Типові технічні рішення при автоматизації технологічних процесів

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 34Следующая ⇒

Загальна задача керування ТП – це мінімізація (максимізація) деякого критерію (собівартість, витрати енергії і т. д.) при дотриманні обмежень на технологічні параметри, що накладаються регламентом.

Оскільки вирішити цю задачу для всього процесу в цілому важко (багато впливових факторів), весь ТП слід розбити на окремі ділянки, причому ділянка відповідає закінченій технологічній операції, яка має свою підзадачу (приготування корму, обробка молока і т. д.).

Для окремого ТП критерій оптимальності встановити простіше. Це може бути вимога стабілізації параметра або простого в обчисленні критерію. На підставі прийнятого критерію оптимальності для окремого ТП легко формулюється задача автоматизації. Окрім критерію оптимальності для рішення цієї задачі необхідний аналіз об'єкту автоматизації з точки зору виявлення всіх істотних вхідних і вихідних змінних, а також аналіз статичних і динамічних характеристик каналів передачі збурень і управляючих дій.

Технологічні процеси одного типу (наприклад, процеси нагрівання) можуть відрізнятися виконання апаратури, фізико-хімічними властивостями потоків сировини, що беруть участь в них, і т. д. Проте всі вони протікають по одних і тих же законах і підкоряються загальним закономірностям. Характер цих закономірностей насамперед визначається тим, який параметр бере участь у керуванні. Для одного класу процесів, які протікають в типовій технологічній системі, може бути розроблене типове рішення по автоматизації, що є прийнятним для широкого кругу систем. Наявність типового рішення значно спрощує завдання побудови АСУ.

До типових технологічних параметрів, що підлягають контролю і регулюванню, відносять витрати, рівень, тиск, температуру і ряд показників якості.

Регулювання витрат. Системи регулювання витрат характеризуються малою інерційністю і частою пульсацією параметра.

Звично керування витратами – це дроселювання потоку речовини за допомогою клапана або шибера; зміна тиску в трубопроводі за рахунок зміни частоти обертання приводу насоса або ступеня байпасування (відведення частини потоку через додаткові канали).

Рис. 1.6. Схеми регулювання витрат:

а – рідких і газоподібних середовищ; б – сипких матеріалів; в – співвідношення середовищ

Принципи реалізації регуляторів витрати рідких і газоподібних середовищ показані на рисунку 1.6, а, сипких матеріалів – на рисунку 1.6, б.

У практиці автоматизації ТП зустрічаються випадки, коли потрібна стабілізація співвідношення витрат двох або більше середовищ.

У схемі, показаній на рисунку 1.6 в, потік G₁ – основний , а потік G₂ = g G₁ – додатковий , де g – коефіцієнт співвідношення витрат, який встановлюють в процесі статичного налагодження регулятора.

При зміні основного потоку G₁ регулятор FF пропорційно змінює додатковий (залежний) потік G₂.

Вибір закону регулювання залежить від необхідної якості стабілізації параметра.

Регулювання рівня. Системи регулювання рівня мають ті ж особливості, що і системи регулювання витрат. У загальному випадку зміна рівня описується диференціальним рівнянням

, (1.3)

де S – площа горизонтального перетину ємкості; Н – рівень; (G _вх, G _вих – витрати середовища на вході і виході; G _пр– кількість середовища, що збільшується або зменшується в ємкості (може дорівнювати 0) за одиницю часу t.

Рис. 1.7. Схеми систем регулювання рівня:

а – з дією на подачу; б і в – з дією на витрати середовища

Стабільність рівня свідчить про рівність кількості рідини, що подається і витрачається. Ця умова може бути забезпечене дією на подачу (рис. 1.7, а) або витрату (рис. 1.7, б) рідини. У варіанті, показаному на рисунку 1.7, в, регулятор використовує для стабілізації рівня результати вимірювань витрат рідини на вході і виході. Сигнал по рівню рідини служить для корекції, він виключає накопичення помилки внаслідок неминучих погрішностей, що виникають при зміні витрат рідин на вході і виході. Вибір закону регулювання також залежить від необхідної якості стабілізації параметра. При цьому можливе використання не тільки пропорційних, але також і позиційних регуляторів.

Регулювання тиску. Постійність тиску, як і постійність рівня, свідчить про матеріальний баланс об'єкту.

У загальному випадку зміна тиску описується рівнянням, аналогічним формулі (2.1)

, (1.4)

де V – об'єм апарату; р – тиск.

Аналогічність рівнянь (1.3) і (1.4) свідчить про те, що способи регулювання тиску аналогічні способам регулювання рівня.

Регулювання температури. Температура – показник термодинамічного стану системи. Динамічні характеристики системи регулювання температури залежать від физико-хімічних параметрів процесу і конструкції апарату. Особливість такої системи – значна інерційність об'єкту і нерідко вимірювального перетворювача.

Принципи реалізації регуляторів температури аналогічні принципам реалізації регуляторів рівня (рис. 1.7) з урахуванням керування витратами енергії в об'єкті.

Вибір закону регулювання залежить від інерційності об'єкту: чим вона більша, тим закон регулювання складніший. Постійна часу вимірювального перетворювача може бути понижена за рахунок збільшення швидкості руху теплоносія, зменшення товщини стінок захисного чохла (гільзи) і т. д.

Рис. 1.8. Структурна схема системи регулювання якості продукту:

1 – об'єкт; 2 – аналізатор якості; 3 – екстраполяційний фільтр; 4 – обчислювальний пристрій; 5 – регулятор

Регулювання параметрів складу і якості продукту. При регулюванні складу або якості продукту можлива ситуація, коли параметр (наприклад, вологість зерна) вимірюють дискретно. У цій ситуації неминучі втрата інформації і зниження точності динамічного процесу регулювання. Рекомендована схема регулятора, що стабілізує деякий проміжний параметр Y ( t ), значення якого залежить від основного регульованого параметра – показника якості продукту Y ( t_i ), показана на рисунку 1.8. Обчислювальний пристрій 4, використовуючи математичну модель зв'язку між параметрами Y(t) і Y( t_i ), безперервно оцінює показник якості. Екстраполяційний фільтр 3 видає параметр оцінки якості продукту Y( t_i ) у проміжках між двома вимірюваннями.

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 272; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!