Регулирование основных технологических параметров реферат

Регулирование основных технологических параметров реферат

Совокупность единичных операций образует конкретные технологические процессы. В общем случае технологический процесс реализуется посредством технологических операций, которые выполняются параллельно, последовательно или комбинированно, когда начало последующей операции сдвинуто по отношению к началу предыдущей.

Управление технологическим процессом представляет собой организационно-техническую задачу, и решают ее сегодня, создавая автоматические или автоматизированные системы управления технологическим процессом.

Целью управления технологическим процессом может быть: стабилизация некоторой физической величины, изменение ее по заданной программе или, в более сложных случаях, оптимизация некоторого обобщающего критерия , наибольшая производительность процесса, наименьшая себестоимость продукта и т. д.

К числу типовых технологических параметров, подлежащих контролю и регулированию, относят расход, уровень, давление, температуру и ряд показателей качества.

Замкнутые системы используют текущую информацию о выходных величинах, определяют отклонение ε( t) управляемой величины Y(t) от ее заданного значения Y(o) и принимают действия к уменьшению или полному исключению ε ( t ).

Простейшим примером замкнутой системы, называемой системой регулирования по отклонению, служит показанная на рисунке 1 система стабилизации уровня воды в баке. Система состоит из измерительного преобразователя (датчика) 2 уровня, устройства 1 управления (регулятора) и исполнительного механизма 3, управляющего положением регулирующего органа (клапана) 5.

Рис. 1. Функциональная схема автоматической системы управления: 1 — регулятор, 2 — измерительный преобразователь уровня, 3 — исполнительный механизм, 5 — регулирующий орган.

Системы регулирования расхода характеризуются малой инерционностью и частой пульсацией параметра.

Обычно управление расходом — это дросселирование потока вещества с помощью клапана или шибера, изменение напора в трубопроводе за счет изменения частоты вращения привода насоса или степени байпасирования (отведения части потока через дополнительные каналы).

Принципы реализации регуляторов расхода жидких и газообразных сред показаны на рисунке 2, а, сыпучих материалов — на рисунке 2, б.

Рис. 2. Схемы регулирования расхода: а — жидких и газообразных сред, б — сыпучих материалов, в — соотношения сред.

В практике автоматизации технологических процессов встречаются случаи, когда требуется стабилизация соотношения расходов двух или более сред.

В схеме, показанной на рисунке 2, в, поток к G1 — ведущий, а поток G2 = γ G — ведомый, где γ — коэффициент соотношения расходов, который устанавливают в процессе статической настройки регулятора.

При изменении ведущего потока G1 регулятор FF пропорционально изменяет ведомый поток G2.

Выбор закона регулирования зависит от требуемого качества стабилизации параметра.

Системы регулирования уровня имеют те же особенности, что и системы регулирования расхода. В общем случае поведение уровня описывается дифференциальным уравнением

D(dl/dt) = G вх — G вых + G обр,

где S — площадь горизонтального сечения емкости, L — уровень, Gвх, G вых — расход среды на входе и выходе, G обр — количество среды, увеличивающейся или уменьшающейся в емкости (может быть равно 0) в единицу времени t .

Постоянство уровня свидетельствует о равенстве количеств подаваемой и расходуемой жидкости. Это условие может быть обеспечено воздействием на подачу (рис. 3, а) или расход (рис. 3, б) жидкости. В варианте регулятора, показанном на рисунке 3, в, используют для стабилизации параметра результаты измерений подачи и расхода жидкости.

Импульс по уровню жидкости — корректирующий, он исключает накопление ошибки вследствие неизбежных погрешностей, возникающих при изменении подачи и расхода. Выбор закона регулирования также зависит от требуемого качества стабилизации параметра. При этом возможно использование не только пропорциональных, но также и позиционных регуляторов.

Рис. 3. Схемы систем регулирования уровня: а — с воздействием на подачу, б и в — с воздействием на расход среды.

Постоянство давления, как и постоянство уровня, свидетельствует о материальном балансе объекта. В общем случае изменение давления описывается уравнением:

V(dp/dt) = G вх — G вых + G обр,

где V — объем аппарата, р — давление.

Способы регулирования давления аналогичны способам регулирования уровня.

Температура — показатель термодинамического состояния системы. Динамические характеристики системы регулирования температуры зависят от физико-химических параметров процесса и конструкции аппарата. Особенность такой системы — значительная инерционность объекта и нередко измерительного преобразователя.

Принципы реализации регуляторов температуры аналогичны принципам реализации регуляторов уровня (рис. 2) с учетом управления расходом энергии в объекте. Выбор закона регулирования зависит от инерционности объекта: чем она больше, тем закон регулирования сложнее. Постоянная времени измерительного преобразователя может быть снижена за счет увеличения скорости движения теплоносителя, уменьшения толщины стенок защитного чехла (гильзы) и т. д.

Читайте также:  Букеты из конфет в корзине фото

Регулирование параметров состава и качества продукта

При регулировании состава или качества продукта возможна ситуация, когда параметр (например, влажность зерна) измеряют дискретно. В этой ситуации неизбежны потеря информации и снижение точности динамического процесса регулирования.

Рекомендуемая схема регулятора, стабилизирующего некоторый промежуточный параметр Y(t), значение которого зависит от основного регулируемого параметра — показателя качества продукта Y(t i ), показана на рисунке 4.

Рис. 4. Схема системы регулирования качества продукта: 1 — объект, 2— анализатор качества, 3 — экстраполяционный фильтр, 4 — вычислительное устройство, 5 — регулятор.

Вычислительное устройство 4, используя математическую модель связи между параметрами Y(t) и Y(t i ), непрерывно оценивает показатель качества. Экстраполяционный фильтр 3 выдает оценочный параметр качества продукта Y(t i ) в промежутках между двумя измерениями.

Описание: СЛАЙД № 2 Объект регулирования – аппарат механизм или система у которой посредством автоматического регулятора поддерживается заданное значение параметра. характеризующая протекание производственного процесса и определяющая действие цепи регулирования. СЛАЙД № 3 Текущее значение параметра – значение параметра регулирования в настоящий момент времени.

Дата добавления: 2015-01-27

Размер файла: 154.33 KB

Работу скачали: 16 чел.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (САР)

Автоматическое регулирование параметра – это операция автоматического изменения регулируемой величины по какому-либо закону.

Объект регулирования – аппарат, механизм или система, у которой посредством автоматического регулятора поддерживается заданное значение параметра.

Параметр технологического процесса, который необходимо поддерживать постоянным или изменять по определенному закону, называется регулируемой величиной или регулируемым параметром . Это физическая величина (температура, уровень, давление и т.д.), характеризующая протекание производственного процесса и определяющая действие цепи регулирования.

Параметр контроля – это физическая величина, определяющая ход технологического процесса и подлежащая только измерению.

Текущее значение параметра – значение параметра регулирования в настоящий момент времени.

Заданное значения параметра – значение, на котором необходимо стабилизировать параметр регулирования.

Сигнал рассогласования — разность между текущим и заданным значением регулируемого параметра

Возмущающее воздействие — воздействие, стремящееся нарушить требуемую функциональную связь между задающим воздействием и регулируемой величиной.

Управляющее воздействие μ – воздействие, стремящееся компенсировать возмущение с целью стабилизации параметра регулирования на заданное значение.

СТРУКТУРА САК и САР

Горячий целевой продукт (120ºС) поступает из соседнего цеха и охлаждается хладагентом до 100ºС (в точке А).

В данной схеме регулирования — температура целевого продукта на входе в теплообменник всегда 120ºС, расход целевого продукта не меняется, температура хладагента на входе в теплообменник не меняется, расход хладагента на входе в теплообменник не меняется.

Температура целевого продукта на выходе из теплообменника в точке А будет 100°С, до тех пор пока не изменится температура целевого продукта на входе в теплообменник (120ºС). Как только величина 120ºС изменится, данная схема регулирования перестаёт работать. В этом случае надо будет изменить расход хладагента на входе в теплообменник, а на трубе подачи хладагента нет клапана.

Система автоматического контроля: Предназначена для автоматического контроля за технологическими параметрами. объект контроля, обобщённый датчик Доб, канал связи, вторичный прибор (контроллер, ПК).

Таким образом, данная схема регулирования должна быть усовершенствована. В результате получим схему регулирования СЛАЙД № 8

Рис.7.2. САР температуры целевого продукта.

Итак, необходимо стабилизировать температуру в точке А объекта регулирования на уровне 100ºС – это заданное значение регулируемого параметра . Та температура, которая будет в точке А на самом деле, называется текущим значением регулируемого параметра. Текущее значение регулируемого параметра воспринимается обобщенным датчиком и преобразуется им в унифицированный выходной сигнал. Этот унифицированный сигнал поступает на вторичный прибор и регулирующее устройство – контроллер. Вторичный прибор показывает текущее значение целевого продукта в точке А . Например, текущее значение регулируемого параметра 90°С поступает на контроллер, а в нём заложена величина заданного значения температуры в точке А 100°С. Контроллер в соответствии с программой подсчитывает сигнал рассогласования σ = Т тек – Т зад , то есть

Читайте также:  Как отделать стены в прихожей фото

σ = 90 ºС – 100 ºС = –10 ºС.

Сигнал рассогласования σ считается входным сигналом исполнительного устройства. Регулятор анализирует величину и знак σ и по программе в соответствии со своим законом регулирования вырабатывает регулирующее воздействие μ. В данном случае Т тек =90ºС, а надо 100ºС, следовательно, затвор регулирующего органа в соответствии с величиной и знаком σ переместится и уменьшит подачу хладагента. Если же из соседнего цеха в точку Б придет целевой продукт с температурой 150ºС, то, если не принять мер, в точке А вместо 100ºС будет, например, 130ºС. Данная система регулирования приведет в норму температуру в точке А, в точке А будет 100ºС. Произойдёт это за счёт увеличения подачи хладагента. Затвор исполнительного устройства в соответствии с величиной и знаком σ переместится и увеличит подачу хладагента.

Температура целевого продукта в точке Б – это главное возмущающее воздействие. Регулятор в ответ вырабатывает регулирующее воздействие μ.

Итак, на объект регулирования действуют 2 воздействия: возмущающее и регулирующее. Задачей САР является компенсировать влияние возмущающего воздействия на объект регулирующим воздействием. В результате этой компенсации происходит переходный процесс регулирования. Изменение во времени регулируемой величины в переходном процессе происходит за время регулирования τ р .

Структура САР: объект регулирования , обобщённый датчик Доб, канал связи, вторичный прибор (ВП, ПК), регулирующее устройство (регулятор, контроллер), исполнительное устройство (исполнительный механизм + регулирующий орган). Рассмотрим процесс стабилизации температуры выходящего из теплообменника целевого продукта в точке А.

7.2 КЛАССИФИКАЦИЯ САР

1. По назначению (по характеру изменения задания):

  • стабилизирующая АСР — система, алгоритм функционирования которой содержит предписание поддерживать регулируемую величину на постоянном значении ( x = const );
  • программная АСР — система, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять регулируемую величину в соответствии с заранее заданной функцией ( x изменяется программно);
  • следящая АСР — система, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять регулируемую величину в зависимости от заранее неизвестной величины на входе АСР ( x = var ).

2. По количеству контуров:

  • одноконтурные — содержащие один контур,
  • многоконтурные — содержащие несколько контуров.

4. По функциональному назначению:

АСР температуры, давления, расхода, уровня, напряжения и т.д.

5. По характеру используемых для управления сигналов:

  • непрерывные,
  • дискретные (релейные, импульсные, цифровые).

7. По виду используемой для регулирования энергии:

  • пневматические,
  • гидравлические,
  • электрические,
  • механические и др.

7.3 ПРИНЦИПЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Рассмотрим следующие принципы регулирования:

По отклонению (принцип Ползунова-Уатта);

По возмущению (Понселе);

Комбинированный (по отклонению и возмущению);

По отклонению По возмущению

Цель этих трех принципов одна и та же – стабилизировать температуру целевого продукта в точке А на уровне, например 100ºС.

Итак, рассмотрим по порядку.

САР по отклонению. Она замкнутая, потому что регулируемый параметр — температура целевого продукта в точке А и регулятор связаны каналом связи.

Достоинства. Принцип широко распространен, т.к. САР по отклонению имеет ценное свойство – регулятор воздействует на объект таким образом, чтобы устранить погрешность регулирования независимо от того, какими возмущающими действиями она вызвана. Это свойство САР особенно ценно в промышленных условиях, где число возмущающих воздействий может быть велико. В нашем случае, помимо главного возмущающего воздействия, т.е. изменения Т Б , могут быть побочные воздействия. Например, прохудение теплообменника из-за ржавчины, т.е. потери хладагента, также из-за наличия осадка солей на стенках теплообменника – ухудшение теплообмена.

Недостаток. САР инерционна.

САР по возмущению . Здесь расход хладагента автоматически меняется в зависимости от температуры целевого продукта на его входе, т.е. в зависимости от величины главного возмущающего воздействия.

Достоинства. Успеваем среагировать на главное возмущающее воздействие и скомпенсировать его влияние на температуру Т А ещё до того, как температура в точке А изменилась бы.

Читайте также:  Гипсокартон кнауф размеры листа

Недостаток. Эта САР разомкнута, а именно, отсутствует связь регулятора с результатом его работы, т.е. с точкой А нет канала связи (т.е. САР беззащитна перед побочными возмущающими воздействиями).

Комбинированная САР. Использованы достоинства предыдущих двух схем. Для компенсации главного возмущающего воздействия (изменение Т Б ) используется САР по возмущению. Для компенсации остальных возмущающих воздействий берется от САР по отклонению корректирующий контур, выходной сигнал которого поступает в виде корректирующего задания основному регулятору, т.е. корректируется задание Т Б .

Основные технологические параметры, характеризующие химико-технологические процессы — это расход, уровень, давление, температура, рН, а также параметры качества: концентрация готового продукта и его физико-химические свойства (плотность, вязкость, влажность и др.).

Регулирование расхода

При регулировании расхода нужно учитывать некоторые особенности, не присущие обычно системам регулирования других технологических параметров. Первая особенность — небольшая (обычно пренебрежимо малая) инерционность объекта регулирования, который представляет собой, как правило, участок трубопровода между первичным измерительным преобразователем для измерения расхода и регулирующим органом. После перемещения штока регулирующего органа в новое положение новое значение расхода устанавливается за доли секунды или, в крайнем случае, за несколько секунд. Это означает, что динамические характеристики системы определяются главным образом инерционностью измерительного устройства, регулятора, исполнительного устройства и линией передачи сигнала (импульсных линий). Вторая особенность проявляется в том, что сигнал, соответствующий измеренному значению расхода, всегда содержит помехи, уровень которых высок. Частично шум представляет собой физические колебания расхода, частота которых настолько велика, что система не успевает на них реагировать. Наличие высокочастотных составляющих в сигнате изменения расхода — результат пульсаций давления в трубопроводе, которые в свою очередь являются следствием работы насосов, компрессоров, случайных колебаний расхода, например, при дросселировании потока через сужающее устройство. Поэтому при наличии шума, чтобы избежать усиления в системе случайных возмущений, следует применять малые значения коэффициента усиления регулятора.

Рассмотрим объект регулирования расхода — участок трубопровода 1, расположенный между местом измерения расхода (местом установки первичного измерительного преобразователя, например диафрагмы 2) и регулирующим органом 3 (рис. 1). Длина прямого участка трубопровода определяется правилами установки нормальных сужающих устройств и регулирующих органов и может составить несколько метров. Динамику объекта (трубопровода) — канала расход вещества через регулирующий клапан—расход вещества через расходомер— можно представить статическим зве-

Рис.1. Фрагмент системы регулирования расхода.

ном первого порядка с транспортным запаздыванием. Значение постоянной времени составляет несколько секунд; время транспортного запаздывания для газа — доли секунды, для жидкости — несколько секунд.

Поскольку инерционность объекта при регулировании расхода незначительна, к выбору технических средств управления и методов расчета АСУ предъявляются повышенные требования.

Большинство современных первичных измерительных преобразователей расхода возможно рассматривать как статические звенья нулевого порядка, а исполнительное устройство (исполнительный механизм вместе с регулирующим органом) — как статическое звено первого порядка с постоянной времени Т в несколько секунд. Для повышения быстродействия пневматического исполнительного устройства применяют позиционеры. Пневматические линии связи представляют статическим звеном первого порядка с транспортным запаздыванием (постоянная времени Т и время транспортного запаздывания определяются длиной линии связи и составляют несколько секунд).

Если расстояния между функциональными элементами системы управления велики, то по длине импульсной линии устанавливают дополнительные усилители мощности, чтобы увеличить быстродействие системы.

В системах регулирования расхода применяют различные способы изменения расхода:

дросселирование потока вещества через регулирующий орган (клапан, заслонка, шибер и др.), установленный на трубопроводе;

изменение угловой скорости вращения рабочего вала насоса или вентилятора;

байпасирование потока (под байпасированием понимается переброс части вещества из основной магистрали в обводную линию).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector