Az egység technológiai folyamatának fő paramétereinek szabályozása a. A fő technológiai paraméterek szabályozása és szabályozása: áramlási sebesség, szint, nyomás és hőmérséklet

Az atomerőművi normál, stabil működéshez számos hőtechnikai paramétert kell fenntartani a meghatározott határokon belül. Ezeket a funkciókat a hőtechnikai paraméterek automatikus szabályozására szolgáló rendszerek hajtják végre, amelyek megbízható, hatékony és stabil működésétől nagymértékben függ a hajtómű egészének működése.

Összesen egy atomerőművi tápegység körülbelül 150 helyi automatikus vezérlőrendszerrel (szabályozóval) rendelkezik, amelyek közül körülbelül 30-35 a legfontosabbnak tulajdonítható, amelyek meghibásodása esetén a tápegységet általában kikapcsolja védelem (szintszabályozók az SG-ben, légtelenítő, BRU-СН, nyomás az I áramkörben stb.), vagy csökken a tápegység terhelése (szintszabályozók a HPH-ban).

A paraméterek hosszú ideig tartó manuális fenntartása nehéz, fáradságos és bizonyos készségeket igényel a kezelő személyzettől. A szabályozók működtetése és üzemeltetési karbantartása egy erőegységnél megköveteli, hogy a személyzet ismerje az automatikus vezérlés elméletének alapjait, a működési elveket, az eszközöket és a hardvereket, amelyeken a szabályozókat alkalmazzák.

Az automatikus vezérlőrendszereket akkor használják, ha hosszú ideig szükséges megváltoztatni vagy állandó értéken tartani bármilyen fizikai mennyiséget, amelyet a gép működését, technológiai folyamatát vagy működését jellemző szabályozott változóknak (feszültség, nyomás, szint, hőmérséklet, sebesség stb.) Neveznek. mozgó tárgy dinamikája.

Az ezeket a funkciókat megvalósító eszközöket automatikus szabályozónak nevezik.

A szabályozás tárgya egy gép vagy berendezés, amelynek meghatározott üzemmódját a szabályozónak a szabályozó testek segítségével tartania kell. A szabályozó és a szabályozás tárgyának kombinációját automatikus szabályozórendszernek nevezik.

A "Kaskad-2" berendezésen alapuló automatikus vezérlőrendszer (CAP) a műszeres tervezés mikroelektronikája alapján készült.

A fő információforrásként a "Sapphire-22" típusú elsődleges jeladókat használták, amelyek feszültségérzékeny elemekkel, ellenállásos hőmérőkkel és hőelemekkel vannak ellátva.

Tekintsük a funkcionális diagramot a D07 egység bekapcsolására a szabályozó mérlegével a paraméter aktuális értékére (2.4. Ábra).

Az önszabályozó és az aktuális érték közötti egyensúly a referenciajel változásán alapul. Amikor a „P” kapcsolóállás (kézi üzemmód), a „B” (több) vagy „M” (kevesebb) gomb megnyomásával beállítja a szabályozó beállítását.

2.4. Ábra - Szerkezeti séma az automatikus szabályozó önkiegyenlítése a paraméter aktuális értékével

Az „A” kapcsolóállásban (automatikus üzemmód) a P27 szabályozóegység kimeneti parancsai (mínusz 24 V) a „” vagy „” bemenetekre kerülnek, ami megváltoztatja a D07 egység kimeneti jelét. A szabályozó bekapcsolásakor a P27 blokk vezérlőimpulzusainak hatása az integrátorra leáll (a BVR relé normál esetben zárt érintkezői nyitva vannak), és a szabályozó beállítása egyenlő marad technológiai paraméter felvételkor.

VVER-1000 reaktorvezérlő rendszer

Az NR vezérlő és védelmi rendszer által megoldandó feladatok:

1. A reaktor teljesítményének vagy más paraméterének a kívánt tartományban történő változásának biztosítása a kívánt sebességgel, és a teljesítmény vagy más paraméter bizonyos előre meghatározott szinten tartása, ezért ennek a funkciónak a biztosításához speciális vezérlő- és biztonsági elemekre van szükség. Ezeket automatikus vezérlő szerveknek (AR) nevezik.

2. Kompenzáció az atomreaktorok reakcióképességében bekövetkezett változásokért. Az ezt a feladatot ellátó speciális KMS szerveket kompenzációs szerveknek nevezik.

3. Gondoskodás biztonságos munkavégzés NR, amelyet az NR a lánchasadási reakció leállításával hajthat végre, amikor vészhelyzetek

A CPS -t úgy tervezték:

Az atomreaktorok teljesítményének automatikus szabályozására a TG által a hálózathoz szolgáltatott teljesítménynek megfelelően, vagy az energia stabilizálására egy adott szinten;

Az atomreaktorok beindításához és kézi üzemmódba történő bekapcsolásához;

A reakcióképesség változásainak kompenzálására kézi és automatikus üzemmód;

Nukleáris fegyverek sürgősségi védelme;

Az AZ aktiválás okainak jelzésére;

Egyes AZ jelek automatikus tolatására;

A vezérlőrendszerben előforduló hibák jelzésére;

Az NR VAGY helyzetének jelzésére a vezérlőteremben és a vezérlőteremben, valamint az egyes VAGY -ok helyzetével kapcsolatos információk hívásához az IVS EB ICMS -ben.

A reaktor vezérlése a magban lévő üzemanyag -magok CRP -jének befolyásolásával történik.

A kifejlesztett CPS NR módszert biztosít szilárd abszorberek bevezetésére rúd formájában. A mechanikus vezérléssel együtt bórsavoldatot vezetnek be az elsődleges hűtőfolyadékba. Az üzemi teljesítményszabályozást a végrehajtó szervek mechanikus mozgatásával hajtják végre, amely szilárd abszorbert tartalmaz.

CPS követelmények:

1. Az elektromos paraméterekhez és üzemmódokhoz:

A CPS legalább két független áramforrásból történő áramellátásra készült; egy forrás eltűnése esetén a CPS működése megmarad;

A tápegység paramétereinek hosszú távú lekapcsolása esetén a vészvédelem (EP) hamis működése nem következik be, és a szabályozók nem spontán mozognak;

A KMS -nek biztosítania kell az információcserét a különböző rendszerekkel.

2. A megbízhatóság érdekében:

A CPS élettartama legalább 10 év;

MTBF a vezérlési funkciókhoz 10 5 óra;

Az AZ funkciók elérhetetlenségi együtthatója, amely az atomreaktor leállítását igényli, legfeljebb 10-5;

Az átlagos helyreállítási idő 1 óra.

3. A berendezéshez:

A CPS berendezés lehetővé teszi a funkcionális ellenőrzés, valamint a CPS paraméterek ellenőrzését vezérlőeszközökkel az indítás előkészítése során, az atomreaktor megállás nélkül működik, anélkül, hogy megzavarná a rendszer működését és a reaktorüzem működését (RU );

A kommunikációs vonalakat úgy tervezték, hogy az egy vonalban fellépő tűz ne vezessen a funkciók végrehajtásának lehetetlenségéhez.

4. A hajtóművekhez:

A spontán mozgás megszüntetése a növekvő reaktivitás irányába (meghibásodás, áramkimaradás stb. Esetén);

A mozgás munkasebessége 20 ± 2 mm / sec;

A munkaeszközök aktív zónába való bevezetésének ideje 1,5 - 4 másodperc;

Az AZ jel kibocsátásától a mozgás kezdetéig eltelt idő 0,5 mp;

A szabályozó működési lökete 3500 mm.

CPS összetétel

PTK SGIU-M

PTK AZ-PZ

PTK ARM-ROM-UPZ

Berendezés tápegysége.

Küldje el jó munkáját a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Azok a hallgatók, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist használják tanulmányaikban és munkájukban, nagyon hálásak lesznek Önnek.

Közzétéve: http://www.allbest.ru/

Az Orosz Föderáció Oktatási és Tudományos Minisztériuma

A szövetségi állam költségvetési ága oktatási intézmény felsőfokú szakmai végzettség

"Samara State Technical University" Syzranban

"Elektromechanika és ipari automatizálás" tanszék

Tanfolyam projekt

az "Automatizált rendszerek tervezése" című tudományágban

Technológiai paraméterek szabályozása az EOLU AVT-6 egységnél

Befejezve:

Diák gr. EABZ-401 Golotin K.O.

Ellenőrizve:

Művészet. tanár Shumilov E.A.

Syzran 2014

Bevezetés

1. A telepítés leírása

3. A szabályozók számítása

Következtetés

Bevezetés

Az olajat ősidők óta ismeri az ember. Az olajat évszázadok óta használják terápiás szerként, üzemanyagként és világítóanyagként. Az oroszországi technológia fejlődésével az olajfinomító ipar is fejlődött, amely biztosította a különböző kőolajtermékek olajból történő előállítását. Az olajipar hatalmas kihívással néz szembe: nyersanyagokkal és köztes termékekkel kell ellátni a vegyipart és a petrolkémiai iparágat. Ezen iparágak fejlesztésének alapanyagai a földgáz és a kapcsolódó gáz, cseppfolyósított gáz és egyes szénhidrogén frakciók. Ezenkívül a finomítók aromás szénhidrogéneket, korom alapanyagot, szintetikus zsírsavakat és alkoholokat, valamint sok más terméket kezdtek el gyártani. A modern olajfinomító ipar folyamatosan a tudományos és műszaki fejlődés jelei alatt áll. A fő technológiai folyamatok az olajfinomítókban a következők: az olaj sótalanítása és víztelenítése az első szakaszban, katalitikus krakkolás, katalitikus reformálás, izomerizáció, kőolajpárlatok hidrogénezése, stb. - másodlagos és további szakaszokban.

A másodlagos olajfinomítási eljárások széles körben elterjedt alkalmazása növeli az olajszétválasztás és a mélyebb kinyerés követelményeit. Az olajfinomítás modern technológiai folyamatait magas termelékenység jellemzi, nagy sebességgel folyamok és a paraméterek bizonyos értékei, amelyek eltérése csak a legkisebb határokon belül megengedett.

A modern világpiac magas követelményeket támaszt az olaj- és kőolajtermékek minőségével szemben, ezért szükség van a termékek minőségének folyamatos javítására. Ehhez pedig korszerű, nagy pontosságú vezérlőrendszerek használatára van szükség.

Az olajlepárlási folyamatokat úgynevezett légköri csöves (AT) és vákuumcsöves (VT) vagy légköri vákuumcsöves (AVT) berendezéseken hajtják végre.

Az AT egységek sekély olaj desztillálását végzik, hogy tüzelőanyag (benzin, kerozin, dízel) frakciókat és fűtőolajat kapjanak. A VT egységeket fűtőolaj lepárlására tervezték. A rájuk kapott gázolajat, olajfrakciókat és kátrányt nyersanyagként használják fel utólagos (másodlagos) feldolgozásuk során üzemanyagok előállításához, kenőolajok, koksz, bitumen és más kőolajtermékek.

A modern olajlepárlási folyamatokat ötvözik a kiszáradás és sótalanítás, a másodlagos desztilláció és a benzinfrakció stabilizálásának folyamataival: ELOU-AT, ELOU-AVT stb.

1. A telepítés leírása

Az ELOU AVT-6 légköri blokk technológiai folyamata a következőképpen zajlik. Az ELOU -n dehidratált és ásványi sómentesített olajat ezenkívül hőcserélőkben felmelegítik, és szétválasztás céljából az 1 részleges feltöltőoszlopba táplálják. Az oszlop tetejét elhagyó szénhidrogéngázt és könnyű benzint kondenzálják, és levegő- és vízhűtő egységekben lehűtik, majd visszafolyató hűtőbe vezetik. tartály. A kondenzátum egy része forró reflux formájában visszatér az 1. oszlop tetejére. Az 1. oszlop aljáról lecsupaszított olajat a 4 cső alakú kemencébe táplálják, ahol a kívánt hőmérsékletre felmelegítik, és a 2 légköri oszlopba küldik. 1 forró patakként. Nehéz benzint vesznek fel a 2. oszlop tetejéről, és a 180–220 (230), 220 (230) –280 és 280–350 ° C üzemanyag-frakciókat eltávolítják az oldalról a sztrippelő oszlopokon keresztül 3. A légköri oszlopban az akut öntözés mellett két keringő öntözés is van, amelyek eltávolítják a hőt a lemezek alatt a 180-220 és 220-280 ° C mintavételi frakciókból. Túlhevített gőzt táplálnak a légköri és sztrippelő oszlopok alsó részeibe a könnyű forráspontú frakciók eltávolítása érdekében. A fűtőolajat eltávolítják a légköri oszlop aljáról, amelyet a vákuumdesztilláló egységbe továbbítanak.

2. A létesítmény technológiai sémája

Ábrán. Az 1. ábra az ELOU AVT-6 egység légköri olajpárlatos egységének sematikus diagramját mutatja.

1- feltöltő oszlop;

2 - légköri oszlop;

3 - oszlopok eltávolítása;

4 - légköri sütő;

I - olaj ELOU -val;

II - könnyű benzin;

III- nehéz benzin;

IV - frakció 180-220;

V - 220-280 frakció;

VI - frakció 280-350;

VII - fűtőolaj;

IX - vízgőz.

3. A szabályozók számítása

1. táblázat Számítási adatok

olajfinomító eloipar

A paraméterek szabályozásához háromhurkos slave vezérlőrendszert használnak. Az ilyen rendszer tömbvázlata a 2. ábrán látható.

Hőmérséklet -szabályozó rendszer légköri sütőben:

R1 (s) - a motor fordulatszám -szabályozójának átviteli funkciója;

W11 (s) - tirisztoros átalakító átviteli funkció;

W12 (s) - az elektromos motor átviteli funkciója;

Wos1 (s) - sebességérzékelő átviteli funkció;

R2 (s) - az üzemanyag -fogyasztás -szabályozó átviteli funkciója;

W21 (s) - szivattyúátviteli funkció;

Wос2 (s) - az üzemanyag -fogyasztás -érzékelő átviteli funkciója;

R3 (s) - a hőmérséklet -szabályozó átviteli funkciója a légköri kemencében;

W31 (s) a légköri kemence átviteli függvénye;

Wos3 (s) - a légköri kemence hőmérséklet -érzékelőjének átviteli funkciója.

Hangoljuk a fordulatszám -szabályozó rendszer első hurkát a műszaki optimumra (3. ábra).

Az első nyílt hurok kívánt átviteli funkciója:

A másik oldalon:

A (2) képletben szereplő érték helyettesítve kiszámíthatja a vezérlő átviteli függvényét:

Ellenőrizzük a számítások helyességét a Simulink számítógépes szimulációjával. Az 5. ábra az átmeneti folyamat grafikonját mutatja, amelynek paraméterei megfelelnek a technikai optimumnak.

Rizs. 4 Az elektromos hajtásmodell diagramja

Rizs. 5 Átmeneti idővonal

Az első zárt hurok átviteli funkciója:

Állítsa a tüzelőanyag -fogyasztás -szabályozó rendszer második hurkát a műszaki optimumra (6. ábra).

A kívánt második nyílt hurkú átviteli funkció:

A másik oldalon:

A (4) képletben szereplő érték helyettesítve kiszámíthatja a vezérlő átviteli függvényét:

Ellenőrizzük a számítások helyességét a Simulink számítógépes szimulációjával. A 8. ábra az átmeneti folyamat grafikonját mutatja, amelynek paraméterei megfelelnek a technikai optimumnak.

Rizs. 7 Az elektromos hajtásmodell diagramja

Rizs. 8 Átmeneti idővonal

A második zárt hurok átviteli funkciója:

Állítsa a hőmérséklet -szabályozó rendszer harmadik körét szimmetrikus optimumra (9. ábra).

A kívánt harmadik nyílt hurkú átviteli funkció:

A másik oldalon:

A (6) képletben szereplő érték helyettesítve kiszámíthatja a vezérlő átviteli függvényét:

Ellenőrizzük a számítások helyességét a Simulink számítógépes szimulációjával. A 11. ábra az átmeneti folyamat grafikonját mutatja, amelynek paraméterei megfelelnek a technikai optimumnak.

Rizs. 10 Az elektromos hajtásmodell diagramja

Rizs. 11 Átmeneti idővonal

Következtetés

Eközben lejáratú papírok a szolgavezérlő rendszer minden hurkára kiszámították a szabályozókat, amelyek helyességét a Simulink számítógépes szimulációjával ellenőrizték. A kapott átmeneti grafikonokat a túllépés, az eltérési idő, a maximális idő és az átmeneti idő kiszámítására használtuk. A számított értékek megfelelnek a szabványos értékeknek, a kiválasztott körülményektől függően (műszaki vagy szimmetrikus optimum). Az ELOU AVT-6 légköri blokk technológiai folyamatát is részletesen tanulmányozták, amelyet magas termelékenység, nagy áramlási sebesség és bizonyos paraméterértékek különböztetnek meg, amelyek eltérése csak a legkisebb határokon belül megengedett.

Közzétéve: Allbest.ru

...

Hasonló dokumentumok

Finomítási és kőolajfeladatok vegyipar... A világ olajfinomító iparának fejlődésének jellemzői. Kémiai természet, összetétel és fizikai tulajdonságok olaj és gáz kondenzátum. Ipari üzemek az elsődleges olajfinomításhoz.

előadássorozat hozzáadva 2012.10.31


A vegyipar és a petrolkémiai ipar jelentősége. Ipari szerkezet. A vegyipar és a petrolkémiai ipar helye. A vegyipar és a petrolkémiai ipar hatása környezet. A legkorszerűbbés a fejlesztési tendenciák.

absztrakt, hozzáadva 2004.10.27


Az ipari üzemek típusai. A berendezés légköri olajpárlatos egysége. A fűtőolaj vákuumdesztillációs technológiájának jellemzői az olajváltozatban. Keresztáramú leszállóoszlopok az üzemanyag tiszta frakcionálásához olajpárlatok előállításához.

absztrakt, hozzáadva 2008.07.14


A kapotnyai moszkvai olajfinomító szerkezete: 8 fő és 9 segédműhely, amelyek 48 -at tartalmaznak technológiai létesítmények... Az ELOU-AVT-6 egység adatai. Az ELOU-AVT egység folyamatábrája az olaj hármas elpárologtatásához.

gyakorlati jelentés, hozzáadva 2012.07.19


Vegyipari automatizálás. A hidrokrakkolás, a katalizátor regenerálása és a dízelüzemanyag -hidrodearomatizáló egységek részletes tervezésének célja és kidolgozása. Az automatikus vezérlőrendszer szimulációja. Az automatizálási eszközök kiválasztása.

szakdolgozat, hozzáadva 2012.08.16


Az olaj elemi összetétele és az olajtermékek jellemzői. A kiválasztás és a leírás indoklása technológiai séma légköri oszlop. K-1, K-2 desztillációs oszlopok, cső alakú kemence, hőcserélő, kondenzátor és hűtőszekrény kiszámítása, szivattyúválasztás.

kurzus hozzáadva 2015.05.11


Funkcionális és szerkezeti diagram kidolgozása automatizált rendszer az olaj atmoszférikus desztillációjának szabályozása. Kapcsolatok és kapcsolatok fejlesztése. A rendszer szoftveres és matematikai támogatása. Fizetés gazdasági hatás az ACS bevezetésétől.

dolgozat, hozzáadva 2011.08.11


A JSC ANK "Bashneft" vállalkozás története. Az elöljáró feladatai a műszerezéshez és az automatizálási berendezésekhez. Az olajmező kezelésének technológiai folyamata. Szabályozása elsődleges érzékelők és állítóművek segítségével.

gyakorlati jelentés, hozzáadva 2012.09.04


Helyesbítés bináris keverékek... Az olaj atmoszférikus desztillációjának telepítése. Egységtervezés és technológiai folyamat. Az olaj / víz fázisleválasztás szintjének szabályozása és szabályozása az elektromos dehidratátorban. A készülék automatizálásának funkcionális diagramjának kidolgozása.

szakdolgozat, hozzáadva 2015.07.01


Elsődleges olaj lepárlási folyamata, sémája, fő szakaszai, sajátosságai. A fő tényezők, amelyek meghatározzák az olaj elsődleges lepárlásának termését és minőségét. Telepítés kettős olajpárologtatással, az elsődleges desztillációs termékek kimenete.

A fő technológiai paraméterek, amelyeket a kémiai technológiai folyamatokban ellenőrizni és szabályozni kell, az áramlási sebesség, a szint, a nyomás, a hőmérséklet, a pH -érték és a minőségi mutatók (koncentráció, sűrűség, viszkozitás stb.) * [E paraméterek mérésének alapjai, automatikus vezérlőberendezések és a végrehajtó eszközöket a "Technológiai mérések és eszközök" és az "Automatizálás technikai eszközei" tanfolyamokon tanulmányozzák. Itt e paraméterek szabályozásának jellemzőit vesszük figyelembe, figyelembe véve a vezérlőcsatornák, vezérlőberendezések és automatizálási berendezések statikus és dinamikus jellemzőit, valamint néhány paraméter esetében a leggyakoribb vezérlőrendszerek példáit adjuk meg.]. Áramlásszabályozás. Az áramlásszabályozás szükségessége szinte minden folyamatos folyamat automatizálásakor merül fel. Az ACP áramlási sebessége a zavartalanság stabilizálására szolgál anyagáramlások, a nyílt hurkú folyamat automatizálási rendszerek szerves részét képezik. Gyakran az ACP áramlási sebességét használják belső áramkörként a kaszkádvezérlő rendszerekben más paraméterekhez. A keverék adott összetételének biztosítása vagy a berendezésben az anyag- és hőmérlegek fenntartása érdekében rendszereket használnak több anyag áramlási sebességének arányának szabályozására egykörös vagy kaszkádos AKCS-országokban.

Az áramlásszabályozó rendszereket két jellemző jellemzi: maga a szabályozó objektum alacsony tehetetlensége; nagyfrekvenciás komponensek jelenléte az áramlási sebességváltozás jelében, amelyet a csővezetékben fellépő nyomás lüktetése okoz (utóbbiakat a szivattyúk vagy kompresszorok működése vagy véletlenszerű áramlásingadozások okozzák, amikor az áramlást a korlátozó eszközön keresztül fojtják).

Ábrán. A 2.1 ábra az objektum sematikus diagramja az áramlási sebesség szabályozásakor. Általában egy ilyen objektum a csővezeték egy része az áramlásmérési pont között (például egy korlátozó eszköz telepítési helye 1 ) és a szabályozó testület 2. Ennek a szakasznak a hosszát a korlátozó eszközök és a szabályozó szervek telepítésének szabályai határozzák meg, és általában több méter. Az „anyag áramlása a szelepen keresztül - az anyag áramlása az áramlásmérőn keresztül” csatorna dinamikáját nagyjából egy elsőrendű aperiodikus kapcsolat írja le, tiszta késéssel. A nettó késési idő általában

Rizs. 2.1. Az objektum sematikus diagramja az áramlási sebesség szabályozásakor: / - áramlásmérő; 2 - szabályozó szelep

a másodperc töredékét állítja be egy gázra és néhány másodpercet a folyadékra; az időállandó értéke néhány másodperc.

A szabályozás tárgyának alacsony tehetetlensége miatt különleges követelményeket támasztanak az automatizálási eszközök és az AKCS számítási módszereinek megválasztásával. Különösen az ipari létesítményekben az áramlásszabályozó és szabályozó áramkörök tehetetlensége arányos lesz a tárgy tehetetlenségével, és ezt figyelembe kell venni a vezérlőrendszerek kiszámításakor.

Az egyes áramköri elemek nettó késleltetésének és időállandóinak közelítő becslése azt mutatja (2.2. Ábra), hogy a dinamikus kompenzáció elvére épülő modern primer áramlásátalakítók erősítő kapcsolatoknak tekinthetők. A hajtóművet egy elsőrendű aperiodikus kapcsolat közelíti, amelynek időállandója több másodperc, és a hajtómű teljesítménye jelentősen megnő a pozicionálók használatakor. A vezérlő- és szabályozóeszközöket összekötő impulzusvonalakat egy elsőrendű aperiodikus összeköttetés közelíti meg tiszta késleltetéssel, amelynek paramétereit a vonal hossza határozza meg, és néhány másodpercen belül vannak. Az áramköri elemek közötti nagy távolságok esetén további teljesítményerősítőket kell felszerelni az impulzusvonal mentén.

Az objektum alacsony tehetetlensége miatt a működési frekvencia a maximálisnál magasabbnak bizonyulhat, ami korlátozza az ipari szabályozó normál működési területét, amelyen belül a szabványos szabályozási törvényeket hajtják végre. Ezen a területen kívül a szabályozók dinamikus jellemzői eltérnek a szabványos jellemzőktől, ami megköveteli a működési beállítások korrekcióinak bevezetését, figyelembe véve a tényleges szabályozási törvényeket.

Rizs. 2.2. Az áramlásszabályozó rendszer tömbvázlata:

1 - egy tárgy; 2 - elsődleges áramlásátalakító; 3 - szabályozó; 4 - impulzusvonalak; 5 - végrehajtó eszköz

A szabályozási törvények megválasztását általában az átmeneti folyamatok szükséges minősége szabja meg. A PI szabályozókkal az áramlási sebességet statikus hiba nélkül lehet szabályozni az egykörös ACP-kben. Ha az ACP áramlási sebessége egy kaszkádvezérlő rendszer belső hurka, akkor

Rizs. 2.3. Áramlásszabályozó rendszerek centrifugálást követően a)és dugattyú ( b) szivattyúk:

/ - áramlásmérő; 2 - szabályozó szelep; 3- szabályozó; 4 - szivattyú

Az áramlásszabályozó végrehajthatja a szabályozás P-törvényét. Nagyfrekvenciás zaj jelenlétében az áramlási jelben, ha a szabályozó törvényben differenciálkomponensekkel rendelkező szabályozókat használnak előzetes jelkiegyenlítés nélkül, a rendszer instabil működéséhez vezethet. Ezért az ipari áramlásszabályozó rendszerekben nem ajánlott PD vagy PID szabályozók használata.

Az áramlásszabályozó rendszerekben az áramlási sebesség megváltoztatására szolgáló három módszer egyikét alkalmazzák:

az anyag áramlásának fojtása a csővezetékre szerelt szabályozó testen (szelep, kapu, csappantyú);

a csővezetékben lévő nyomás megváltoztatása szabályozott energiaforrás segítségével (például a szivattyúmotor fordulatszámának vagy a ventilátorlapátok forgási szögének megváltoztatása);

bypass, azaz a felesleges anyag átvitele a fővezetékből az elkerülő vezetékbe.

A centrifugálszivattyú utáni áramlásszabályozást a nyomócsőre szerelt szabályozószelep végzi (2.3. Ábra, a). Ha dugattyús szivattyút használnak folyadék szivattyúzására, akkor az ilyen ACP használata elfogadhatatlan, mivel a szabályozó működésekor a szelep teljesen bezáródhat, ami a csővezeték elszakadásához vezet (vagy túlfeszültséghez, ha a szelep be van szerelve) a szivattyú szívásánál). Ebben az esetben az átfolyás szabályozásával az áramlást szabályozzák (2.3. Ábra, b).

Az ömlesztett szilárd anyagok áramlási sebességének szabályozása a szabályozószelep nyitási fokának megváltoztatásával történik a garat kilépőnyílásánál (2.4. Ábra, a) vagy a szállítószalag sebességének megváltoztatásával (2.4. ábra, b). Ebben az esetben egy mérőeszköz szolgálhat áramlásmérőként, amely meghatározza az anyag tömegét a szállítószalagon.

A költségek arányának szabályozása két anyag elvégezhető az alábbiakban leírt három rendszer egyikében.

1. Meghatározatlan teljes termelékenység mellett egy anyag fogyasztása (2.5. Ábra, a) G 1 , "mester" néven tetszőlegesen változhat; a második anyagot állandó arányban szállítják nál nél az elsővel, úgy, hogy a "rabszolga" áramlás az yG 1 .

Rizs. 2.4. Ömlesztett szilárd anyagok áramlásának szabályozási rendszerei:

a - a szabályozólap nyitási fokának megváltoztatása; b - a szállítószalag sebességének megváltoztatása; / - bunker; 2 - szállítószalag; 3 - szabályozó; 4 - szabályozó csappantyú; 5 - elektromos motor

Néha az arányszabályozó helyett arány relét és egy hagyományos szabályozót használnak egy változóhoz (2.5.6. Ábra). Relé kimenet 6, az arány megadott arányának beállítása y, feladat formájában kerül az 5 szabályozóhoz, amely biztosítja a "szolga" áramlási sebesség fenntartását.

Adott "vezető" áramlási sebességnél az ACP -n kívül az arányokat a "vezető" áramlási sebességű ACP is használja (2.5. Ábra, c). Ilyen séma esetén a fogyasztásra vonatkozó feladat megváltozása esetén G\ a fogyasztás automatikusan megváltozik G% (adott arányban a GI).

Az áramlási arány ACP egy belső hurok a harmadik technológiai paraméter kaszkádvezérlő rendszerében nál nél(például a készülék hőmérsékletét). Nál nél

Rizs. 2.5. Áramlási sebesség szabályozási rendszerek:

a, b- rendezetlen teljes terheléssel; v- adott teljes terhelés mellett; G- adott teljes terhelésnél és az arányszám együtthatójának harmadik paraméterrel történő korrekciójával; ", 2 - áramlásmérők; 3 - arányszabályozó; 4, 7 - szabályozó szelepek; 5 - áramlásszabályozó; 6 - arány relé; 8 - Hőmérséklet -szabályozó; 9 - korlátozó eszköz

a beállított arány koefficienst a paramétertől függően a külső vezérlő úgy állítja be, hogy GI= y{ y) G\ (2.5. Ábra, d). Amint fentebb említettük, a kaszkád ACP beállításának sajátossága, hogy a Hrn ^ Yar ^ Yarv korlátozás a feladathoz a belső vezérlőhöz van beállítva. ACP áramlási arány esetén ez az Yh ^ y ^ Yb korlátnak felel meg- Ha a külső vezérlő kimeneti jele meghaladja a [dg pH, x pv] értéket, akkor az arányszabályozóra vonatkozó hivatkozás a megengedett legnagyobb értéken marad nál nél(azaz Yh vagy Yb) -Szintvezérlés. A szint a berendezés hidrodinamikai egyensúlyának közvetett mutatója. A szint állandósága az anyagmérleg betartását jelzi, amikor a folyadék beáramlása megegyezik a lefolyóval, és a szint változásának mértéke nulla. Meg kell jegyezni, hogy a "beáramlás" és a "lefolyás" itt általános kifejezések. A legegyszerűbb esetben, amikor a berendezésben (kollektorok, közbenső tartályok, folyadékfázisú reaktorok) nem fordulnak elő fázistranszformációk, a beáramlás megegyezik a készülékbe szállított folyadék áramlási sebességével, a lefolyó pedig az áramlással a készülékből eltávolított folyadék sebessége. Az összetettebb folyamatokban, amelyek az anyagok fázisállapotának megváltozásával járnak, a szint nemcsak a hidraulikus, hanem a hő- és tömegátviteli folyamatokra is jellemző, és a be- és kiáramlás figyelembe veszi az anyagok fázisátalakulásait. Ilyen folyamatok zajlanak elpárologtatókban, kondenzátorokban, párologtatókban, desztillációs oszlopokban stb.

Általában a szintváltozást az űrlap egyenlete írja le

(2.1)

ahol S a készülék vízszintes (szabad) szakaszának területe; G B x,

A szint fenntartásának szükséges pontosságától függően az alábbi két szabályozási módszer egyikét alkalmazzák:

Rizs. 2.6. Példa egy helyzeti szintvezérlő áramkörre:

/ - szivattyú; 2 - készülék; 3 - szint jelző; 4 - szintszabályozó; 5,6 - szabályozó szelepek

1) helyzetvezérlés, amelyben a készülék szintjét a megadott, meglehetősen széles határokon belül tartják: L„^ L^. L B . Az ilyen vezérlőrendszereket folyadékgyűjtőkre vagy közbenső tartályokra szerelik fel.

Rizs. 2.7. Folyamatos szintellenőrzési rendszerek:

a- a „beáramlásról” szóló szabályozás; b- a "lefolyóról" szóló szabályozás; v- kaszkád AKCS; / - szintszabályozó; 2 - szabályozó szelep; 3, 4 - áramlásmérők; 5 - arány szabályozó

(2.6. ábra). A szint határértékének elérésekor az áramlás automatikusan átkapcsol a tartaléktartályba;

2) folyamatos szabályozás, amely biztosítja a szint stabilizálását egy adott értéken, azaz L = L°.

Különösen magas követelményeket támasztanak a hőcserélők szintszabályozásának pontosságával szemben, amelyekben a folyadékszint jelentősen befolyásolja a termikus folyamatokat. Például a gőz hőcserélőkben a kondenzátum szintje határozza meg a tényleges hőátadó felületet. Az ilyen AKCS -országokban PI -szabályozókkal szabályozzák a szintet statikus hiba nélkül. A P-vezérlőket csak olyan esetekben használják, amikor nincs szükség magas minőségellenőrzésre, és a rendszer zavarai nem tartalmaznak állandó komponenst, ami statikus hiba felhalmozódásához vezethet.

Fázistranszformációk hiányában a készülékben a szintet háromféleképpen lehet szabályozni:

a folyadék áramlási sebességének változása a készülék bemeneténél (szabályozás "a beáramlásnál", 2.7. ábra), a);

a folyadék áramlási sebességének változása a készülék kimeneténél (szabályozás "a lefolyón", 2.7.6. ábra);

a folyadék áramlási sebességének arányának szabályozása a készülék be- és kimeneténél szintkorrekcióval (kaszkád ACP, 2.7. ábra, c); a korrekciós kör letiltása hibák felhalmozódásához vezethet a szintszabályozás során, mivel az arányszabályozó beállításának elkerülhetetlen hibái miatt a folyadék áramlási sebessége a készülék be- és kimeneténél nem lesz egyenlő egymással és az objektum integráló tulajdonságai miatt [lásd. (2.1) egyenlet]] a készülék szintje folyamatosan nő (vagy csökken).

Abban az esetben, ha a berendezés hidrodinamikai folyamatait fázistranszformációk kísérik, lehetőség van a szint szabályozására a hűtőfolyadék (vagy hűtőfolyadék) utánpótlásának megváltoztatásával, amint az az ábrán látható. 2.8. Az ilyen eszközökben a szint össze van kapcsolva más paraméterekkel (például a nyomással), ezért választani kell egy módszert a szint szabályozására minden egyes

Rizs. 2.8. Párologtató szint vezérlő áramkör:

1 - párologtató; 2 - szintszabályozó; 3 - szabályozó szelep

Rizs. 2.9. Fluidizált ágyszint -szabályozás:

a- szemcsés anyag eltávolítása; b - a gázfogyasztás változása; 1 - fluidágyas készülék; 2 - szintszabályozó; 3 - szabályozó szerv

Ebben az esetben a fennmaradó vezérlőhurok figyelembevételével kell végrehajtani.

A szintszabályozó rendszerekben különleges helyet foglalnak el a vízszintes szemcsés anyagú eszközökben lévő szintszabályozó rendszerek. A fluidágyas szint stabil karbantartása a gázáramlási sebesség és az ágytömeg viszonylag szűk határain belül lehetséges. A gáz áramlási sebességének (vagy a szemcsés anyag áramlási sebességének) jelentős ingadozásai esetén a réteg elszáll vagy megszűnik. Ezért különösen nagy követelményeket támasztanak a fluidágyas szint szabályozásának pontosságával szemben. A szemcsés anyag áramlási sebessége a készülék be- vagy kimeneténél (2.9. Ábra, a) vagy a gázáramlás az ágy cseppfolyósításához (2.9. Ábra, b).\

Nyomásszabályozás. A nyomás a gázfázis áramlási sebességének arányát jelzi a készülék be- és kimeneténél. A nyomás állandósága arról tanúskodik, hogy a gázfázisban betartják az anyagmérleget. A nyomást (vagy vákuumot) a technológiai egységben általában bármely berendezésben stabilizálják, és a rendszer egészében a vezeték és a berendezés hidraulikus ellenállásának megfelelően állítják be. Például egy többhéjú elpárologtatóban (2.10. Ábra) az utolsó párologtató vákuuma stabilizálódik. A többi eszközben zavarok hiányában ritkaság jön létre, amelyet az anyag- és hőmérlegek körülményei alapján határoznak meg, figyelembe véve a technológiai vonal hidraulikus ellenállását.

Azokban az esetekben, amikor a nyomás jelentősen befolyásolja az eljárás kinetikáját, különálló berendezésekben nyomásstabilizáló rendszert biztosítanak. Példa erre a rektifikációs folyamat, amelynél a fázis egyensúlyi görbéje jelentősen függ a nyomástól. Ezenkívül a bináris korrekció folyamatának szabályozása során gyakran közvetett módon történik

a keverék összetételének mutatóját, forráspontját használják, amely egyedülállóan csak állandó nyomáson kapcsolódik a készítményhez. Ezért a termékpárlat -oszlopokban általában speciális nyomásstabilizáló rendszereket alkalmaznak (2.11. Ábra).

A gázfázisú berendezés anyagmérleg -egyenlete a következő formában van írva:

ahol V - a készülék térfogata; 0 V x és (Svykh a gáz áramlási sebessége, amelyet a készülékhez szállítanak és onnan kisütnek; G 0 e a készülékben időegységenként keletkező (vagy elfogyasztott) gáz tömege.

Amint a (2.1) és (2.2) egyenletek összehasonlításából látható, a nyomásszabályozási módszerek hasonlóak a szintszabályozási módszerekhez. A nyomástartó ACP-k fenti példáiban a vezérlőműveletek az oszlop felső részéből eltávolított nem kondenzált gázok áramlási sebességét (azaz G Bb ix, 2.11. Ábra) választották ki, és a hűtővíz áramlási sebességét a barometrikus kondenzátorba , amely befolyásolja a másodlagos gőz kondenzációjának sebességét (m azaz a G 0 6 -on, 2.10. ábra).

A nyomásszabályozó rendszerek között különleges helyet foglalnak el a berendezés nyomásesésének szabályozására szolgáló rendszerek, amelyek a hidrodinamikai rendszert jellemzik, ami jelentősen befolyásolja a folyamat menetét. Ilyen eszközök például a csomagolt oszlopok (2.12. Ábra, a), fluidágyas eszközök (2.12.6. Ábra) stb.

Hőmérséklet szabályozás. A hőmérséklet a rendszer termodinamikai állapotát jelzi, és a

Rizs. 2.10. Vákuumszabályozás többhéjú párologtatóban:

1,2 - párologtatók; 3 - légköri kondenzátor; 4 - ritkaságszabályozó; 5 - szabályozó szelep

Rizs. 2.11. ACP nyomás a desztillációs oszlopban:

/ - Oszlop; 2 - reflux kondenzátor; 3 - refluxkapacitás; 4 - nyomásszabályozó; 5 - szabályozó szelep

Rizs. 2.12. Nyomáskülönbség -szabályozó áramkör: a- oszlopos készülékben csomagolással; b - fluidágyas berendezésben; / - készülékek; 2 - nyomáskülönbség -szabályozó; 3 - szabályozó szelep

menetkoordináta a termikus folyamatok szabályozásakor. A hőmérséklet -szabályozó rendszerekben lévő tárgyak dinamikus jellemzői a folyamat fizikai -kémiai paramétereitől és a berendezés kialakításától függenek. Ezért lehetetlen általános ajánlásokat megfogalmazni az AKCS -hőmérséklet kiválasztásához, és minden egyes folyamat elemzése szükséges.

Az ACP hőmérséklet általános jellemzői közé tartozik a termikus folyamatok és az ipari hőmérséklet -érzékelők jelentős tehetetlensége. Ezért a hőmérséklet -szabályozó rendszerek tervezésének egyik fő feladata az érzékelők tehetetlenségének csökkentése.

Tekintsük például a védőtokban lévő hőmérő dinamikus jellemzőit (2.13. Ábra, a). A hőmérő szerkezeti diagramja négy hőkapacitás soros csatlakozásaként ábrázolható (2.13.6. Ábra): védőburkolat 1, légrés 2, hőmérő falai 3 és a tényleges munkafolyadék 4. Ha figyelmen kívül hagyjuk az egyes rétegek hőállóságát, akkor minden elem közelíthető az elsőrendű aperiodikus kapcsolatokkal, amelyek egyenletei a következők:

M /- a burkolat, a légrés, a fal és a folyadék tömege; c P j - fajlagos hőkapacitások; al, ATS- hőátadási együtthatók; ^ l. Hz- hőátadó felületek.

Amint a (2.3) egyenletekből látható, a hőmérséklet -érzékelők tehetetlenségének csökkentésére vonatkozó fő irányok a következők:

a hőátadási együtthatók növekedése a közegről a fedélre az érzékelő telepítési helyének helyes megválasztása következtében; ebben az esetben a közeg mozgási sebességének maximálisnak kell lennie; ha más dolgok egyenlők, akkor előnyösebb hőmérőket felszerelni a folyadékfázisba (a gázfázishoz képest), a kondenzációs gőzbe (a kondenzátumhoz képest) stb.

a védőburkolat hőállóságának és hőkapacitásának csökkenése az anyag és a vastagság megválasztása következtében;

a légrés időállandójának csökkentése töltőanyagok (folyékony, fémforgács) használata miatt; termoelektromos átalakítók (hőelemek) esetében a munkacsomópont a védőburkolathoz van forrasztva;

az elsődleges átalakító típusának kiválasztása; Például az ellenállásos hőmérő, a hőelem vagy a mérőhőmérő kiválasztásakor figyelembe kell venni, hogy az alacsony tehetetlenségű változatban lévő hőelemnek van a legkisebb tehetetlensége, és a manometrikus hőmérőnek a legnagyobb a tehetetlensége. A pH szabályozása. A PH vezérlőrendszerek két típusra oszthatók, a szükséges szabályozási pontosságtól függően. Ha a pH -változás sebessége kicsi, és ingadozásának megengedett határai elég szélesek, akkor olyan helyzetszabályozó rendszereket használnak, amelyek a pH -t a megadott határokon belül tartják: pH H sgpH

A tárgyak közös jellemzője a pH -szabályozás során statikus jellemzőik nemlinearitása, ami a pH nemlineáris függőségétől függ a reagensek fogyasztásától. Ábrán. A 2.14. Ábra a titrálási görbét mutatja

Rizs. 2.13. Alapvető (a) és strukturális b) hőmérő áramkörök: 1 - védőtok; 2 - légrés; 3 - hőmérő fal; 4 - munkafolyadék

Rizs. 2.14. A pH -érték függése a reagensfogyasztástól

pH és savfogyasztás G\. Különböző előre beállított pH -értékek esetén ezen a görbén három jellemző szakasz különböztethető meg: az első (átlag), amely szinte semleges közegre utal, közel lineáris, és nagyon nagy erősítési tényező jellemzi; a második és a harmadik szakasz, amelyek erősen lúgos vagy savas közegekkel kapcsolatosak, a legnagyobb görbületűek.

Az első részben az objektum statikus karakterisztikájában megközelíti a reléelemet. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy egy lineáris ACP kiszámításakor a szabályozó nyeresége olyan kicsi, hogy meghaladja az ipari szabályozók működési beállításait. Mivel a tényleges semlegesítési reakció szinte azonnal lezajlik, a berendezések dinamikai jellemzőit a keverési folyamat határozza meg, és a keverőberendezésekkel rendelkező készülékekben meglehetősen pontosan leírják az I. rendű differenciálegyenletek késleltetéssel. Ebben az esetben, minél kevesebb a készülék időállandója, annál nehezebb biztosítani a folyamat stabil szabályozását, mivel a műszerek és a szabályozó tehetetlensége, valamint az impulzusvonalak késése kezd hatni.

A stabil pH -szabályozás érdekében speciális rendszereket használnak. Ábrán. 2.15, aábra egy példát mutat két szabályozó szeleppel rendelkező pH szabályozó rendszerre. Szelep 1, nagy névleges átmérővel, durva áramlásszabályozásra szolgál, és a vezérlő kimeneti jelének maximális variációs tartományára van beállítva [NS NS , NS pv ] (2.15.6. Ábra, görbe /). Szelep 2, a pontos szabályozáshoz használják, alacsonyabb teljesítményre tervezték, és úgy van beállítva, hogy amikor NS R = x R °+<А teljesen nyitva van, és mikor x o = x v ° -A - teljesen zárt (2. görbe). Így

Rizs. 2.15. Példa egy pH -szabályozó rendszerre:

a - funkcionális diagram; b - a szelepek statikus jellemzői; 1, 2 - szabályozó szelep; 3 - pH szabályozó

Rizs. 2.16. Egy tárgy statikus jellemzőinek darabonkénti lineáris közelítése a pH szabályozásakor.

Rizs. 2.17. Egy pH -szabályozó rendszer tömbvázlata két szabályozóval

így a pH kicsi eltérésével a pH ° -tól, amikor Xp °-L ^ AHr ^ lgr 0 +) A, a szelep nyitási foka / gyakorlatilag nem változik, és a szabályozást a szelep végzi 2. Ha \ NS R-x p ° | > L, szelep 2 véghelyzetben marad, és a szabályozást a szelep /végzi.

A statikus karakterisztika második és harmadik szakaszában (2.14. Ábra) lineáris közelítése csak nagyon szűk pH -változási tartományban érvényes, és valós körülmények között a linearizáció miatti szabályozási hiba elfogadhatatlanul nagynak bizonyulhat. Ebben az esetben pontosabb eredményeket kapunk darabonként lineáris közelítéssel (2.16. Ábra), amelyben a linearizált objektum változó erősítéssel rendelkezik:

Igen rizs. A 2.17. Ábra egy ilyen AKCS tömbvázlatát mutatja. Az LRN eltérésétől függően az egyik szabályozó be van kapcsolva, az objektum megfelelő nyereségéhez igazítva.

Az összetétel és a minőségi paraméterek szabályozása. A kémiai technológia folyamataiban fontos szerepet játszik a termékek minőségi paramétereinek (a gázkeverék összetételének, egy adott anyag koncentrációjának az áramlásban stb.) Pontos karbantartása. Ezeket a paramétereket a mérés összetettsége jellemzi. Bizonyos esetekben a kromatográfiás módszert alkalmazzák a kompozíció mérésére. Ebben az esetben a mérési eredmény diszkrét időpontokban ismert, egymástól a kromatográf ciklus időtartama. Hasonló helyzet áll elő, amikor a termékminőség mérésének egyetlen módja a minták bizonyos mértékű gépesített elemzése.

Rizs. 2.18. Az AKCS -termékminőségi paraméter tömbvázlata:

1 - egy tárgy; 2 - minőségelemző; 3 - számítástechnikai eszköz; 4 - szabályozó

A mérés diszkréciója további jelentős késésekhez és a dinamikus vezérlési pontosság csökkenéséhez vezethet. A mérési késleltetés nemkívánatos hatásainak csökkentése érdekében modellt alkalmaznak a termékminőség és a folyamatosan mért változók összekapcsolására. Ez a modell meglehetősen egyszerű lehet; a modell együtthatóit finomítják a belőle számított és a következő elemzés eredményeként talált minőségi paraméter értékének összehasonlításával (az ilyen finomítás algoritmusait az 5.8. szakasz ismerteti). Így a minőség szabályozásának egyik racionális módja a közvetett számított mutató által történő szabályozás, a számítás algoritmusának finomításával a közvetlen elemzések adatai alapján. A mérések között a termékminőségi index kiszámítható a korábban mért értékek extrapolálásával.

A termékminőségi paraméterek vezérlőrendszerének tömbvázlata az ábrán látható. 2.18. A számítástechnikai eszköz általában folyamatosan számítja a minőségi index pontszámát x(t) a képlet szerint

amelyben az első tag a függőséget tükrözi NS folyamatosan mért folyamatváltozókból vagy a hozzájuk dinamikusan kapcsolódó mennyiségekből, például származékokból, a másodikat pedig az extrapoláló szűrő kimenetéből.

Az összetétel és a minőség szabályozásának pontosságának javítása érdekében automatikus kalibráló eszközzel ellátott műszereket használnak. Ebben az esetben a vezérlőrendszer rendszeresen kalibrálja a kompozícióelemzőket, módosítva azok jellemzőit.

A SZABVÁNYOS TECHNOLÓGIAI AUTOMATIKAFOLYAMATOK

2.1. AZ AUTOMATIKAI RENDSZER KIVÁLASZTÁSÁNAK SORA *

Általános irányítási feladat egy technológiai folyamatot általában úgy fogalmaznak meg, mint egy bizonyos kritérium (költség, energiafogyasztás, nyereség) maximalizálásának (minimalizálásának) problémáját, miközben teljesítik az előírások által előírt technológiai paraméterekre vonatkozó korlátozásokat. Egy ilyen probléma megoldása az egész folyamat egészére nézve nagyon fáradságos, és néha gyakorlatilag lehetetlen a folyamat lefolyását befolyásoló számos tényező miatt. Ezért az egész folyamat külön szakaszokra oszlik. amelyeket viszonylag kis szám jellemez

, * Ez a fejezet a fő technológiai paraméterek és folyamatok szabályozásának legjellemzőbb jellemzőit tárgyalja. Az eszközök anyag- és hőmérlegének egyenlete alapján szabályozás tárgyaként elemezzük őket, és választási lehetőségeket adunk a vezérlőrendszerekhez, kezdve a legegyszerűbb egykörös ACR-vel, az áramkörök fokozatos bonyolultságával. A reaktorok, hőcserélők és egyenirányító oszlopok automatizálásával foglalkozó szakaszokban a legegyszerűbb berendezést használva példaként azt a technikát, hogy a technológiai objektumok statikájának és dinamikájának lineáris modelleit származtatott és elosztott paraméterekkel származtatják, amelyek felhasználhatók a számításhoz vezérlőrendszerek, ábrán látható.

férfiak. Általában ezek a szakaszok egybeesnek a befejezett technológiai szakaszokkal, amelyekhez saját vezérlési részfeladataik fogalmazhatók meg, alárendelve a folyamat egészének irányításának általános feladatának.

Az egyes szakaszok vezérlési feladatai általában egy olyan technológiai paraméter vagy kritérium optimalizálására (adott esetben stabilizálására) irányulnak, amely könnyen kiszámítható a mért működési paraméterekből (termelékenység, termékkoncentráció, átalakítási fok, energiafogyasztás). A kritérium optimalizálása a technológiai előírások által meghatározott korlátok között történik. A folyamat egyes szakaszainak optimális ellenőrzésének problémája alapján a következőket fogalmazzuk meg: automatikus vezérlési feladatok az egyes eszközök technológiai paraméterei.

Az automatizálási rendszer fejlesztésének fontos lépése a fő készülék elemzése szabályozás tárgyaként, vagyis minden lényeges bemeneti és kimeneti változó azonosítása, valamint a zavaró és szabályozó csatornák statikus és dinamikus jellemzőinek elemzése. A kiindulási adatok ebben az esetben a folyamat matematikai modellje, és (első közelítésként) egy statikus modell az anyag- és hőmérlegek egyenletei formájában. Ezen egyenletek alapján, figyelembe véve a készülék valós működési körülményeit, a folyamatot befolyásoló összes jelentős tényező a következő csoportokra oszlik.

Stabilizációt lehetővé tevő zavarok. Ide tartoznak a független technológiai paraméterek, amelyek jelentős ingadozásokat tapasztalhatnak, azonban az üzemeltetési feltételeknek megfelelően stabilizálhatók automatikus vezérlőrendszerrel. Ezek a paraméterek általában tartalmaznak néhány bemeneti adatfolyamot. Tehát az energiafogyasztás stabilizálható, ha a készülék előtt puffertartály található, amely elsimítja az áramlási sebesség ingadozásait az előző készülék kimeneténél; az előremenő hőmérséklet stabilizálása lehetséges, ha a készülék elé hőcserélőt szerelnek be, stb. Nyilvánvaló, hogy a vezérlőrendszer tervezésekor célszerű gondoskodni az ilyen zavarok automatikus stabilizálásáról. Ez javítja a folyamatirányítás egészének minőségét. A legegyszerűbb esetekben a zavarok automatikus stabilizálásának ilyen rendszerei alapján nyílt hurkú (a fő folyamatjelző tekintetében) automatizálási rendszert építenek, amely biztosítja a folyamat stabil karbantartását a technológiai előírások keretein belül.

Ellenőrzött zavarok. Hagyományosan ide tartoznak azok a zavarok, amelyek mérhetők, de lehetetlen vagy elfogadhatatlan a stabilizálás (az előző készülékből közvetlenül táplált energiafogyasztás; környezeti hőmérséklet stb.). A jelentős instabil zavarok jelenléte megköveteli a zárt hurkú vezérlőrendszerek használatát a fő folyamatjelző szempontjából, vagy

kombinált AKCS, amelyben a szabályozás minősége javul a zavarok dinamikus kompenzációjának bevezetésével.

Irányíthatatlan zavarok. Ide tartoznak azok a zavarok, amelyeket lehetetlen vagy nem célszerű közvetlenül mérni. Az első a katalizátor aktivitás csökkenése, a hő- és tömegátviteli együtthatók változása, stb. A második példa a fűtési gőznyomás egy gyári hálózatban, amely véletlenszerűen ingadozik, és zavart okoz a termikus folyamatokban. Az esetleges ellenőrizetlen zavarok azonosítása fontos lépés a folyamatkutatásban és a vezérlőrendszerek tervezésében. Az ilyen zavarok megléte megköveteli, mint az előző esetben, a fő folyamatjelző szempontjából zárt automatizálási rendszerek kötelező használatát.

Lehetséges szabályozói hatások. Ezek olyan anyag- vagy hőáramok, amelyek automatikusan megváltoztathatók a szabályozott paraméterek fenntartása érdekében.

Kimeneti változók. Közülük az állítható koordinátákat választják ki. Zárt vezérlőrendszerek építésekor a technológiai paramétereket ellenőrzött koordinátákká választják, amelyek változása a berendezésben lévő anyag- vagy hőmérleg megsértését jelzi. Ezek tartalmazzák: folyadékszint- a folyadékfázis egyensúlyának mutatója; nyomás- gázfázis -egyensúly jelző; hőfok- a készülék hőmérlegének jelzője; ellen-"központosítás- az alkatrész anyagmérlegének mutatója.

A lehetséges szabályozói hatások és az objektum kimeneti koordinátáinak elemzése lehetővé teszi a vezérlőcsatornák kiválasztását a vetített ACP -hez. Ebben az esetben bizonyos esetekben a megoldást egyértelműen határozzák meg, míg más esetekben lehetőség van állítható koordináták és szabályozási intézkedések kiválasztására is egy adott kimenethez. A vezérlőcsatornák végső kiválasztása a különböző csatornák statikus és dinamikus jellemzőinek összehasonlító elemzése alapján történik. Ebben az esetben az olyan mutatókat veszik figyelembe, mint a nyereség, a nettó késleltetés ideje és annak kapcsolata a legnagyobb csatorna időállandójával. /T(lásd az 1.4. szakaszt).

A technológiai folyamat mint a szabályozás tárgyának elemzése alapján olyan automatizálási rendszert terveznek, amely megoldást nyújt a beállított szabályozási problémára. Kezdeni valamivel egyedi paraméterek egykörös ACP tervezésevárárok: ezek a legkönnyebben beállíthatók és megbízhatóan működnek, ezért széles körben használják a technológiai objektumok automatizálásában.

A vezérlőcsatornák kedvezőtlen dinamikus jellemzői mellett (nagy nettó késés, nagy t / G arány) azonban még az optimális vezérlőbeállítások esetén is az egyhurkos ACP-k átmeneti folyamatainak minősége nem kielégítőnek bizonyulhat. Az ilyen volumenhez

projektek elemzik annak lehetőségét többkörös épületAKCS, amelyben a szabályozás minősége javítható az automatizálási rendszerek bonyolításával, azaz kaszkád, kombinált, egymással összekapcsolt AKCS -országok használatával.

A végső döntést az egyik vagy másik automatizálási rendszer alkalmazásáról azután hozzák meg különböző AKCS -országok modellezéseés minőségi összehasonlítások az ebből eredő szabályozási folyamatokat.

2.2. AZ ALAPTECHNIKAI PARAMÉTEREK SZABÁLYOZÁSA

A fő technológiai paraméterek, amelyeket a kémiai technológiai folyamatokban ellenőrizni és szabályozni kell, az áramlási sebesség, szint, nyomás, hőmérséklet, pH -érték és minőségi mutatók (koncentráció, sűrűség, viszkozitás stb.) *. Áramlásszabályozás. Az áramlásszabályozás szükségessége szinte minden folyamatos folyamat automatizálásakor merül fel. Az anyagáramok zavarainak stabilizálására tervezett ACP áramlási sebességek a technológiai folyamatok automatizálására szolgáló nyílt hurkú rendszerek szerves részét képezik. Gyakran az ACP áramlási sebességét használják belső áramkörként a kaszkádvezérlő rendszerekben más paraméterekhez. A keverék adott összetételének biztosítása vagy a berendezésben az anyag- és hőmérlegek fenntartása érdekében rendszereket használnak több anyag áramlási sebességének arányának szabályozására egykörös vagy kaszkádos AKCS-országokban.

Az áramlásszabályozó rendszereket két jellemző jellemzi: maga a szabályozó objektum alacsony tehetetlensége; nagyfrekvenciás komponensek jelenléte az áramlási sebességváltozás jelében, amelyet a csővezetékben fellépő nyomás lüktetése okoz (utóbbiakat a szivattyúk vagy kompresszorok működése vagy véletlenszerű áramlásingadozások okozzák, amikor az áramlást a korlátozó eszközön keresztül fojtják).

Ábrán. A 2.1 ábra az objektum sematikus diagramja az áramlási sebesség szabályozásakor. Jellemzően egy ilyen objektum a csővezeték egy része az áramlásmérési pont (például az 1 nyílásberendezés felszerelési helye) és a szabályozó test között. 2. Ennek a szakasznak a hosszát a korlátozó eszközök és a szabályozó szervek telepítésének szabályai határozzák meg, és általában több méter. Az „anyag áramlása a szelepen keresztül - az anyag áramlása az áramlásmérőn keresztül” csatorna dinamikáját nagyjából egy elsőrendű aperiodikus kapcsolat írja le, tiszta késéssel. A nettó késési idő általában

· Ezen paraméterek, automatikus vezérlőberendezések és állítóművek mérésének alapjait a "Technológiai mérések és eszközök" és "Az automatizálás technikai eszközei" tanfolyamokon tanulmányozzák. Itt figyelembe vesszük ezen paraméterek szabályozásának jellemzőit, figyelembe véve a vezérlőcsatornák, vezérlőberendezések és automatizálási berendezések statikus és dinamikus jellemzőit, valamint példákat adunk a leggyakoribb vezérlőrendszerekre egyes paraméterek esetében.

a másodperc töredékét állítja be egy gázra és néhány másodpercet a folyadékra; az időállandó értéke néhány másodperc.

A szabályozás tárgyának alacsony tehetetlensége miatt különleges követelményeket támasztanak az automatizálási eszközök és az AKCS számítási módszereinek megválasztásával. Különösen az ipari létesítményekben az áramlásszabályozó és szabályozó áramkörök tehetetlensége arányos lesz a tárgy tehetetlenségével, és ezt figyelembe kell venni a vezérlőrendszerek kiszámításakor.

Az egyes áramköri elemek nettó késleltetésének és időállandóinak közelítő becslése azt mutatja (2.2. Ábra), hogy a dinamikus kompenzáció elvére épülő modern primer áramlásátalakítók erősítő kapcsolatoknak tekinthetők. A hajtóművet egy elsőrendű aperiodikus kapcsolat közelíti, amelynek időállandója több másodperc, és a hajtómű teljesítménye jelentősen megnő a pozicionálók használatakor. A vezérlő- és szabályozóeszközöket összekötő impulzusvonalakat egy elsőrendű aperiodikus összeköttetés közelíti meg tiszta késleltetéssel, amelynek paramétereit a vonal hossza határozza meg, és néhány másodpercen belül vannak. Az áramköri elemek közötti nagy távolságok esetén további teljesítményerősítőket kell felszerelni az impulzusvonal mentén.

4 Az objektum alacsony tehetetlensége miatt a működési frekvencia a maximálisnál magasabbnak bizonyulhat, ami korlátozza az ipari szabályozó normál működési területét, amelyen belül a szabványos szabályozási törvényeket hajtják végre. Ezen a területen kívül a szabályozók dinamikus jellemzői eltérnek a szabványos jellemzőktől, ami megköveteli a működési beállítások korrekcióinak bevezetését, figyelembe véve a tényleges szabályozási törvényeket.

1 A szabályozási törvények megválasztását általában a tranziensek szükséges minősége szabja meg. Áramlásszabályozáshoz

A PI szabályozókat statikus hiba nélkül használják az egykörös ACP-ben. Ha az ACP áramlási sebessége egy kaszkádvezérlő rendszer belső hurka, akkor

Az áramlásszabályozó végrehajthatja a szabályozás P-törvényét. Nagyfrekvenciás zaj jelenlétében az áramlási jelben, ha a szabályozó törvényben differenciálkomponensű vezérlőket használnak előzetes jelkiegyenlítés nélkül, a rendszer instabil működéséhez vezethet. Ezért az ipari áramlásszabályozó rendszerekben nem ajánlott PD - vagy PID - szabályozó használata.

Az áramlásszabályozó rendszerekben az áramlási sebesség megváltoztatására szolgáló három módszer egyikét alkalmazzák:

az anyag áramlásának fojtása a csővezetékre szerelt szabályozó testen (szelep, kapu, csappantyú);

a csővezetékben lévő nyomás megváltoztatása szabályozott energiaforrás segítségével (például a szivattyúmotor fordulatszámának vagy a ventilátorlapátok forgási szögének megváltoztatása);

bypass, azaz a felesleges anyag átvitele a fővezetékből az elkerülő vezetékbe.

A centrifugálszivattyú utáni áramlásszabályozást a nyomócsőre szerelt szabályozószelep végzi (2.3. Ábra, a). Ha dugattyús szivattyút használnak folyadék szivattyúzására, akkor az ilyen ACP használata elfogadhatatlan, mivel a szabályozó működésekor a szelep teljesen bezáródhat, ami a csővezeték elszakadásához vezet (vagy túlfeszültséghez, ha a szelep be van szerelve) a szivattyú szívásánál). Ebben az esetben az áramlási bypass szabályozza az áramlást (2.3.6. Ábra).

Az ömlesztett szilárd anyagok áramlásának szabályozása a garat kilépőnyílásán lévő szabályozólap nyitási fokának megváltoztatásával (2.4. Ábra, a) vagy a szállítószalag sebességének megváltoztatásával történik (2.4.6. Ábra). Ebben az esetben egy mérőeszköz szolgálhat áramlásmérőként, amely meghatározza az anyag tömegét a szállítószalagon.

A költségek arányának szabályozása két anyag elvégezhető az alábbiakban leírt három rendszer egyikében.

1. Meghatározatlan teljes termelékenység mellett egy anyag fogyasztása (2.5. Ábra, a) G1, "mester" néven tetszőlegesen megváltoztatható; a második anyagot állandó arányban szállítják val vel először úgy, hogy a „szolga” áramlási sebesség yg1.

Rizs. 2.4. Ömlesztett szilárd anyagok áramlásának szabályozási rendszerei:

a- a szabályozó fedél nyitási fokának megváltoztatása; b - a szállítószalag mozgatási sebességének megváltoztatása, 1 - bunker; 2 - szállítószalag; 3 - szabályozó; 4 - szabályozó csappantyú; 5 - elektromos motor

Néha az arányszabályozó helyett relét használnak.kopás és normál szabályozó egy változóhoz(2.5. Ábra, b). Relé kimenet 6, az arány megadott arányának beállításay, feladatként szolgált szabálylator 5, a "szolga" áramlási sebesség fenntartásának biztosítása.

2. Adott "vezető" áramlási sebességnél, az AKCS kivételével, az arány A "vezető" áramlási sebesség ACP -jét is használják (2.5. Ábra, c). Azzal melyik séma a feladat fogyasztásra történő megváltoztatása eseténg1 automat a fogyasztás is változikgz (adott arányban ag1).

3. Az AKCS költségarány egy belső kontúr rum a harmadik technológiai kaszkádvezérlő rendszerben paraméter nál nél(például a készülék hőmérsékletét). Nál nél

Rizs. 2.5. Áramlási sebesség szabályozási rendszerek:

a, b- meghatározatlan teljes terheléssel, v- adott teljes terhelésnél, g - adott teljes terhelésnél és az arány korrekciójával a harmadik paraméterrel; /, 2 - áramlásmérők, 3 - arányszabályozó; 4, 7 - szabályozó szelepek; 5 - áramlásszabályozó, 6 - relé, 8 - hőmérséklet -szabályozó; 9 - korlátozó eszköz

a beállított arány koefficienst a paramétertől függően a külső vezérlő úgy állítja be, hogy G 2 = y(y) G1 (2.5. Ábra, d). Amint fentebb említettük, a kaszkád ACP hangolásának sajátossága, hogy az xph korlátozás [hrn,xpB], akkor az arányszabályozóra való hivatkozás a megengedett legnagyobb y értéken marad (azaz yn vagy yb) -Level control. A szint a berendezés hidrodinamikai egyensúlyának közvetett mutatója. A szint állandósága az anyagmérleg betartását jelzi, amikor a folyadék beáramlása megegyezik a lefolyóval, és a szint változásának mértéke nulla. Meg kell jegyezni, hogy a "beáramlás" és a "lefolyás" itt általános kifejezések. A legegyszerűbb esetben, amikor a berendezésben (kollektorok, közbenső tartályok, folyadékfázisú reaktorok) nem fordulnak elő fázistranszformációk, a beáramlás megegyezik a készülékbe szállított folyadék áramlási sebességével, a lefolyó pedig az áramlással a készülékből eltávolított folyadék sebessége. Az összetettebb folyamatokban, amelyek az anyagok fázisállapotának változásával járnak, a szint nemcsak a hidraulikus, hanem a hő- és tömegátviteli folyamatokra is jellemző, és a be- és kiáramlás figyelembe veszi az anyagok fázisátalakulásait. Ilyen folyamatok zajlanak elpárologtatókban, kondenzátorokban, párologtatókban, desztillációs oszlopokban stb.

Általában a szintváltozást az űrlap egyenlete írja le

ahol S a készülék vízszintes (szabad) szakaszának területe; Gvx, köszvény - folyadék áramlási sebessége a készülék be- és kimenetén; Gob - a készülékben időegység alatt képződött (vagy elfogyasztott) folyadék mennyisége.

A szint fenntartásának szükséges pontosságától függően az alábbi két szabályozási módszer egyikét alkalmazzák:

1) helyzetvezérlés, amelyben a készülék szintjét a meghatározott, kellően széles határok között tartják

ja: lh

Rizs. 2.6. Példa egy helyzeti szintvezérlő áramkörre:

1 - szivattyú; 2 - készülék, 3 - szint jelző; 4 - szintszabályozója, 5, 6 - szabályozó szelepek

2. ábra 7. A folyamatos szintszabályozás sémái:

a - a "beáramlásról" szóló szabályozás; b - a "lefolyóról" szóló szabályozás, v- kaszkád AKCS; 1 ~szintszabályozó, 2 - szabályozó szelep; 3, 4 - áramlásmérők, 5 arányos szabályozó

(2.6. ábra). A szint határértékének elérésekor az áramlás automatikusan átkapcsol a tartaléktartályba;

2) folyamatos szabályozás, amely biztosítja a szint stabilizálását egy adott értéken, azaz L = L°.

Különösen magas követelményeket támasztanak a hőcserélők szintszabályozásának pontosságával szemben, amelyekben a folyadékszint jelentősen befolyásolja a termikus folyamatokat. Például a gőz hőcserélőkben a kondenzátum szintje határozza meg a tényleges hőátadó felületet. Az ilyen AKCS -országokban PI -szabályozókkal szabályozzák a szintet statikus hiba nélkül. A P-vezérlőket csak olyan esetekben használják, amikor nincs szükség magas minőségellenőrzésre, és a rendszer zavarai nem tartalmaznak állandó komponenst, ami statikus hiba felhalmozódásához vezethet.

Fázistranszformációk hiányában a készülékben a szintet háromféleképpen lehet szabályozni:

a folyadék áramlási sebességének változása a készülék bemeneténél (szabályozás "a beáramlásnál", 2.7. ábra, a);

a folyadék áramlási sebességének változása a készülék kimeneténél (szabályozás "a lefolyón", 2.7.6. ábra);

a folyadék áramlási sebességének arányának szabályozása a készülék be- és kimeneténél szintkorrekcióval (kaszkád ACP, 2.7. ábra, c); a korrekciós kör letiltása hibák felhalmozódásához vezethet a szintszabályozás során, mivel az arányszabályozó beállításának elkerülhetetlen hibái miatt a folyadék áramlási sebessége a készülék be- és kimeneténél nem lesz egyenlő egymással és az objektum integráló tulajdonságai miatt [lásd. (2.1) egyenlet]] a készülék szintje folyamatosan nő (vagy csökken).

Abban az esetben, ha a berendezés hidrodinamikai folyamatait fázistranszformációk kísérik, lehetőség van a szint szabályozására a hűtőfolyadék (vagy hűtőfolyadék) utánpótlásának megváltoztatásával, amint az az ábrán látható. 2.8. Az ilyen eszközökben a szint össze van kapcsolva más paraméterekkel (például a nyomással), ezért választani kell egy módszert a szint szabályozására minden egyes

Rizs. 2.8. Párologtató szint vezérlő áramkör:

1 - párologtató; 2 - szintszabályozó; 3 - szabályozó szelep

Rizs. 2.9. Fluidizált ágyszint -szabályozás:

a- szemcsés anyag eltávolítása; b - a gázfogyasztás változása; 1 - fluidágyas készülék; 2 - szintszabályozó; 3 - szabályozó szerv

Ebben az esetben a fennmaradó vezérlőhurok figyelembevételével kell végrehajtani.

A szintszabályozó rendszerekben különleges helyet foglalnak el a vízszintes szemcsés anyagú eszközökben lévő szintszabályozó rendszerek. A fluidágyas szint stabil karbantartása a gázáramlási sebesség és az ágytömeg viszonylag szűk határain belül lehetséges. A gáz áramlási sebességének (vagy a szemcsés anyag áramlási sebességének) jelentős ingadozásai esetén a réteg elszáll vagy megszűnik. Ezért különösen nagy követelményeket támasztanak a fluidágyas szint szabályozásának pontosságával szemben. A szemcsés anyag áramlási sebességét a készülék be- vagy kimeneténél (2.9. Ábra, a) vagy az ágy cseppfolyósítására szolgáló gázáramlási sebességet (2.9.6. Ábra) használjuk szabályozó hatásként. Nyomásszabályozás. A nyomás a gázfázis áramlási sebességének arányát jelzi a készülék be- és kimeneténél. A nyomás állandósága arról tanúskodik, hogy a gázfázisban betartják az anyagmérleget. A nyomást (vagy vákuumot) a technológiai egységben általában bármely berendezésben stabilizálják, és a rendszer egészében a vezeték és a berendezés hidraulikus ellenállásának megfelelően állítják be. Például egy többhéjú elpárologtatóban (2.10. Ábra) az utolsó párologtató vákuuma stabilizálódik. A készülék többi részében zavarok hiányában ritkaság jön létre, amelyet az anyag- és hőmérlegek körülményei alapján határoznak meg, figyelembe véve a technológiai vonal hidraulikus ellenállását.

Azokban az esetekben, amikor a nyomás jelentősen befolyásolja az eljárás kinetikáját, különálló berendezésekben nyomásstabilizáló rendszert biztosítanak. Példa erre a rektifikációs folyamat, amelynél a fázis egyensúlyi görbéje jelentősen függ a nyomástól. Ezenkívül a bináris korrekció folyamatának szabályozása során gyakran közvetett módon történik

a keverék összetételének indikátorát, forráspontját használják, amely egyedülállóan csak a konstanshoz kapcsolódik nyomás. Ezért a termékjavító oszlopokbanáltalában speciális stabilizáló rendszereket biztosítanaknyomás (2.11. ábra).

A készülék anyagmérleg -egyenlete a gázfázishozformában kerül rögzítésre:

aholV- a készülék térfogata;Gban benésGKi- a készülékbe táplált és onnan kisütött gázfogyasztás; C0b a készülékben időegység alatt keletkező (vagy elfogyasztott) gáz tömege.

Amint a (2.1) és (2.2) egyenletek összehasonlításából látható, a rea nyomásszabályozás hasonló a szabályozás módszereihez szint. Az ACP nyomás fenti példáiban a vezérlési műveletek kondenzáció nélkül választották ki az áramlási sebességet az oszlop tetejéről kibocsátott gázokat (pl.GKI, rizs. 2.11) és a hűtővíz áramlási sebessége a barometrikus konzolbankondenzátor, amely befolyásolja a szekunder kondenzáció sebességétpár (azaz beG0b, rizs. 2.10).

A nyomásszabályozó rendszerek között különleges helyet foglalnak el a vezérlőrendszereka nyomásesés mértéke a készülékben, ami jellemzihidrodinamikai rendszer, amely jelentősen befolyásolja a teljesítményta folyamat folyását. Ilyen eszközök példáultömött oszlopok (2.12. ábra, a), fluidágyas eszközök(2.12.6. Ábra) stb.

Hőmérséklet szabályozás. A hőmérséklet egy mutatóa rendszer termodinamikai állapotát, és a

Rizs. 2.10. Vákuumvezérlés többházas párologtatókhozúj:

/, 2 - párologtatók; 3 - légköri kondenzátor; 4 - ritkaságszabályozó; 5 - szabályozó szelep

Rizs. 2.11. ACP nyomás a desztillációs oszlopban:

1 - oszlop; 2 - reflux kondenzátor; 3 - refluxkapacitás; 4 - nyomásszabályozó; 5 - szabályozó szelep

Rizs. 2.12. Nyomáskülönbség -szabályozó áramkör:

a - oszlopos berendezésben csomagolással;b - fluidágyas berendezésben; 1 - készülék; 2 - nyomáskülönbség -szabályozó; 3 - szabályozó szelep

menetkoordináta a termikus folyamatok szabályozásakor. Az objektumok dinamikus jellemzői a hőmérséklet -szabályozó rendszerekben

függ az eljárás fizikai -kémiai paramétereitől és a készülék kialakításától. Ezért lehetetlen általános ajánlásokat megfogalmazni az AKCS -hőmérséklet kiválasztásához, és minden egyes folyamat elemzése szükséges.

Az ACP hőmérséklet általános jellemzői közé tartozik a termikus folyamatok és az ipari hőmérséklet -érzékelők jelentős tehetetlensége. Ezért a hőmérséklet -szabályozó rendszerek tervezésének egyik fő feladata az érzékelők tehetetlenségének csökkentése.

Tekintsük például a ter dinamikai jellemzőit
védőtokban (2.13. ábra, a). Tömbvázlat ter
a mérő soros kapcsolatnak tekinthető
négy hőtartály (2.13.6. ábra): védőburkolat /,
légrés 2, hőmérő falai 3 és valójában ra
hordó folyadék 4. Ha figyelmen kívül hagyjuk a hőellenállást
minden rétegből, akkor minden elem közelíthető majom
rendű periodikus linkek, amelyek egyenletei rendelkeznek
hasonló:

mi - a burkolat, a légrés, a fal és a folyadék tömege; Fogyasztói árindex- fajlagos hőkapacitások; a j1, j2 - hőátadási együtthatók; F f1 , F f2 - hőátadó felületek.

Amint a (2.3) egyenletekből látható, a hőmérséklet -érzékelők tehetetlenségének csökkentésére vonatkozó fő irányok a következők:

a hőátadási együtthatók növekedése a közegtől a fedéligaz érzékelő helyének helyes megválasztása következtében; nál néla közeg ilyen mozgási sebességének maximálisnak kell lennie; nál nélha más dolgok egyenlők, akkor előnyösebb a ter telepítéseméter a folyadékfázisban (a gázhalmazállapothoz képest), végülkondenzációs gőz (a kondenzátumhoz képest) stb.

a hőellenállás és a hőkapacitás csökkentésevédőburkolatát az anyag és a vastagság megválasztása miattlábszár;

a légrés időállandójának csökkentése atöltőanyagok (folyékony, fém) használatávalforgács); termoelektromos átalakítókhoz (hőelemek)a munkacsomópont a védőburkolathoz van forrasztva;

az elsődleges átalakító típusának kiválasztása; Például az ellenállásos hőmérő, a hőelem vagy a manometrikus hőmérő kiválasztásakor figyelembe kell venni, hogy az alacsony tehetetlenségű változatban lévő hőelem rendelkezik a legkisebb tehetetlenséggel, a manometrikus hőmérő pedig a legnagyobb tehetetlenséggel. A pH szabályozása. PH vezérlőrendszerek lehetnekkét típusra osztható, a vezérlés szükséges pontosságától függőenlation. Ha a pH -változás mértéke nem magas, de engedje megingadozásainak határai kellően szélesek, aszerint használjákzizionnye vezérlőrendszerek, amelyek fenntartják a pH -t amegadott határok: pHi<рН<рНв. Ко второму типу относятся olyan folyamatok szabályozását biztosító rendszerek, amelyekbenpontos karbantartás szükségespHadott értéken (atpéldául a semlegesítési folyamatokban). Ezek szabályozására,használjon folyamatos PI vagy PID vezérlőket.

A tárgyak közös jellemzője a pH szabályozás során-hoz kapcsolódó statikus jellemzőik nemlinearitásaa pH nemlineáris függése a reagensfogyasztástól.Ábrán. A 2.14. Ábra a titrálási görbét mutatja

Rizs. 2.14. A pH érték függvényereagens fogyasztás

függőség pHsavanyú a fogyasztástólteg1 . Különféle előre beállított beállításokhozA pH értékek ezen a görbén lehetnekemeljen ki három jellemző területet:első (középső) utalva

szinte semleges média, közel lineáris és jellemzi nagyon nagy nyereség; a második és harmadik szakasz erősen lúgos vagy savas környezetre vonatkozik, a legnagyobb görbületűek.

Az első részben az objektum statikus karakterisztikájában megközelíti a reléelemet. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy egy lineáris ACP kiszámításakor a szabályozó nyeresége olyan kicsi, hogy meghaladja az ipari szabályozók működési beállításait. Mivel a tényleges semlegesítési reakció szinte azonnal lezajlik, a berendezések dinamikai jellemzőit a keverési folyamat határozza meg, és a keverőberendezésekkel rendelkező készülékekben meglehetősen pontosan leírják az I. rendű differenciálegyenletek késleltetéssel. Ebben az esetben minél rövidebb a készülék időállandója, annál nehezebb biztosítani a folyamat stabil szabályozását, mivel a műszerek és a szabályozó tehetetlensége, valamint az impulzusvonalak késleltetése kezd hatni.

A stabil pH -szabályozás érdekében speciális rendszereket használnak. Ábrán. 2.15, és egy rendszer példája látható pH szabályozás két szabályozó szeleppel. ClaPán 1, nagy névleges átmérővel használjákdurva áramlás szabályozás, és állítsa a vezérlő kimeneti jelének maximális tartományába [NS NS , hrv](2.15.6. Ábra, görbe 1). Szelep 2, a pontos szabályozáshoz használják, alacsonyabb teljesítményre tervezték, és úgy van beállítva, hogy amikorxp = xp °+ A teljesen tőle származikfedett, és mikor Xp = xp °-A - teljesen zárt (2. görbe). Így

Rizs. 2.15. Példa egy pH -szabályozó rendszerre:

a - funkcionális diagram; b - a szelepek statikus jellemzői; /, 2 - szabályozó szelep; 3 - pH szabályozó

Rizs. 2.16. Az objektum statikus jellemzőinek darabonkénti lineáris közelítése a pH szabályozásakor

Rizs. 2.17. Egy pH -szabályozó rendszer tömbvázlata két szabályozóval

így a pH kicsi eltérésével a pH ° -tól, amikor xp °-A 2. Ha \ xp-xp0 |> | D, szelep 2 véghelyzetben marad, és a szabályozást a szelep /végzi.

A statikus karakterisztika második és harmadik szakaszában (2.14. Ábra) lineáris közelítése csak nagyon szűk pH -változási tartományban érvényes, és valós körülmények között a linearizáció miatti szabályozási hiba elfogadhatatlanul nagynak bizonyulhat. Ebben az esetben pontosabb eredményeket kapunk darabonként lineáris közelítéssel (2.16. Ábra), amelyben "a linearizált objektum változó erősítéssel rendelkezik:

Ábrán. A 2.17. Ábra egy ilyen AKCS tömbvázlatát mutatja. Az A pH eltéréstől függően az egyik szabályozó be van kapcsolva, az objektum megfelelő erősítéséhez igazítva.

Alapfogalmak és definíciók .............................................. .................................................. ..... 4

1. A szabályozás tárgyának szerkezeti diagramjai ......................................... ... .............................. 13

2. Az automatizálási rendszer kiválasztásának sorrendje ........................................ .... ............... 15

3. A fő technológiai paraméterek szabályozása .......................................... .. ........... 17

3.1. Áramlásszabályozás, áramlási arány ............................................ . ............... 17

3.2. Szintvezérlés ................................................ .................................................. ..... 19

3.3. Nyomásszabályozás ................................................ .................................................. .21

3.4. Hőmérséklet -szabályozás ................................................ ............................................. 22

3.5. PH szabályozás ................................................ .................................................. ............ 24

3.6. Az összetétel és a minőségi paraméterek szabályozása ............................................ . ................. 26

A kémiai technológia fő folyamatainak automatizálása .......................................... ............... 27

4. A hidromechanikai folyamatok automatizálása ............................................ . ........................ 27

4.1. Folyadékok és gázok mozgatására szolgáló folyamatok automatizálása ........................................ 27

4.2. A heterogén rendszerek elválasztásának és tisztításának automatizálása ...................................... 31

5. Hőfolyamatok automatizálása ............................................ . ....................................... 32

5.1. A keverő hőcserélők szabályozása ............................................. .. ................... 33

5.2. A felületi hőcserélők szabályozása ............................................. .. ......... 38

5.3. A csőkemencék automatizálása .............................................. .................................................................... 42

6. A tömegátviteli folyamatok automatizálása ........................................... .. ............................... 45

6.1. A kijavítási folyamat automatizálása ............................................. .. .......................... 46

6.2. Az abszorpciós folyamat automatizálása ............................................... ................................. 53

6.3. Az abszorpció - deszorpciós folyamat automatizálása ........................................... .. ............. 57

6.4. A párologtatási folyamat automatizálása ............................................. .. ............................ 59

6.5. A kitermelési folyamat automatizálása ............................................. .. ............................... 64

6.6. A szárítási folyamat automatizálása ............................................. .. ........................................ 66

6.6.1. Szárítási folyamat dobszárítóban ............................................ . ....................... 66

6.6.2. A fluidágyas szárítók automatizálása ............................................. ................ 69

7. A reaktorfolyamatok automatizálása ............................................ .................................................................... 71

A folyamatreaktorok szabályozása .............................................. . ................................ 71

Ellenőrző kérdések a tudományág számára a vizsgára való felkészüléshez ........................................ .. .. 74

Irodalom................................................. .................................................. ....................................... 76

Alapfogalmak és definíciók

Az automatizálás olyan technikai tudományág, amely az automatikus eszközök és mechanizmusok tanulmányozásával, fejlesztésével és létrehozásával foglalkozik (vagyis közvetlen emberi beavatkozás nélkül működik).

Az automatizálás a gépgyártás egyik szakasza, amelyet a vezérlési funkciók emberről automatikus készülékekre való átvitele jellemez (műszaki enciklopédia).

NEKED- az irányítás technológiai tárgya - technológiai berendezések és az azokon végrehajtott technológiai folyamatok összessége.

ACS- az automatizált vezérlőrendszer egy ember-gép rendszer, amely automatikus gyűjtést és feldolgozást biztosít az optimális ellenőrzéshez szükséges információkhoz az emberi tevékenység különböző területein.

A vegyipari technológia és a folyamatos technológiai folyamatok (petrolkémiai, olajfinomító, kohászati ​​stb.) Által uralt egyéb iparágak fejlődéséhez szükség volt a helyi automatizált vezérlőrendszereknél fejlettebb vezérlőrendszerek létrehozására. Ezeket az alapvetően új rendszereket automatizált folyamatvezérlő rendszereknek (APCS) nevezik.

Az automatizált folyamatvezérlő rendszer létrehozása a második és harmadik generációs számítógépek létrehozása, számítási erőforrásaik és megbízhatóságuk növekedése miatt vált lehetővé.

APCS- felszólítják az ACS -t a TOU -n belüli ellenőrzési tevékenységek kidolgozására és végrehajtására az elfogadott ellenőrzési kritériumnak megfelelően - ez a mutató jellemzi a TOU művelet minőségét, és bizonyos értékeket vesz fel az alkalmazott ellenőrzési műveletek függvényében.

ATK- a közösen működő TOU és APCS egy automatizált technológiai komplexum.

Az APCS eltér a helyi ACS -től:

Az információáramlás jobb szervezése;

Az információk fogadásának, feldolgozásának és bemutatásának folyamatainak szinte teljes automatizálása;

Lehetőség a kezelő személyzet és az UVM közötti aktív párbeszédre a menedzsment folyamatában a leghatékonyabb megoldások kidolgozása érdekében;

A vezérlési funkciók magasabb fokú automatizálása, beleértve a termelés indítását és leállítását.

Az automatizált folyamatvezérlő rendszer jelentős mértékben különbözik az automatikus gyártás vezérlőrendszereitől, például a műhelyektől és az automatikus gyáraktól (a legmagasabb szintű automatizálás) az emberi folyamatban.

Az automatizált folyamatvezérlő rendszerekről a teljesen automatikus gyártásra való áttérést a következők korlátozzák:

A technológiai folyamatok tökéletlensége (nem gépesített technológiai műveletek jelenléte;

A technológiai berendezések alacsony megbízhatósága; az automatizálási berendezések és számítógépek elégtelen megbízhatósága;

Nehézségek az automatizált folyamatvezérlő rendszerben személy által megoldott feladatok matematikai leírásában stb.) A menedzsment globális célja

A TOC az APCS segítségével abból áll, hogy fenntartja az ellenőrzési kritérium szélső értékét, ha minden feltétel meghatározza

Rizs. 1. Az APCS tipikus funkcionális felépítése.

1 - elsődleges információfeldolgozás (I); 2 - a technológiai paraméterek és a berendezés állapotának mutatói eltéréseinek észlelése a beállított értékektől (I); 3 - nem mérhető mennyiségek és mutatók kiszámítása (I); 4 - az információ előkészítése és a szomszédos és más ACS -sel folytatott csereeljárások végrehajtása (I); 5 - az információk gyors és (vagy) ügyeleti megjelenítése és regisztrálása; 6 - a technológiai folyamat racionális módjának meghatározása (U); 7 - a kiválasztott módot megvalósító vezérlőműveletek kialakítása.

ellenőrzési műveletek elfogadható értékeinek halmaza.

A legtöbb esetben egy globális célt számos részcélra bontanak; mindegyik eléréséhez egy egyszerűbb vezérlési probléma megoldására van szükség.

Az APCS funkcióját a rendszer azon intézkedéseinek nevezik, amelyek az egyik konkrét irányítási cél elérését célozzák.

A menedzsment magáncéljai, valamint az azokat megvalósító funkciók egy bizonyos alárendeltségben vannak, alkotják az APCS funkcionális struktúráját.

Az APCS funkciói:

1. Információ - a TOU állapotára vonatkozó információk gyűjtése, átalakítása és tárolása; ezen információk bemutatása az üzemeltető személyzet számára, vagy továbbítása későbbi feldolgozás céljából.

2. A TOU jelenlegi állapotára vonatkozó információk elsődleges feldolgozása.

3. A technológiai paraméterek és a berendezés állapotának mutatói eltéréseinek észlelése a beállított értékektől.

4. Nem mérhető mennyiségek és mutatók értékeinek kiszámítása (közvetett mérések, TPE számítása, előrejelzés);

5. Az információk operatív megjelenítése és regisztrálása.

6. Információcsere az operatív személyzettel.

7. Információcsere a szomszédos és kiváló ACS -sel. Vezérlő funkciók biztosítják

a változó termelési helyzetben fenntartják az ellenőrzési kritérium szélső értékeit, két csoportra oszthatók:

először - az optimális ellenőrzési intézkedések meghatározása;

a második ennek az üzemmódnak a megvalósítása a TOU vezérlési műveleteinek kialakításával (stabilizálás, programvezérlés; program-logikai vezérlés).

Másodlagos funkciók

megoldást nyújt a rendszeren belüli problémákra.

Az automatizált folyamatvezérlő rendszer funkcióinak megvalósításához szüksége van:

Technikai támogatás;

Szoftver;

Információs;

Szervezeti;

Operatív személyzet.

Rizs. 2. A CCS ACS TP technikai felépítése a felügyeleti módban történő munkavégzéshez.

A CTS APCS technikai felépítése közvetlen digitális vezérlési módban:

Az AI információforrás; USO - eszköz az objektummal való kommunikációhoz; VK - számítógépes komplexum; USOP - kommunikációs eszköz kezelő személyzettel; OP - operatív személyzet; TCA - az automatizálás technikai eszközei a helyi rendszerek funkcióinak megvalósításához; IU - végrehajtó eszközök.

Az APCS technikai támogatása technikai eszközök összessége (CTS),

Eszközök a TOU jelenlegi állapotáról történő információszerzéshez;

UVK (szabályozott számítástechnikai komplexum);

Technikai eszközök a helyi automatizálási rendszerek funkcióinak megvalósításához;

Működtetőelemek, amelyek közvetlenül végrehajtják a TOU vezérlési műveleteit.

A sok APCS TS komplexuma magában foglalja a GSP elektromos ágából származó mechanikus automatizáló berendezéseket.

A CCS sajátos összetevője a VC, amely magában foglalja a tényleges számítógépes komplexet (VC), a kommunikációs eszközöket VC az objektummal (USO) és az üzemeltető személyzettel.

Az automatizált folyamatvezérlő rendszer műszaki struktúráinak első és még mindig elterjedt típusa a központosított. A központosított felépítésű rendszerekben az ATC vezérléséhez szükséges összes információ egyetlen központba kerül - a kezelői központba, ahol az információforrások és a végrehajtó eszközök kivételével gyakorlatilag az APCS összes technikai eszköze telepítve van. Ez a műszaki felépítés a legegyszerűbb és számos előnnyel jár.

Hátrányai a következők:

Túl nagy számú APCS elem szükséges a magas megbízhatóság biztosítása érdekében;

Magas kábelköltségek.

Az ilyen rendszerek viszonylag kis teljesítményű és kompakt ATC -k számára javasoltak.

A mikroprocesszoros technológia bevezetése kapcsán az APCS elosztott technikai szerkezete egyre elterjedtebb, azaz számos autonóm alrendszerre osztva - helyi technológiai vezérlőállomások, földrajzilag elosztva a vezérlés technológiai szakaszai között. Minden helyi alrendszer azonos típusú

teljes központosított struktúra, amelynek magja a vezérlő mikroszámítógép.

Helyi alrendszerek keresztül

OP

Rizs. 3. A CCC APCS technikai felépítése a közvetlen digitális vezérlés módban való működéshez.

mikroszámítógépeiket egy adatátviteli hálózat egyesíti egyetlen rendszerben.

A kezelő személyzet számára az ATC vezérléséhez szükséges terminálok száma csatlakozik a hálózathoz.

Az APCS szoftver az elosztott műszaki struktúra összes elemét egyetlen egésszé kapcsolja össze, aminek számos előnye van:

Az a képesség, hogy magas megbízhatósági mutatókat kapjunk az APCS viszonylag kicsi és kevésbé bonyolult autonóm alrendszerek családjába való felosztása és ezen alrendszerek további redundanciája révén a hálózaton keresztül;

A mikroelektronikus számítás megbízhatóbb eszközeinek használata;

Nagy rugalmasság a hardver és szoftver összeállításában és korszerűsítésében, stb.

Az APCS legtöbb funkciója szoftverben valósul meg, ezért az APCS legfontosabb összetevője a szoftver (SW), azaz. olyan programcsomag, amely biztosítja az automatizált folyamatirányítási rendszer funkcióinak megvalósítását.

Az APCS szoftver a következőkre oszlik:

Különleges.

Az általános szoftvert számítógépes eszközökkel szállítjuk. Speciális szoftvert fejlesztenek ki egy adott APCS létrehozásakor, és szoftvert tartalmaz

gramm, amely megvalósítja információs és vezérlési funkcióit.

A szoftver matematikai szoftver (MO) alapján készült. Az MO matematikai módszerek, modellek és algoritmusok összessége a problémák megoldásához és az információ feldolgozásához számítógépes technológia segítségével.

Az APCS információs és vezérlési funkcióinak megvalósításához egy speciális MO -t hoznak létre, amely a következőket tartalmazza:

Algoritmus információk gyűjtésére, feldolgozására és bemutatására;

Vezérlő algoritmusok a megfelelő vezérlő objektumok matematikai modelljeivel;

Helyi automatizálási algoritmusok.

Az APCS -en belül és a külső környezettel folytatott minden interakció az információcsere különböző formáit jelenti; adatok és dokumentumok szükségesek annak biztosításához, hogy az APCS működése során minden funkcióját végrehajtsák.

Az információcsere szabályai és maga az APCS -ben keringő információ képezik az APCS információs támogatását.

Az APCS szervezeti támogatása a rendszer funkcionális, műszaki és szervezeti felépítéseinek leírása, az üzemeltető személyzetre vonatkozó utasítások és előírások, amelyek biztosítják az APCS meghatározott működését.

Az automatizált folyamatvezérlő rendszer kezelő személyzete a TOU-t irányító technológusok-üzemeltetők, az automatizált folyamatvezérlő rendszer működését biztosító kezelő személyzet (számítógépkezelők, programozók, a CTS berendezéseinek szervizelésére szolgáló személyzet).

Az automatizált folyamatvezérlő rendszer kezelő személyzete a vezérlőkörben vagy azon kívül dolgozhat. Amikor egy vezérlőkörben dolgozik, az OP végrehajtja az összes vezérlési funkciót vagy azok egy részét,

Ha a kezelő személyzet a vezérlőhurkon kívül dolgozik, akkor az APCS -t üzemmódba állítja, és ellenőrzi annak betartását. Ebben az esetben a CTS összetételétől függően az APCS két módban működhet:

Kombinált (felügyelő);

A közvetlen digitális vezérlés módjában, amelyben az UVK közvetlenül befolyásolja a működtetőket, megváltoztatva a TOU vezérlési műveleteit.

Az automatizált folyamatvezérlő rendszer létrehozása öt lépésből áll:

1. feladatmeghatározás (TOR);

2. műszaki tervezés (TP);

3. munkatervezet (WP);

4. az automatizált folyamatirányítási rendszer megvalósítása;

5. működésének elemzése.

A TK szakaszában a fő színpad az tervezés előtti kutatómunka(K + F), amelyet általában egy kutatószervezet végez egy ügyfélvállalkozással együtt. A tervezést megelőző kutatómunka fő feladata a technológiai folyamat, mint vezérlő objektum tanulmányozása. Ugyanakkor meghatározzák a TOU működésének minőségének célját és kritériumait, a prototípus objektum műszaki és gazdasági mutatóit, azok kapcsolatát a technológiai mutatókkal; a TOU felépítése, azaz a bemeneti műveletek (beleértve az ellenőrzött és ellenőrizetlen zavaró hatásokat és a vezérlőműveleteket), a kimeneti koordináták és a köztük lévő kapcsolatok; a statika és a dinamika matematikai modelljeinek szerkezete, a paraméterértékek és azok stabilitása (a TOU stacionárius foka); a zavaró hatások statisztikai jellemzői.

A tervezés előtti kutatómunka szakaszában a legtöbb munkaigényes feladat a TOU matematikai modelljeinek megalkotása, amelyeket később felhasználnak a folyamatvezérlő rendszerek szintézisében. A helyi ACS szintetizálásakor általában linearizált dinamikamodelleket használnak az 1. - 2. rendű lineáris differenciálegyenletek formájában késleltetéssel, amelyeket kísérleti vagy számított átmeneti függvények különböző cselekvési csatornák mentén történő feldolgozásával nyernek. A statikus módok optimális szabályozásának problémáinak megoldásához a TOU anyag- és energiamérlegének egyenleteiből kapott végső összefüggéseket, vagy a regressziós egyenletet használjuk. A dinamikus módok optimális szabályozásának problémáiban az anyag- és energiamérleg differenciális formában írt egyenleteiből kapott nemlineáris differenciálegyenleteket használják.

A tervezést megelőző kutatások során az automatikus vezérlőrendszerek elemzési módszereit használják, amelyeket az "Automatikus vezérlés elmélete" tudományágban tanulmányoznak, valamint a matematikai modellek készítésének módszereit, amelyeket az "Objektumok és vezérlőrendszerek modellezése a számítógép".

A tervezés előtti kutatómunka szakaszában kapott eredményeket a szakaszban használják fel az automatizált folyamatvezérlő rendszer előzetes tervezése, amelynek során a következő munkákat végzik:

A kritérium megválasztása és a TOC optimális vezérlési feladatának matematikai megfogalmazása, annak felbontása (ha szükséges) és a globális és helyi optimális vezérlési problémák megoldásának módszereinek megválasztása, amelyek alapján utólag felépül az optimális vezérlési algoritmus;

Az APCS funkcionális és algoritmikus szerkezetének fejlesztése;

Az APCS összes funkciójának végrehajtásához szükséges információmennyiség meghatározása a TOU és VC erőforrások állapotáról (sebesség, memóriakapacitás);

A KTS, elsősorban az UVK előválogatása;

Az APCS műszaki és gazdasági hatékonyságának előzetes számítása. Ennek a szakasznak a munkái között a központi helyet a probléma matematikai megfogalmazása foglalja el.

chi a TOU optimális szabályozása.

Ennek a szakasznak a többi feladata (kivéve a műszaki és gazdasági hatékonyság kiszámítását) az APCS szisztémás szintéziséhez kapcsolódik, amelyben széles körben használják az analógiák módszerét. A különböző bonyolultságú TOU -k automatizált folyamatvezérlő rendszereinek fejlesztésében szerzett tapasztalatok lehetővé teszik számunkra, hogy számos funkció és algoritmus fejlesztését a tudományos munkák kategóriájából a tervezés által végrehajtott műszaki kategóriába helyezzük át. Ezek közé tartozik számos információs funkció (kezdeti információk elsődleges feldolgozása, TEP kiszámítása, integráció és átlagolás stb.), Valamint az APCS -ben programszerűen megvalósított helyi automatizálási rendszerek tipikus funkciói (jelzés, vészhelyzeti blokkolás, vezérlés a modelltörvények használatával) az NCU stb.).

Az APCS előzetes tervezésének utolsó szakasza a műszaki és gazdasági hatékonyság előzetes számítása a fejlesztendő rendszer. Ezt a közgazdaságtan szakemberei végzik, de a rájuk vonatkozó kezdeti adatokat az automatizálás szakembereinek kell elkészíteniük, ezért néhány kulcsfontosságú pontot figyelembe veszünk.

Az APCS gazdasági hatékonyságának fő mutatója a végrehajtás éves gazdasági hatása, amelyet a képlet számít

NS= (VAL VEL 2 - S 2) - (C 1 - S 1) - En(K 2 - K 1) ,

ahol C1és C2- a termékek éves értékesítése nagykereskedelmi árakon az APCS végrehajtása előtt és után, ezer rubel; S1és S2- a termelési költségek a rendszer bevezetése előtt és után, ezer rubel; K1és K2- az ATC beruházási költségei az APCS üzembe helyezése előtt és után, ezer rubel; En- szabványos iparági hatékonysági együttható az automatizálásba és a számítógépes berendezésekbe történő tőkebefektetésekben, dörzsölje / dörzsölje.

Az automatizálási rendszerek gazdasági hatékonyságának fő forrásai a vegyi anyagok technológiai folyamatokáltalában növekszik a termékek értékesítési volumene és (vagy) csökken a költsége. E gazdasági mutatók javulását leggyakrabban úgy érik el, hogy csökkentik a nyersanyagok, anyagok és energia termelési egységre jutó fogyasztását az optimális technológiai rendszer pontosabb fenntartása miatt.

a termék minősége (minőség és ennek megfelelően az ár), a berendezések termelékenységének növekedése azáltal, hogy csökkenti a munkaidő -veszteséget a menedzsment hibái által okozott nem tervezett folyamatok leállása miatt, stb. az automatizálási rendszer használatának köszönhetően.

Például, ha egy helyi automatizálási rendszer használatakor egy technológiai egység átlagosan a tervezett munkaidő 20% -ában tétlenkedik, amelynek 1/4-ét a kezelő személyzet hibái okozzák a vészhelyzet előtti helyzetek időben történő észlelése miatt, akkor a termelési helyzetek előrejelzését és elemzését megvalósító automatizált folyamatvezérlő rendszer használata kiküszöbölheti ezeket a veszteségeket. Ekkor a gyártott termékek fizikai értelemben vett mennyisége 5%-kal nő, ami az értékesítés mennyiségének növekedéséhez és a termelési költségek csökkenéséhez vezet.

A vegyszergyártás automatizálásában felhalmozott tapasztalatok azt mutatták, hogy a gazdasági hatékonyság tartalékai, amelyek a technológiai folyamatok automatizálása miatt használhatók fel, általában 0,5-6%között mozognak. Sőt, minél jobban fejlett a technológia, általában kevesebb tartalék van.

Azonban nem minden azonosított (potenciális) gazdasági hatékonysági tartalék használható fel az APCS végrehajtása után. A tényleges hatékonyság a potenciálisnál alacsonyabbnak bizonyul az APCS tökéletlensége miatt, ami különösen a TOC matematikai modelljének hiányos megfelelőségében nyilvánul meg, amely szerint az optimális módot számítják ki. az objektum kimeneti koordinátáinak mérése, amelyek szintén befolyásolják az optimális mód meghatározásának pontosságát, a hardver és a szoftver elemeinek meghibásodásaiban, amelyek miatt csökken az egyes funkciók és az APCS egészének teljesítménye, stb. A valódi hatás általában a potenciál 25-75% -a között mozog, és általában minél nagyobb a potenciális hatás, annál kevésbé valósul meg. Az APCS műszaki és gazdasági hatékonyságának fő mutatója a rendszer megtérülési ideje, amelyet a képlet határoz meg

= K 2 - K 1 .

(C 2 - S 2) - (C 1 - S 1)

Ez nem lehet több, mint a szabvány, amely a vegyiparban 3

Az automatizált folyamatvezérlő rendszer létrehozásának első szakaszának utolsó szakasza a rendszer tervezéséhez szükséges műszaki előírások kidolgozása, amelyeknek tartalmazniuk kell a funkciók teljes listáját, egy megvalósíthatósági tanulmányt az automatizált folyamatirányítási rendszer kifejlesztésének megvalósíthatóságáról. , a kutatás és fejlesztés listája és hatóköre, valamint a rendszer létrehozásának ütemterve.

Az atipikus APCS kifejlesztésekor az első szakasz a teljes munkaintenzitás mintegy 25% -át teszi ki, ebből 15% a tervezést megelőző kutatás és fejlesztés. Egy automatizált folyamatvezérlő rendszer replikálásakor az első szakasz kizárható vagy jelentősen csökkenthető.

Az atipikus APCS létrehozásának következő szakasza a fejlesztés műszaki projekt, amelynek során a követelményeknek megfelelő főbb műszaki megoldások születnek

Műszaki adatok. A munkát ebben a szakaszban egy kutató és tervező szervezet végzi.

A K + F fő tartalma a tervezés előtti K + F fejlesztése és elmélyítése, különösen a matematikai modellek finomítása és az optimális vezérlési problémák megfogalmazása, számítógépes szimulációval történő ellenőrzés a legtöbb megvalósításhoz kiválasztott algoritmusok működőképességéről és hatékonyságáról a folyamatirányítási rendszer fontos információi és vezérlési funkciói. Meghatározzák a rendszer funkcionális és algoritmikus szerkezetét, kidolgozzák a funkciók és az algoritmusok közötti információs kapcsolatokat, és kidolgozzák a folyamatirányító rendszer szervezeti felépítését.

A TP szakasz nagyon fontos és időigényes szakasza a rendszer speciális szoftverének kifejlesztése. A rendelkezésre álló becslések szerint a speciális szoftverek létrehozásának munkaintenzitása megközelítette a tervezés előtti kutatás és fejlesztés teljes mennyiségét, és elérte az automatizált folyamatvezérlő rendszer létrehozásához szükséges összes munkaerőköltség 15% -át.

A TP szakaszban végül kiválasztják a CTS összetételét, és számításokat végeznek az APCS és a rendszer egészének legfontosabb funkcióinak megvalósításának megbízhatóságának felmérésére. A tervezéssel járó teljes munkaerőköltség az automatizált folyamatvezérlő rendszer létrehozásának költségeinek körülbelül 30% -a.

Az APCS megvalósításának szakaszában telepítési és üzembe helyezési munkákat végeznek, amelyek sorrendjét és tartalmát a megfelelő tanfolyamon tanulmányozzák. A munkaerőköltségek ebben a szakaszban az összes rendszerköltség mintegy 30% -át teszik ki.

Az APCS prototípusainak kifejlesztésekor, amelyeket ugyanazon TOU -típuson tovább kell replikálni, fontos elemezni a rendszer működését, amelynek során ellenőrizni kell a létrehozása során hozott döntések hatékonyságát, valamint a tényleges műszaki és gazdasági hatékonyságot. az APCS meghatározva.

Bármilyen vegyi anyag előállítása három fő műveletből áll

1. nyersanyagok előkészítése;

2. a tényleges kémiai átalakulás;

3. a céltermékek kiosztása.

Ez a műveletsor egyetlen komplex kémiai technológiai rendszerben (CTS) szerepel.

A modern vegyipari vállalkozás, üzem vagy kombájn nagyszabású rendszerként nagyszámú, egymással összekapcsolt alrendszerből áll, amelyek között alárendeltségi kapcsolatok vannak hierarchikus szerkezetek három fő szakaszával.

A vegyipari vállalkozás minden alrendszere egy vegyipar-technológiai rendszer és egy automatikus vezérlőrendszer kombinációja, amelyek összességükben járnak el egy adott termék vagy köztes termék beszerzése érdekében.

A szabályozott objektum szerkezeti diagramjai

⎧

xv(u)⎨

xv(z)

A technológiai vezérlőrendszerek tervezésének egyik szakasza

⎫ folyamatok - szerkezetválasztás

⎪

méter szabályozók. És a rendszer felépítése

Rizs. 1.1. A szabályozás tárgyának szerkezeti diagramja.

folyamat, mint a szabályozás tárgya.

témák és paraméterek szabályozók határozzák meg a tulajdonságai technológiai

Bármely technológiai folyamatot, mint szabályozás tárgyát (1.1. Ábra), a következő fő változócsoportok jellemzik:

1. A folyamat állapotát jellemző változók (gyűjteményüket a vektor jelöli y). A szabályozás során ezeket a változókat egy adott szinten kell tartani vagy módosítani kell egy adott törvény szerint. Az állapotváltozók stabilizációs pontossága eltérő lehet, a technológia diktált követelményektől és a vezérlőrendszer képességeitől függően. Általában a vektorban szereplő változók y, közvetlenül mérik, de néha az objektummodell segítségével más közvetlenül mért változókból is kiszámíthatók. Vektor y gyakran ellenőrzött mennyiségek vektorának nevezik.

2. Változók, amelyek megváltoztatásával a vezérlőrendszer befolyásolhatja az objektumot vezérlés céljából. Ezen változók összességét a vektor jelöli xp(vagy u) szabályozói hatások. Általában a szabályozó hatások az anyagáramlás vagy az energiaáramlás fogyasztásának változásai.

3. Változók, amelyek változásai nem kapcsolódnak a szabályozási rendszer hatásához. Ezek a változások tükrözik a külső körülményeknek az irányított objektumra gyakorolt ​​hatását, magának az objektumnak a jellemzőiben bekövetkező változásokat stb. Zavaró hatásoknak nevezik őket, és a vektor jelöli őket xv vagy z... A zavaró hatások vektora viszont két komponensre osztható - az első mérhető, a második nem. A zavaró hatás mérésének képessége lehetővé teszi egy további jel bevezetését a vezérlőrendszerbe, ami javítja a vezérlőrendszer képességeit.

Például egy folyamatos izotermikus kémiai reaktor esetében a szabályozott változók a reakcióelegy hőmérséklete, az áram összetétele a készülék kimeneténél; szabályozó hatások lehetnek a reaktorköpeny gőzáramának változása, a katalizátor áramlási sebességének és a reakciókeverék áramlási sebességének változása; zavaró hatások a nyersanyagok összetételének, a fűtőgőz nyomásának és ha a nyomás változása

Mivel a fűtőgőz könnyen mérhető, az alapanyag összetétele sok esetben alacsony pontossággal vagy nem elég gyorsan mérhető.

A technológiai folyamat elemzése, mint az automatikus vezérlés tárgya, magában foglalja annak statikus és dinamikus tulajdonságainak értékelését minden csatorna esetében a lehetséges vezérlési műveletektől az esetlegesen beállítható paraméterekig, valamint a hasonló jellemzők értékelését a szabályozott kommunikációs csatornákon keresztül változók a zavarvektor komponenseivel. Egy ilyen elemzés során meg kell választani a szabályozási rendszer felépítését, vagyis el kell dönteni, hogy melyik szabályozási befolyás alkalmazásával kell ellenőrizni az egyik vagy másik állapotparamétert. Ennek eredményeképpen sok esetben (semmiképpen sem mindig) lehetőség van a szabályozó hurkok mindegyikének a szabályozott mennyiségekre való kiemelésére, azaz egy hurkos vezérlőrendszerek készletének megszerzésére.

A technológiai folyamat ACP szintézisének fontos eleme az egyhurkos vezérlőrendszer kiszámítása. Ebben az esetben ki kell választani a szerkezetet, és meg kell találni a vezérlők paramétereinek számértékeit. Általában a vezérlőberendezések alábbi tipikus felépítéseit használják (tipikus szabályozási törvények): arányos (P) vezérlő (R (p) = -S1); integrált (I) vezérlő (R (p) = -S0 / p); arányos integrál (PI) szabályozási törvény (R (p) = -S1 -S0 / p) és végül arányos integrál -derivált (PID) törvény (R (p) = -S1 -S0 / p -S2). A rendszer kiszámításakor a legegyszerűbb szabályozási törvény alkalmazásának lehetőségét ellenőrzik, minden alkalommal felmérve a szabályozás minőségét, és ha az nem felel meg a követelményeknek, akkor bonyolultabb törvényekre térnek át, vagy az ún. áramköri módszerek a minőség javítására.

Az automatikus vezérlés elméletében különféle módszereket dolgoztak ki az AKCS kiszámítására adott minőségi kritériumok mellett, valamint módszereket az átmeneti folyamatok minőségének értékelésére az üzem és a vezérlő adott paramétereihez. Ugyanakkor a pontos, sok időt és kézi munkát igénylő módszerekkel együtt olyan megközelítő módszereket dolgoztak ki, amelyek lehetővé teszik a szabályozó működési paramétereinek vagy az átmeneti folyamatok minőségének viszonylag gyors értékelését (Ziegler-Nichols módszer) a szabályozók beállításainak kiszámításához; hozzávetőleges képletek az integrált másodfokú kritérium értékeléséhez, stb.).