义是很明显的，如对在纸张，纺织物，和其它可燃物材料的情况，没有干燥好的得到均匀的干燥产品也同样是这样，如在特殊产品规范的情况。除了在干燥产品里实际上是无水条件的特殊产品规范要求的地方，而对于低的给定的湿度含量的过分干燥，代表着不必要的燃料消耗，在这种例子中本发明的控制系统是特别有利的。
例如，在包括有束缚(存现在化学上)和非束缚(存现在物理上)两者水分的倾向于焦化产品的情况，以及那些产品规范允许在束缚范围低一些的湿度水平和非束缚范围更高些的湿度水平(即包含有总的化学上的束缚水和超过某些存现在物理上的水的公差范围)之间湿度公差交叠的分界点的情况下，本发明的精确控制系统允许生产仍然包含有非束缚水的干燥产品，及无必要以更高水平的燃供给率和随之而来的更高的成本为目标，而保证产品将达到化学束缚范围限制的较低湿度水平。
因为从材料中移走化学上束缚的水分比相应的从其中移走物理上的水含量需要化费更多的热能，以及因为只有物理上的水分蒸发以后化学束缚水分方能移走，在这里作为设想的干燥运转的精确控制，把产品干燥到仍然含有非束缚水分的某一点上，依旧能获得产品湿度在产品规范的公差内，在移走化学束缚水分时根本没有能量的化费，而此能量代表着显著的成本降低。
在实际工业规模的连续干燥运转期间，本发明有的改进监视控制的每一重要的优点包含有(1)通过严密控制产品的湿度含量(图8)节省量(降低燃油和蒸汽成本);
(2)对于已给定尺寸和干燥器可以增加产量(增加收益)，如在整个连续生产的装置中，相反干燥器是一个有故障的地方或低通量的部件。
(3)由于相应有更高些的产品允许的湿度含量，而它们遵守可被接受的湿度限制的水平(图8)。因此增加了产品的重量(靠重量出售产品的地方，增加了收益);和(4)由于相应地有监视质量控制，降低了着火的可能及特别是降低颗粒排出物，如在产品易受到焦化等的地方。
以下通过安排如下的举例说明但本发明不限制在此。
例子根据图4中所示装置的传送机型绝热连续干燥器传统上是在如下条件下运转产品供应率 M＝7500Lbs固体/小时用于干燥的能量 Q1＝360Btu/Ib固体运转温度 To＝260°F燃料成本费 Cf＝5×10-6S/Btu热效率 n＝0.85年运转时间 8000小时/每年每单位产品的收益 P＝0.20
/Ib固体出售价格 S＝0.60
/Ib固体根据本发明的监视控制系统，可以决定，通过严密的控制，运转温度To能增加约60°F，即从260°F到320°F，而最后产品的平均湿度增加约为产品重量即基本以干燥固体为主的固体产品的5%(0.05)。可看到从260°F时的938.8Btu/lb到320°F时的895.3Btu/Ib的蒸发能量的减少。
(1a)为提高温度而有的能量节省。
所用的能量的减少是360×895.3/938.8＝343Ptu/Ib固体这代表了节省了16.7Btu/Ib固体(即360-343)通常燃料成本费是
7500×360×8000×(5×10-6)/0.85＝127，055
/年年燃料节省是16.7×127，058＝5894
/年由于提高在管路17里排出空气的温度而超过的系统的能量是有利地在节能室7中得以回收，因此，对于操作温度60°F的增加所正常节省的能量为16.7/360＝4.6%或5893/127，0.58＝4.6%(1b)对提高湿度而节省的能量是0.05×7500×895.3×8000×(5×10-6)0.85＝1579
/年。
这里，为避免在节省计算上的重复，在320°F时用蒸发焓(每单位质量的热含量h，以Btu/Ib为单位)。可看出，对于允许湿度增加0.5%时节省为1.2%(即1579/127，058＝1.2%)。
为节省所做的更直接的估计是根据图8，根据本发明，由于改善了控制系统，考虑湿度可增加△X，以Ibs水/Ib固体为单位。通常，能量成本费等于燃料成本费/热效率(5×10-6)/0.85＝5.9×10-6 /Btu可以看出，在干燥器里蒸发能量的成本高于燃料成本(5×10-6 /Btu)。因为可以有各种能源，而干燥介质加热能量所使用的净成本是内含在以上所述之中的。
(2)在提高湿度情况下，干燥器能增加产量(增加收益)。
0.05×7500×0.20×8000＝60.000
/年(3)出售产品中在提高湿度含量能增加产品重量(增加收益)0.05×7500×0.60×8000＝180，000
/年。
(4)附带的有利点是降低焦化和着火的可能和降低了排出物，特别是对给定的涉及到最小环境污染的数据在上述情况是固有的和根据本发明的监视控制系统更高的湿度含量在最后产品中允许的。
从上述很清楚，本发明的改进控制系统提供多方面的节省和无事故运转。这样，例如在一到三年内为自己提供一个偿还周期，此周期可看作根据本发明的监视控制系统在现有的连续干燥装置中，在再获益中对投资是一个相对高的回收。
除了很容易确定经济上的利益外，有与产品工艺相联系的提高质量方面的利益，该工艺是根据本发明对连续干燥器由监视控制系统所引起的。更确切地，在湿度含量是产品规范的一部分的地方，如像药品这样的产品，不希望有的非规范产品的生产是浪费的。这些不希望有的消耗涉及原材料的浪费，再加工或再处理消耗，时间的损失，误了船运等。通过本发明的监视系统提供严密的控制，这些都是可以避免的。
通过回顾，本发明的特别主要的利益包括1.为减少能量成本精确地控制产品的湿度，每一控制通过逻辑块21(图5)。干燥器模式的功能关系f(x)，调节气门开度参数K1以及每一个逻辑块23(图7)的湿泡温度的精确估计，通过新颖结合的方法提供了结果，而且降低了产品湿度的驱动的发生，它又允许降低了能量的消耗而达到尾部产品湿度要求，即靠增加平均产品湿度而又依旧维持到在其产品不合格水平以下的最大湿度(图8)。
2.靠把温度Ti提到最大值而仍能给出高质量的产品把干燥器的热效率提到最大值。而这是通过质量块22(图6)来完成的。例如为把效率提到最大应该把监视值Ti降落到予定值Ti(最小)以下，调节气门8简单地移动以减小空气的流量，这依次使To和Tw增加，以得到相对应的更高的监视值Ti的等级，即Ti(最小)，是根据新的概念通过逻辑块21(图5)。同时，产品的质量是能保持，即无焦化发生，这是由于措施在于选择过盈量控制以限制监视值从Ti(最大)和从每一质量逻辑块22(图6)补偿减少供应率。
3.有关的上面的第一项和第2项推断出的利益包括(a)增加产量(假如在整个运转中干燥器反而出现故障)及伴随之增加收益;
(b)直接由于提高尾部产品的湿度而增加了收益(如果靠重量出售)4.与有关早先研制的逻辑块(例如参看U.S.4，474，027的Kaya，A.等人)连同，精确测由逻辑块23(图7)的Tw，在这里所设想的系统运转中的使用。
5.整个监视干燥器控制系统(图4)包括-2级(最大一最小)控制使用布局的新颖组合，再加一集成控制系统，它包括用作替换或辅助能源用的予热器9的控制。
6.简单性能的功能块的新技术的使用以一新颖的联合布局应用于监视干燥器控制系统，无必要用高级计算机程序或集中式的计算机而固有地会增加数据处理时间，这是因为与用于汇编和计算相关的需要，而它们的程序又要求有特殊的人员。
尽管本发明的特定实施例详细地示出和叙述了本发明的原理上的应用，但可以理解，本发明可不离开这些原理可用其它的方法实施。
权利要求
1.用于对干燥的产品湿度进行严密控制的，用气体干燥介质，如空气，连续进行干燥湿固体产品的干燥器的控制运转的监视控制设备系统包括温度测定装置，是用于从干燥器的主要出口干燥泡温度和出口介质相对温度的测定中测得干燥器中介质的湿泡温度，监视调节装置，是用于从干燥器中测量介质的主要入口干燥泡温度和出口干燥泡温度，和从测定的湿泡温度中决定一相应于加热所需能量供给的能量供给率的监视值，该加热所需能量供给量是为了将介质加热到最佳入口干燥泡温度运转值，它是用于干燥器在予定的介质流率和予定的产品供应率下，将产品干燥到予定的湿度含量；及用于从主要出口干燥泡温度的测量相关的监视值中产生一相应的监视信号，及；含有能量供给控制部件的监视控制装置，是用于将监视信号限制到不超过予定最大监视值的设定点值，它相应于将介质加热到予定的最大入口干燥泡温度运转值的予定最大能量供给率，及用于由与主要入口干燥泡温度测量相关的限制信号的设定点值产生一相应的能量控制信号，它是用于控制能量供给量的，而能量供给量是为了不超过上述予定最大运转值的最佳入口干燥泡温度运转值，从而防止产品焦化。
2.根据权利要求
1的系统，其中监视控制装置包括当监视信号低于予定最小监视值时，为产生流量调节信号的介质流量控制信号产生装置，该予定最小监视值相应于将介质加热到予定最小入口干燥泡温度的运转值所需予定最小能量供给率，及为了从流量调节信号产生一相应的介质流量控制信号，该信号用于按监视信号值和予定最小监视值之间的差成比例地减少介质流量率的，还包括为把介质控制信号反馈到为调节独立于介质控制信号和由此而减少介质流量率的调节装置上，该装置还用于相对于调节监视值产生一调节监视信号，因此防止产品的过分干燥。
3.根据权利要求
1的系统，其中监视控制装置包括当监视信号超过上述予定的最大监视值时用于产生一反馈调节信号，而使产品供应率控制信号的产生部件，该装置还用于由供应调节信号而产生一相应的偏置信号，它是用来按监视信号值和上述予定最大监视值之间的差值成比例地减少产品供应率，从而防止产品未干燥好。
4.根据权利要求
1的系统，其中能量控制信号被布置用来控制主要加热能量供给的，监视控制装置包括辅助加热能量控制信号产生部件，它是用来当能量控制信号超过相应于为加热能量主要供给予定的最大主要能量供给率的予定的最大主要能量值时，产生一辅助供给调节信号，和用于从辅助调节信号中产生一相应的辅助供给控制信号，该信号用于按能量控制信号值和予定的最大主要能量值之间的差成比例地为加热介质提供辅助能量的。
5.根据权利要求
1的系统，其中温度测定装置、调节装置和控制装置分别在逻辑布局中包含有功能块。
6.根据权利要求
2的系统，其中介质流量控制产生装置在逻辑布局中至少包括一个功能块。
7.根据权利要求
3的系统，其中产品供应率控制信号产生装置，在逻辑布局中至少包括一个功能块。
8.根据权利要求
4的系统，其中辅助能量控制信号产生装置在逻辑布局中至少包括一个功能块。
9.用于控制干燥器运转的，用空气进行湿固体产品的连续绝热干燥，对干燥的产品湿度进行严密控制的监视控制装置系统包括在逻辑布局中包括功能块的温度测定装置，它是通过在干燥器中测量主要出口干燥泡温度和干燥器中空气的出口相对湿度而决定干燥器中空气湿泡温度的;在逻辑布局中包括功能块的监视调节装置，是通过从干燥器中对空气的主要入口干燥泡温度和干燥器中出口干燥泡温度的测量和对湿泡温度的测定而确定监视值，它相应于所需加热燃料的燃料供给率，该燃料供给率是用来将空气加热到一最佳的入口干燥泡温度运转值，此值用来对干燥器在予定的空气流率和予定的产品供应率下，将产品干燥到一予定的湿度含量，和为了从与主要出口干燥泡温度测量相关的监视值中产生一监视信号，和;监视控制装置，在逻辑布局中包括功能块;包括燃料供给控制装置的监视控制装置至少包括一个这样的功能块，该功能块用于将监视信号限制到不超过与予定最大燃料供给率相应的予定的最大监视值的设定点值，该予定最大燃料供给率是为了将空气加热到予定的最大入口干燥泡温度运转值的，及该功能块用于从与主要入口干燥泡温度测量相关的设定点值限制的信号而产生一相应的燃料控制信号，它是用于控制将空气加热到不超过设定的予定最大运转值所得到的最佳入口干燥泡温度运转值的燃料，从而防止产品焦化;包括空气流量控制信号产生装置的监视控制装置至少包括一个这样的功能块，该功能块用于当监视信号低于将空气加热到予定最小入口干燥泡温度运转值相对应的予定最小监视值时，能产生流量调节信号，和用于从流量调节信号产生一相应的用于将空气流量率按监视信号值和予定最小监视值之间的差值成比例地减少的空气流量控制信号，及包括为将空气控制信号反馈到为调节独立于空气控制信号和由此而减少的空气流率的监视值的监视装置上，并用于产生一个与调节监视信号相关的调节的监视信号，从而防止产品过分干燥，及;监视控制装置包括产品供应率控制信号产生装置，它包括至少一个这样的功能块，该功能块是用于当监视信号超过上述予定最大监视值时产生一个供给调节信号的，和用于从供给调节信号中产生一用于按监视信号值和上述予定最大监视值之间的差值成比例地减少与产品供应率相对应的偏置信号，从而防止产品未干燥。
10.根据权利要求
9的系统，其中上述监视控制装置包括蒸汽控制信号产生装置，该装置至少包括一个这样的功能块，它是用于当燃料控制信号超过与为加热空气所用的燃料而予定的最大燃料供给率相对应的予定最大燃料值时，产生蒸气供应调节控制信号，和用于从该蒸汽调节信号在某一蒸汽供给率下，按燃料控制信号值和予定最大燃料值之间的差值成比例地对空气加热所用的蒸汽供给量产生的相应的蒸气供给量控制信号。
11.用于控制以诸如空气作气态介质对湿固体产品进行连续干燥的干燥器运转，对干燥的产品湿度进行严密控制的监视控制工艺过程包括将湿固体产品在予定的产品供应率下供给干燥器，供给用于加热气体介质的加热能量，将通过加热能量加热的气体干燥介质以予定的介质流率流入到干燥器中，与下述步骤结合进行;实际上连续地测量主要入口干燥泡温度，出口干燥泡温度和干燥器中介质出口的相对湿度;实际上连续地通过测量主要出口干燥泡温度和出口相对温度，来决定干燥器中介质的湿泡温度;通过测量主要入口干燥泡温度和干燥器中介质出口干燥泡温度，以及由测定的湿泡温度，实际地连续地决定与为将介质加热到最佳入口干燥泡温度运转值所需供给加热能量的能量供给率相对应的监视值，该最佳入口干燥泡温度运转值是用于将产品在上述予定介质流率和对干燥器以上述予定产品供应率下干燥产品，和由与主要出口干燥泡温度度相关的监视值，实际上连续地产生相应的监视信号，和;由监视控制信号实际上连续地监视运转以防止产品焦化，过分干燥和未干燥好，包括;将监视信号限制到不超过与将介质加热到予定最大入口干燥泡温度运转值的最大能量供给率相对应的予定最大监视值的设定点值上，和通过与主要入口干燥泡温度测量相关的设定点值限制信号而产生相应的能量控制信号，该信号是用于控制将介质加热到不超过上述予定的最大运转值的最佳入口干燥泡温度运转值所用的能量供给，从而防止产品焦化;当监视值低于与为将介质加热到予定最小入口干燥泡温度运转值所用的予定最小能量供给率相对应的予定最小能量监视值时，产生一流量调节信号，由流量调节信号产生一相应的用于对上述予定流量率按监视信号值和予定的最小监视值之间的差值成比例地减少介质流量率的介质流量控制信号，和将介质控制信号反馈到决定监视值的步骤上，并产生监视信号，用于产生独立于介质控制信号和由此而减少的介质流率的监视值，和用于产生与调节监视值相关的调节监视信号，从而防止产品过分干燥，和;当监视信号超过上述予定的最大监视值时，产生一供应调节信号，由供应调节信号产生与用于按监视信号值和上述予定最大监视值之间的差值成比例地减少产品供应率相对应偏置信号，从而防止产品未干燥好。
12.根据权利要求
11中的系统，其中能量控制信号是用来控制加热能量的主要供给量的，和当能量控制信号超过与予定的加热能量的主要供给所用的最大基本能量供给率相对应的予定的最大基本能量供给值时，产生一辅助供给调节信号，和由辅助调节信号而产生相应的用于供给辅助能量的，将介质在辅助供给率下按能量控制信号值和予定的最大基本能量值之间的差值成比例地加热所用的附加供给控制信号。
13.根据权利要求
12的系统，其中气体干燥介质是空气，主要要加热能量供给是燃烧燃料，而辅助能量是空气予热蒸气。
14.根据权利要求
12的系统，其中的决定湿泡温度决定监视值和产生监视信号，限制监视信号和产生能量控制信号，产生流量调节信号和介质流量控制信号，产生供给调节信号和偏置信号，和产生辅助供给调节信号和辅助供给控制信号，以上这些步骤是在逻辑布局中相应地使用其功能块施行的。
15.根据权利要求
11的系统，其中决定湿泡温度，决定监视值，和产生监视信号，限制监视信号和产生能量控制信号，产生流量调节信号和介质流量控制信号，和产生供应调节信号和偏置信号，以上这些步骤是在逻辑布局中相应地使用功能块施行的。
专利摘要
以加热空气流经湿固体产品而用的控制连续绝热干燥的监视控制系统包括，确定空气湿泡温度，确定对空气的加热燃料供应率的监视值，以给出为干燥产品的最佳运转值，防止产品焦化，过分干燥和未干燥好，把燃料率限制在最大值以防止入口温度起过焦化程度，把燃料限制在最小值，用反馈控制，调节监视值降低空气流率以防止入口温度低于防止过分干燥的最小值。当入口温度相反超过防止焦化程度时，降低产品供给率以防止未干燥好。
文档编号F26B23/02GK87106973SQ87106973
公开日1988年8月3日 申请日期1987年10月19日
发明者阿茨米·卡亚, 拉里·里斯 申请人:巴布考克和威尔科斯公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan