Regulácia hlavných parametrov technologického postupu jednotky pri. Riadenie a regulácia hlavných technologických parametrov: prietok, hladina, tlak a teplota

Pre normálnu stabilnú prevádzku energetických blokov JE je potrebné udržiavať niekoľko tepelno -technických parametrov v stanovených medziach. Tieto funkcie sú implementované systémami na automatickú reguláciu parametrov tepelného inžinierstva, na ktorých spoľahlivej, efektívnej a stabilnej prevádzke závisí činnosť pohonnej jednotky ako celku.

Jedna energetická jednotka JE má celkovo asi 150 miestnych automatických riadiacich systémov (regulátorov), z ktorých asi 30-35 možno pripísať najdôležitejším, v prípade ktorých je energetická jednotka spravidla vypnutá ochrany (regulátory hladiny v SG, odvzdušňovači, BRU- СН, tlak v prvom okruhu a pod.), alebo dochádza k poklesu zaťaženia pohonnej jednotky (regulátory hladiny v HPH).

Ručné dlhodobé udržiavanie parametrov je náročné, namáhavé a vyžaduje si určité zručnosti obsluhujúceho personálu. Prevádzka a prevádzková údržba regulátorov na pohonnej jednotke vyžaduje, aby personál poznal základy teórie automatického riadenia, princípy činnosti, zariadenia a hardvéru, na ktorých sú regulátory implementované.

Automatické riadiace systémy sa používajú vtedy, keď je potrebné dlhodobo meniť alebo udržiavať konštantné akékoľvek fyzikálne veličiny, nazývané riadené veličiny (napätie, tlak, hladina, teplota, rýchlosť atď.), Charakterizujúce činnosť stroja, technologický postup alebo dynamika pohybujúceho sa objektu.

Zariadenia, ktoré implementujú tieto funkcie, sa nazývajú automatické regulátory.

Predmetom regulácie je stroj alebo zariadenie, ktorého stanovený prevádzkový režim musí regulátor udržiavať pomocou regulačných orgánov. Kombinácia regulátora a predmetu regulácie sa nazýva automatický regulačný systém.

Automatický riadiaci systém (CAP) založený na zariadení „Kaskad-2“ je vyrobený na základe mikroelektroniky v inštrumentálnom dizajne.

Ako hlavné zdroje informácií boli použité primárne prevodníky typu "Sapphire-22" s prvkami citlivými na napätie, odporovými teplomermi a termočlánkami.

Uvažujme o funkčnom diagrame zapnutia jednotky D07 s vyvážením regulátora na aktuálnu hodnotu parametra (obrázok 2.4).

Samovyvažovanie autoregulátora na aktuálnu hodnotu je založené na zmene referenčného signálu. Keď je spínač v polohe „P“ (manuálny režim), stlačením tlačidiel „B“ (viac) alebo „M“ (menej) sa nastaví regulátor.

Obrázok 2.4 - Štrukturálna schéma samovyvažovanie autoregulátora na aktuálnu hodnotu parametra

Pri polohe prepínača „A“ (automatický režim) sú výstupné príkazy regulačnej jednotky P27 (mínus 24 V) odoslané na vstupy „“ alebo „“, čo spôsobuje zmeny výstupného signálu jednotky D07. Keď je regulátor zapnutý, vplyv riadiacich impulzov bloku P27 na integrátor sa zastaví (normálne zatvorené kontakty relé BVR sa otvoria) a nastavenie regulátora zostane rovnaké ako hodnota technologický parameter v čase zaradenia.

Riadiaci systém reaktora VVER-1000

Úlohy, ktoré má systém riadenia a ochrany NR riešiť:

1. Zabezpečenie zmeny výkonu alebo iného parametra reaktora v požadovanom rozsahu pri požadovaných otáčkach a udržanie výkonu alebo iného parametra na určitej vopred stanovenej úrovni, Preto na zaistenie tejto funkcie sú potrebné špeciálne riadiace a bezpečnostné prvky. Hovorí sa im automatické riadiace orgány (AR).

2. Kompenzácia za zmeny reaktivity jadrového reaktora. Špeciálne orgány KMS vykonávajúce túto úlohu sa nazývajú kompenzačné orgány.

3. Ustanovenie bezpečná práca NR, ktoré sa môže uskutočniť pomocou NR ukončením reakcie štiepenia reťazca, keď núdzové situácie

CPS je navrhnutý:

Na automatickú reguláciu výkonu jadrového reaktora v súlade s výkonom dodávaným TG do siete alebo stabilizáciu výkonu na danej úrovni;

Na spustenie jadrových reaktorov a ich uvedenie do prevádzky v manuálnom režime;

Na kompenzáciu zmien reaktivity v manuálnych a automatický režim;

Núdzová ochrana jadrových zbraní;

Na signalizáciu dôvodov aktivácie AZ;

Na automatické posunutie niektorých signálov AZ;

Na signalizáciu chýb vyskytujúcich sa v riadiacom systéme;

Na signalizáciu polohy OR NR v riadiacej miestnosti a velíne a tiež vyvolanie informácií o polohe každého OR v ICMS IVS EB.

Reaktor je riadený ovplyvňovaním priebehu CRP jadier paliva v jadre.

Vyvinutý CPS NR poskytuje spôsob zavedenia pevných absorbérov vo forme tyčí. Spolu s mechanickými ovládacími prvkami sa do chladiacej kvapaliny primárneho okruhu zavádza roztok kyseliny boritej. Prevádzková kontrola výkonu sa vykonáva mechanickým pohybom výkonných orgánov obsahujúcich tuhý absorbér.

Požiadavky CPS:

1. K elektrickým parametrom a režimom:

CPS je určený na napájanie najmenej z dvoch nezávislých zdrojov energie; v prípade zmiznutia jedného zdroja je prevádzka CPS zachovaná;

Pri dlhšom odpojení parametrov napájania nedochádza k falošnej činnosti núdzovej ochrany (EP) a regulátory sa spontánne nepohybujú;

KMS by mal zabezpečiť výmenu informácií s rôznymi systémami.

2. K spoľahlivosti:

Životnosť CPS nie je kratšia ako 10 rokov;

MTBF pre riadiace funkcie 10 5 hodín;

Koeficient nedostupnosti pre funkcie AZ, vyžadujúci vypnutie jadrového reaktora, nie viac ako 10 -5;

Priemerná doba obnovy je 1 hodina.

3. K zariadeniu:

Zariadenie CPS poskytuje možnosť funkčného overenia, ako aj parametrov CPS pomocou riadiacich prostriedkov počas prípravy na spustenie, pričom jadrový reaktor pracuje bez jeho zastavenia, bez narušenia funkcií systému a prevádzkyschopnosti reaktorového závodu (RU );

Komunikačné linky sú navrhnuté tak, aby požiar v jednej linke neviedol k nemožnosti vykonávať funkcie.

4. K pohonom:

Odstránenie spontánneho pohybu v smere zvyšujúcej sa reaktivity (v prípade poruchy, straty napájania atď.);

Pracovná rýchlosť pohybu 20 ± 2 mm za sekundu;

Čas zavedenia pracovných telies do aktívnej zóny je 1,5 - 4 s;

Čas od vydania signálu AZ do začiatku pohybu je 0,5 s;

Pracovný zdvih regulátora je 3 500 mm.

Zloženie CPS

PTK SGIU-M

PTK AZ-PZ

PTK ARM-ROM-UPZ

Napájanie zariadenia.

Odoslanie dobrej práce do znalostnej základne je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Publikované na http://www.allbest.ru/

Ministerstvo školstva a vedy Ruskej federácie

Pobočka federálneho štátneho rozpočtu vzdelávacia inštitúcia vyššie odborné vzdelanie

„Štátna technická univerzita Samara“ v Syzrane

Katedra „Elektromechanika a priemyselná automatizácia“

Kurzový projekt

v disciplíne „Návrh automatizovaných systémov“

Regulácia technologických parametrov na bloku EOLU AVT-6

Dokončené:

Študent gr. EABZ-401 Golotin K.O.

Začiarknuté:

Čl. učiteľ Shumilov E.A.

Syzran 2014

Úvod

1. Popis inštalácie

3. Výpočty regulátorov

Záver

Úvod

Ropa je človeku známa už od staroveku. Po stáročia sa ropa používa ako terapeutický prostriedok, palivo a osvetľovací materiál. S rozvojom technológie v Rusku sa rozvíjal aj priemysel rafinácie ropy, ktorý zabezpečoval výrobu rôznych ropných produktov z ropy. Ropný priemysel stojí pred obrovskou výzvou: poskytnúť chemickému a petrochemickému priemyslu suroviny a medziprodukty. Surovinami na rozvoj týchto priemyselných odvetví sú zemný plyn a s ním spojený plyn, skvapalnený plyn a jednotlivé uhľovodíkové frakcie. Rafinérie okrem toho začali vyrábať aromatické uhľovodíky, sadze, syntetické mastné kyseliny a alkoholy, ako aj mnoho ďalších produktov. Moderný priemysel rafinácie ropy je neustále v znamení vedeckého a technického vývoja. Hlavné technologické procesy v ropných rafinériách sú: odsoľovanie a dehydratácia ropy v primárnom stupni, katalytické krakovanie, katalytické reformovanie, izomerizácia, hydrogenačná rafinácia ropných destilátov atď. - v sekundárnych a nasledujúcich fázach.

Rozšírené používanie procesov sekundárnej rafinácie ropy zvyšuje požiadavky na prehľadnosť separácie oleja a hlbšie ťažby. Moderné technologické postupy rafinácie ropy sa vyznačujú vysokou produktivitou, vysoké rýchlosti toky a určité hodnoty parametrov, ktorých odchýlka je povolená iba v najmenších medziach.

Moderný svetový trh kladie vysoké nároky na kvalitu ropy a ropných produktov, preto je potrebné kvalitu výrobkov neustále zlepšovať. A to si vyžaduje použitie moderných vysoko presných riadiacich systémov.

Procesy destilácie oleja sa vykonávajú na takzvaných atmosférických rúrkových (AT) a vákuových rúrkových (VT) alebo atmosférických vákuových rúrkových (AVT) inštaláciách.

Na jednotkách AT sa vykonáva plytká destilácia oleja, aby sa získali frakcie paliva (benzín, petrolej, nafta) a vykurovací olej. Jednotky VT sú určené na destiláciu vykurovacieho oleja. Plynový olej, ropné frakcie a decht, ktoré sa na nich získavajú, sa používajú ako suroviny na procesy ich následného (sekundárneho) spracovania na získavanie palív, mazacie oleje, koks, bitúmen a ostatné ropné produkty.

Moderné procesy destilácie ropy sa kombinujú s procesmi dehydratácie a odsoľovania, sekundárnej destilácie a stabilizácie benzínovej frakcie: ELOU-AT, ELOU-AVT atď.

1. Popis inštalácie

Technologický proces v atmosférickom bloku ELOU AVT-6 prebieha nasledovne. Dehydratovaný a demineralizovaný olej v ELOU sa dodatočne zahrieva v tepelných výmenníkoch a privádza sa na separáciu do kolóny s čiastočným dopĺňaním 1. Uhľovodíkový plyn a ľahký benzín opúšťajúce vrchol tejto kolóny sa kondenzujú a ochladzujú v chladiacich jednotkách vzduch a voda a posielajú do spätného toku. nádrž. Časť kondenzátu sa vracia do hornej časti kolóny 1 ako horúci reflux. Odizolovaný olej zo spodnej časti kolóny 1 sa privádza do rúrkovej pece 4, kde sa zahreje na požadovanú teplotu a odošle do atmosférického stĺpca 2. Časť zbaveného oleja z pece 4 sa vracia na dno kolóny 1 ako horúci prúd. Ťažký benzín sa odoberá z hornej časti stĺpca 2 a palivové frakcie 180-220 (230), 220 (230)-280 a 280-350 ° C sa odstránia zboku cez stripovacie kolóny 3. Atmosférický stĺp má okrem akútneho zavlažovania aj dve cirkulačné zavlažovania, ktoré odoberajú teplo pod doskami na odber vzoriek frakcií 180-220 a 220-280 ° C. Prehriata para sa privádza do spodných častí atmosférických a stripovacích kolón na stripovanie ľahkých varných frakcií. Vykurovací olej sa odstráni zo spodnej časti atmosférického stĺpca, ktorý sa odošle do vákuovej destilačnej jednotky.

2. Technologická schéma inštalácie

Na obr. 1 ukazuje schematický diagram jednotky na destiláciu atmosférického oleja jednotky ELOU AVT-6.

1- toppingová kolóna;

2 - atmosférický stĺp;

3 - odizolovacie stĺpce;

4 - atmosférická rúra;

I - olej s ELOU;

II - ľahký benzín;

III- ťažký benzín;

IV - frakcia 180-220;

V - frakcia 220-280;

VI - frakcia 280-350;

VII - vykurovací olej;

IX - vodná para.

3. Výpočet regulátorov

Tabuľka 1 Údaje na výpočet

rafinácia ropy v priemysle elo

Na ovládanie parametrov sa používa trojsmyčkový podriadený riadiaci systém. Blokový diagram takéhoto systému je znázornený na obr.

Pre systém regulácie teploty v atmosférickej rúre:

R1 (s) - prenosová funkcia regulátora otáčok elektromotora;

W11 (s) - funkcia prenosu tyristorového prevodníka;

W12 (s) - prenosová funkcia elektrického motora;

Wos1 (s) - funkcia prenosu snímača rýchlosti;

R2 (s) - prenosová funkcia regulátora spotreby paliva;

W21 (s) - funkcia prenosu čerpadla;

Wос2 (s) - prenosová funkcia snímača spotreby paliva;

R3 (s) - prenosová funkcia regulátora teploty v atmosférickej peci;

W31 (s) - prenosová funkcia atmosférickej pece;

Wos3 (s) - prenosová funkcia snímača teploty atmosférickej pece.

Vylaďme prvú slučku systému riadenia rýchlosti na technické optimum (obr. 3).

Požadovaná prenosová funkcia prvej otvorenej slučky:

Na druhej strane:

Nahradením hodnoty vo vzorci (2) môžete vypočítať prenosovú funkciu regulátora:

Skontrolujme správnosť výpočtov pomocou počítačovej simulácie v Simulinku. Na obrázku 5 je graf prechodového procesu, ktorého parametre zodpovedajú technickému optimu.

Ryža. 4 Schéma modelu systému elektrického pohonu

Ryža. 5 Prechodná časová os

Prenosová funkcia prvej uzavretej slučky:

Druhú slučku systému kontroly spotreby paliva nastavte na technické optimum (obr. 6).

Požadovaná funkcia prenosu druhej otvorenej slučky:

Na druhej strane:

Nahradením hodnoty vo vzorci (4) môžete vypočítať prenosovú funkciu regulátora:

Skontrolujme správnosť výpočtov pomocou počítačovej simulácie v Simulinku. Obrázok 8 ukazuje graf prechodného procesu, ktorého parametre zodpovedajú technickému optimu.

Ryža. 7 Schéma modelu elektrického pohonného systému

Ryža. 8 Prechodná časová os

Prenosová funkcia druhej uzavretej slučky:

Tretiu slučku systému regulácie teploty nastavte na symetrické optimum (obr. 9).

Požadovaná tretia funkcia prenosu s otvorenou slučkou:

Na druhej strane:

Nahradením hodnoty vo vzorci (6) môžete vypočítať prenosovú funkciu regulátora:

Skontrolujme správnosť výpočtov pomocou počítačovej simulácie v Simulinku. Obrázok 11 zobrazuje graf prechodového procesu, ktorého parametre zodpovedajú technickému optimu.

Ryža. 10 Schéma modelu systému elektrického pohonu

Ryža. 11 Prechodná časová os

Záver

Počas tohto semestrálna práca regulátory boli vypočítané pre každú slučku podradeného riadiaceho systému, ktorých správnosť bola skontrolovaná pomocou počítačovej simulácie v Simulinku. Výsledné prechodné grafy sa použili na výpočet prekročenia, času nesúladu, maximálneho času a prechodného času. Vypočítané hodnoty zodpovedajú štandardným hodnotám v závislosti od zvoleného stavu (technické alebo symetrické optimá). Podrobne bol študovaný aj technologický postup v atmosférickom bloku ELOU AVT-6, ktorý sa vyznačuje vysokou produktivitou, vysokými prietokmi a určitými hodnotami parametrov, ktorých odchýlka je povolená iba v najmenších medziach.

Publikované na Allbest.ru

...

Podobné dokumenty

Rafinačné a ropné úlohy chemický priemysel... Vlastnosti vývoja ropného rafinérskeho priemyslu vo svete. Chemická podstata, zloženie a fyzikálne vlastnosti kondenzát ropy a plynu. Priemyselné závody na rafináciu primárneho oleja.

priebeh prednášok pridaný 31. 10. 2012

Význam chemického a petrochemického priemyslu. Priemyselná štruktúra. Poloha chemického a petrochemického priemyslu. Vplyv chemického a petrochemického priemyslu na životné prostredie. Stav techniky a vývojové trendy.

abstrakt, pridané 27.10.2004

Druhy priemyselných závodov. Atmosférická destilačná jednotka zariadenia. Vlastnosti technológie vákuovej destilácie vykurovacieho oleja v olejovej verzii. Priečkové pristávacie kolóny na jasnú frakcionáciu vykurovacieho oleja na výrobu ropných destilátov.

abstrakt, pridané 14. 7. 2008

Štruktúra moskovskej ropnej rafinérie v Kapotnyi: 8 hlavných a 9 pomocných dielní, z toho 48 technologické inštalácie... Údaje o jednotke ELOU-AVT-6. Vývojový diagram jednotky ELOU-AVT na trojité odparenie oleja.

správa z praxe, pridané 19. 7. 2012

Automatizácia chemického priemyslu. Účel a vývoj podrobného návrhu jednotiek pre hydrokrakovanie, regeneráciu katalyzátora a hydrodearomatizáciu nafty. Simulácia systému automatického riadenia. Voľba nástrojov pre automatizáciu.

semestrálny príspevok, pridané 16. 8. 2012

Elementárne zloženie ropy a charakteristika ropných produktov. Zdôvodnenie výberu a popisu technologická schéma atmosférický stĺp. Výpočet destilačných kolón K-1, K-2, rúrkovej pece, výmenníka tepla, kondenzátora a chladničky, výber čerpadla.

semestrálny príspevok pridaný 05/11/2015

Vývoj funkčného a štruktúrneho diagramu automatizovaný systém riadenie procesu atmosférickej destilácie ropy. Rozvoj spojení a prepojení. Softvérová a matematická podpora systému. Platba ekonomický efekt od zavedenia ACS.

práca, pridané 08/11/2011

História podniku JSC ANK „Bashneft“. Povinnosti majstra pre prístrojové a automatizačné zariadenia. Technologický proces úpravy ropných polí. Jeho regulácia pomocou primárnych senzorov a akčných členov.

správa z praxe, pridané 9. 9. 2012

Náprava binárne zmesi... Inštalácia atmosférickej destilácie ropy. Návrh jednotky a technologický postup. Riadenie a regulácia úrovne separácie fázy olej / voda v elektrickom dehydratátore. Vývoj funkčného diagramu automatizácie zariadení.

semestrálny príspevok pridaný 1. 7. 2015

Proces destilácie primárneho oleja, jeho schéma, hlavné etapy, špecifické vlastnosti. Hlavné faktory, ktoré určujú výťažok a kvalitu produktov primárnej destilácie ropy. Inštalácia s dvojitým odparovaním oleja, výstup produktov primárnej destilácie.

Medzi hlavné technologické parametre, ktoré podliehajú kontrole a regulácii v chemických technologických procesoch, patria prietok, hladina, tlak, teplota, hodnota pH a ukazovatele kvality (koncentrácia, hustota, viskozita atď.) * [Základy merania týchto parametrov, zariadenia na automatické ovládanie a výkonné zariadenia sa študujú v kurzoch „Technologické merania a zariadenia“ a „Technické prostriedky automatizácie“. Tu sa berú do úvahy vlastnosti regulácie týchto parametrov s prihliadnutím na statické a dynamické charakteristiky riadiacich kanálov, riadiacich zariadení a automatizačného zariadenia a sú uvedené príklady najbežnejších riadiacich systémov pre niektoré parametre.] Riadenie toku. Potreba riadenia toku vzniká pri automatizácii takmer akéhokoľvek kontinuálneho procesu. Prietoky ACP určené na stabilizáciu rušenia v materiálové toky, sú neoddeliteľnou súčasťou systémov automatizácie procesov s otvorenou slučkou. Prietokové rýchlosti ACP sa často používajú ako vnútorné obvody v kaskádových riadiacich systémoch pre iné parametre. Na zaistenie daného zloženia zmesi alebo na udržanie rovnováhy materiálu a tepla v zariadení sa používajú systémy na reguláciu pomeru prietokov niekoľkých látok v jednokruhových alebo kaskádových AKT.

Systémy riadenia toku sa vyznačujú dvoma vlastnosťami: nízka zotrvačnosť samotného riadiaceho objektu; prítomnosť vysokofrekvenčných komponentov v signáli zmeny prietoku spôsobeného tlakovými pulzáciami v potrubí (tieto sú spôsobené prevádzkou čerpadiel alebo kompresorov alebo náhodnými fluktuáciami prietoku, keď je prietok obmedzovaný obmedzovacím zariadením).

Na obr. 2.1 je schematický diagram objektu pri regulácii prietoku. Obvykle je takýmto objektom časť potrubia medzi bodom merania prietoku (napríklad miestom inštalácie obmedzovacieho zariadenia) 1 ) a regulačný orgán 2. Dĺžka tejto sekcie je určená pravidlami pre inštaláciu obmedzujúcich zariadení a regulačných orgánov a je spravidla niekoľko metrov. Dynamika kanála „tok látky cez ventil - tok látky cez prietokomer“ je približne opísaná neperiodickým spojením prvého rádu s čistým oneskorením. Čistý čas oneskorenia je zvyčajne

Ryža. 2.1. Schematický diagram objektu pri regulácii prietoku: / - prietokomer; 2 - ovládací ventil

nastaví zlomok sekundy pre plyn a niekoľko sekúnd pre kvapalinu; hodnota časovej konštanty je niekoľko sekúnd.

Vzhľadom na nízku zotrvačnosť regulovaného objektu sú na výber automatizačných nástrojov a metód na výpočet AKT kladené špeciálne požiadavky. Najmä v priemyselných závodoch je zotrvačnosť obvodov na reguláciu toku a regulačných obvodov úmerná zotrvačnosti objektu a malo by sa to vziať do úvahy pri výpočte riadiacich systémov.

Približný odhad čistého oneskorenia a časových konštánt jednotlivých obvodových prvkov ukazuje (obr. 2.2), že moderné zosilňovače primárneho toku, postavené na princípe dynamickej kompenzácie, možno považovať za zosilňujúce spoje. Ovládač je aproximovaný aperiodickým spojením prvého rádu, ktorého časová konštanta je niekoľko sekúnd, a výkon pohonu sa pri použití polohovadiel výrazne zvyšuje. Impulzné vedenia spájajúce riadiace a regulačné prostriedky sú aproximované aperiodickým spojením prvého rádu s čistým oneskorením, ktorého parametre sú určené dĺžkou riadka a ležia v priebehu niekoľkých sekúnd. Pri veľkých vzdialenostiach medzi prvkami obvodu je potrebné nainštalovať ďalšie výkonové zosilňovače pozdĺž dĺžky impulzného vedenia.

Vzhľadom na nízku zotrvačnosť objektu môže byť pracovná frekvencia vyššia ako maximálna, čo obmedzuje oblasť normálnej prevádzky priemyselného regulátora, v rámci ktorej sa implementujú štandardné zákony regulácie. Mimo tejto oblasti sa dynamické charakteristiky regulátorov líšia od štandardných, čo si vyžaduje zavedenie korekcií pre prevádzkové nastavenia s prihliadnutím na aktuálne regulačné zákony.

Ryža. 2.2. Blokový diagram systému riadenia prietoku:

1 - objekt; 2 - snímač primárneho prietoku; 3 - regulátor; 4 - impulzné čiary; 5 - výkonné zariadenie

Voľba regulačných zákonov je zvyčajne diktovaná požadovanou kvalitou prechodných procesov. PI regulátory sa používajú na reguláciu prietoku bez statickej chyby v jednokruhových ACP. Ak je prietok ACP vnútornou slučkou v kaskádovom riadiacom systéme, znova

Ryža. 2.3. Schémy riadenia toku po odstredivke a) a piest ( b) čerpadlá:

/ - prietokomer; 2 - ovládací ventil; 3- regulátor; 4 - čerpadlo

Regulátor prietoku môže implementovať P-zákon regulácie. V prítomnosti vysokofrekvenčného šumu v signáli toku môže použitie regulátorov s diferenciálnymi komponentmi v zákone riadenia bez predbežného vyhladenia signálu viesť k nestabilnej prevádzke systému. V priemyselných systémoch riadenia toku sa preto neodporúča používať regulátory PD alebo PID.

V systémoch riadenia prietoku sa používa jeden z troch spôsobov zmeny prietoku:

škrtenie toku látky cez regulačné teleso inštalované na potrubí (ventil, brána, klapka);

zmena tlaku v potrubí pomocou regulovaného zdroja energie (napríklad zmena počtu otáčok motora čerpadla alebo uhla natočenia lopatiek ventilátora);

bypas, teda prenos prebytočnej látky z hlavného potrubia na obtokové vedenie.

Regulácia prietoku za odstredivým čerpadlom sa vykonáva regulačným ventilom inštalovaným na výtlačnom potrubí (obr. 2.3, a). Ak sa na čerpanie kvapaliny používa piestové čerpadlo, použitie takého ACP je neprijateľné, pretože keď regulátor funguje, ventil sa môže úplne zatvoriť, čo povedie k prasknutiu potrubia (alebo k nárastu, ak je ventil nainštalovaný pri nasávaní čerpadla). V tomto prípade sa na ovládanie prietoku používa prietokový obtok (obr. 2.3, b).

Regulácia prietoku sypkých látok sa vykonáva zmenou stupňa otvorenia regulačného ventilu na výstupe zo zásobníka (obr. 2.4, a) alebo zmenou rýchlosti dopravného pásu (obr. 2.4, b). V tomto prípade môže vážiace zariadenie slúžiť ako prietokomer, ktorý určuje hmotnosť materiálu na dopravnom páse.

Regulácia pomeru nákladov dve látky sa môžu uskutočniť v jednej z troch schém opísaných nižšie.

1. Pri nešpecifikovanej celkovej produktivite je spotreba jednej látky (obr. 2.5, a) G 1 , nazývaný „pán“, sa môže ľubovoľne meniť; druhá látka sa dodáva v konštantnom pomere o s prvým, aby bol tok „otrokov“ yG 1 .

Ryža. 2.4. Schémy riadenia toku sypkých materiálov:

a - zmena stupňa otvorenia regulačnej klapky; b - zmena rýchlosti dopravníka; / - bunker; 2 - dopravník; 3 - regulátor; 4 - regulačný tlmič; 5 - elektrický motor

Niekedy sa namiesto regulátora pomeru používa pomerové relé a konvenčný regulátor pre jednu premennú (obr. 2.5.6). Reléový výstup 6, nastavenie určeného pomeru pomeru y, je dodávaný vo forme úlohy do regulátora 5, ktorý zaisťuje udržiavanie prietoku "slave".

Pri danom „vedúcom“ prietoku sa okrem pomerov ACP používa aj ACP „vedúceho“ prietoku (obr. 2.5, c). Pri takejto schéme v prípade zmeny úlohy na spotrebu G\ spotreba sa automaticky zmení G% (v danom pomere s Gi).

ACP pomeru prietoku je vnútorná slučka v kaskádovom riadiacom systéme tretieho technologického parametra o(napríklad teplota v zariadení). O

Ryža. 2.5. Schémy regulácie prietoku:

a, b- s nevyrovnaným celkovým zaťažením; v- pri danom celkovom zaťažení; G- pri danom celkovom zaťažení a korekcii koeficientu pomeru tretím parametrom; ", 2 - prietokomery; 3 - regulátor pomeru; 4, 7 - regulačné ventily; 5 - regulátor prietoku; 6 - pomerové relé; 8 - regulátor teploty; 9 - obmedzujúce zariadenie

koeficient nastaveného pomeru je nastavený externým regulátorom v závislosti od tohto parametra tak, že Gi= r{ r) G\ (Obr. 2,5, d). Ako je uvedené vyššie, zvláštnosťou nastavenia kaskádových AKT je, že obmedzenie Hrn ^ Yar ^ Yarv je stanovené v úlohe vnútorného regulátora. Pre pomer prietoku ACP to zodpovedá obmedzeniu Yh ^ y ^ Yb- Ak výstupný signál externého regulátora prekročí [dg pH, x pv], potom odkaz na regulátor pomeru zostane na maximálnej prípustnej hodnote. o(t.j. Yh alebo Yb) -kontrola úrovne. Úroveň je nepriamym ukazovateľom hydrodynamickej rovnováhy v zariadení. Stabilita hladiny naznačuje dodržiavanie materiálovej bilancie, keď je prítok kvapaliny rovnaký ako odtok a rýchlosť zmeny hladiny je nulová. Je potrebné poznamenať, že „prítok“ a „odtok“ sú tu všeobecné pojmy. V najjednoduchšom prípade, keď v zariadení nedochádza k fázovým transformáciám (kolektory, medziľahlé nádrže, reaktory v kvapalnej fáze), je prítok rovný prietoku kvapaliny dodávanej do zariadenia a odtok sa rovná prietoku rýchlosť kvapaliny odobratej zo zariadenia. V zložitejších procesoch sprevádzaných zmenou fázového stavu látok je hladina charakteristická nielen pre hydraulické, ale aj pre tepelné a prenosové procesy a prítok a odtok zohľadňujú fázové transformácie látok. Takéto procesy prebiehajú vo výparníkoch, kondenzátoroch, odparovačoch, destilačných kolónach atď.

Vo všeobecnom prípade je zmena hladiny opísaná pomocou tvarovej rovnice

(2.1)

kde S je plocha horizontálnej (voľnej) časti zariadenia; G B x,

V závislosti od požadovanej presnosti udržiavania úrovne sa používa jedna z nasledujúcich dvoch metód ovládania:

Ryža. 2.6. Príklad obvodu na riadenie polohy:

/ - čerpadlo; 2 - zariadenie; 3 - ukazovateľ hladiny; 4 - regulátor hladiny; 5,6 - regulačné ventily

1) polohový ovládač, v ktorom je hladina v zariadení udržiavaná v stanovených, pomerne širokých medziach: L„^ L^. L B . Takéto riadiace systémy sú inštalované na zberačoch kvapalín alebo medziľahlých nádržiach.

Ryža. 2.7. Obvody na kontinuálne ovládanie hladiny:

a- nariadenie „o prítoku“; b- regulácia „na odtoku“; v- kaskádové AKT; / - regulátor hladiny; 2 - ovládací ventil; 3, 4 - prietokomery; 5 -stupňový regulátor

(obr. 2.6). Keď sa dosiahne limitná hodnota hladiny, prietok sa automaticky prepne do rezervnej nádrže;

2) kontinuálna regulácia, ktorá zaisťuje stabilizáciu hladiny na danej hodnote, t.j. L = L°.

Zvlášť vysoké požiadavky sú kladené na presnosť regulácie hladiny v tepelných výmenníkoch, v ktorých hladina kvapaliny výrazne ovplyvňuje tepelné procesy. Napríklad v parných výmenníkoch tepla určuje hladina kondenzátu skutočnú plochu prenosu tepla. V takýchto ACP sa PI regulátory používajú na ovládanie úrovne bez statickej chyby. Regulátory P sa používajú iba v prípadoch, keď sa nevyžaduje vysoká kontrola kvality a poruchy v systéme nemajú konštantnú súčasť, čo môže viesť k akumulácii statických chýb.

Pri absencii fázových transformácií v zariadení je hladina v ňom regulovaná jedným z troch spôsobov:

zmenou prietoku kvapaliny na vstupe do zariadenia (regulácia „na prítoku“, obr. 2.7, a);

zmena prietoku kvapaliny na výstupe zo zariadenia (regulácia „na odtoku“, obr. 2.7.6);

regulácia pomeru prietokov kvapaliny na vstupe a výstupe z prístroja s korekciou hladiny (kaskáda ACP, obr. 2.7, c); vypnutie opravného obvodu môže viesť k akumulácii chýb počas kontroly hladiny, pretože v dôsledku nevyhnutných chýb pri nastavovaní regulátora pomeru nebudú prietoky kvapaliny na vstupe a výstupe z prístroja presne rovnaké ako u každého iné a vzhľadom na integrujúce vlastnosti objektu [pozri. rovnica (2.1)] hladina v prístroji sa bude neustále zvyšovať (alebo znižovať).

V prípade, že sú hydrodynamické procesy v zariadení sprevádzané fázovými transformáciami, je možné úroveň regulovať zmenou prívodu chladiacej kvapaliny (alebo chladiacej kvapaliny), ako je znázornené na obr. 2.8. V takýchto zariadeniach je hladina prepojená s inými parametrami (napríklad s tlakom), preto je výber metódy na reguláciu hladiny v každom konkrétnom prípade

Ryža. 2.8. Riadiaci obvod hladiny výparníka:

1 - výparník; 2 - regulátor hladiny; 3 - ovládací ventil

Ryža. 2.9. Ovládanie úrovne fluidného lôžka:

a- odstránenie granulovaného materiálu; b - zmena spotreby plynu; 1 - prístroje s fluidným lôžkom; 2 - regulátor hladiny; 3 - regulačný orgán

V tomto prípade sa musí vykonať s prihliadnutím na zostávajúce regulačné slučky.

Regulácia tlaku. Tlak je indikátorom pomeru prietokov plynnej fázy na vstupe do zariadenia a na výstupe z neho. Stálosť tlaku svedčí o dodržaní materiálovej bilancie v plynnej fáze. Tlak (alebo vákuum) v technologickej jednotke sa spravidla stabilizuje v akomkoľvek zariadení a v celom systéme sa nastavuje v súlade s hydraulickým odporom potrubia a zariadenia. Napríklad vo viacplášťovom výparníku (obr. 2.10) je vákuum v poslednom výparníku stabilizované. Vo zvyšku zariadenia, ak nedochádza k poruchám, dôjde k zriedeniu, ktoré je určené z podmienok materiálových a tepelných bilancií s prihliadnutím na hydraulický odpor technologickej linky.

V prípadoch, keď tlak významne ovplyvňuje kinetiku procesu, je systém stabilizácie tlaku poskytovaný v oddelených zariadeniach. Príkladom je rektifikačný proces, pri ktorom krivka fázovej rovnováhy výrazne závisí od tlaku. Navyše, pri regulácii procesu binárnej nápravy je to často ako nepriame

indikátor zloženia zmesi, používa sa jej bod varu, ktorý je jedinečne spojený so zložením iba pri konštantnom tlaku. Preto sú v kolónach destilácie produktu spravidla k dispozícii špeciálne systémy na stabilizáciu tlaku (obr. 2.11).

Rovnica materiálovej bilancie zariadenia pre plynovú fázu je zapísaná v tvare:

kde V. - objem zariadenia; 0 V x a (Svykh je prietok plynu dodávaný do zariadenia a vypúšťaný z neho; G 0 e je hmotnosť plynu generovaného (alebo spotrebovaného) “v zariadení za jednotku času.

Ako je zrejmé z porovnania rovníc (2.1) a (2.2), metódy kontroly tlaku sú podobné metódam regulácie hladiny. V príkladoch vyššie uvažovaného tlakového ACP sa zvolí prietok nekondenzovaných plynov odvádzaných z hornej časti kolóny (tj G Bb ix, obr. 2.11) a prietok chladiacej vody do barometrického kondenzátora, čo ovplyvňuje rýchlosť kondenzácie sekundárnej pary (t t.j. na G 0 6, obr. 2.10).

Zvláštne miesto medzi systémami riadenia tlaku zaujímajú systémy na reguláciu poklesu tlaku v zariadení, ktoré charakterizujú hydrodynamický režim, ktorý výrazne ovplyvňuje priebeh procesu. Príklady takýchto zariadení sú plnené kolóny (obrázok 2.12, a), zariadenia s fluidným lôžkom (obrázok 2.12.6) atď.

Regulácia teploty. Teplota je indikátorom termodynamického stavu systému a používa sa ako a

Ryža. 2.10. Vákuová regulácia vo viacplášťovom výparníku:

1,2 - výparníky; 3 - barometrický kondenzátor; 4 - regulátor zriedenia; 5 - ovládací ventil

Ryža. 2.11. Tlak ACP v destilačnej kolóne:

/ - Stĺpec; 2 - spätný chladič; 3 - refluxná kapacita; 4 - regulátor tlaku; 5 - regulačný ventil

Ryža. 2.12. Obvod riadenia diferenčného tlaku: a- v stĺpcovom zariadení s náplňou; b - v zariadení s fluidným lôžkom; / - prístroje; 2 - regulátor diferenčného tlaku; 3 - ovládací ventil

cestovná súradnica pri regulácii tepelných procesov. Dynamické charakteristiky predmetov v systémoch regulácie teploty závisia od fyzikálnochemických parametrov procesu a konštrukcie zariadenia. Preto nie je možné formulovať všeobecné odporúčania pre výber teploty ACP a je potrebná analýza každého konkrétneho procesu.

Medzi všeobecné vlastnosti teploty ACP patrí značná zotrvačnosť tepelných procesov a priemyselné snímače teploty. Jednou z hlavných úloh pri navrhovaní systémov regulácie teploty je preto zníženie zotrvačnosti senzorov.

Zoberme si napríklad dynamické charakteristiky teplomera v ochrannom puzdre (obr. 2.13, a). Štruktúrny diagram teplomera môže byť reprezentovaný ako sériové pripojenie štyroch tepelných kapacít (obr. 2.13.6): ochranný kryt 1, vzduchová medzera 2, steny teplomera 3 a skutočnú pracovnú tekutinu 4. Ak zanedbáme tepelný odpor každej vrstvy, potom všetky prvky možno aproximovať aperiodickými väzbami 1. rádu, ktorých rovnice majú tvar:

M /- hmotnosť krytu, vzduchovej medzery, steny a kvapaliny; c P j - špecifické tepelné kapacity; al, a.ts- koeficienty prestupu tepla; ^ l. Hz- povrchy prenášajúce teplo.

Ako je zrejmé z rovníc (2.3), hlavné smery na zníženie zotrvačnosti teplotných senzorov sú:

zvýšenie koeficientov prenosu tepla z média na kryt v dôsledku správneho výberu miesta inštalácie snímača; v tomto prípade by mala byť rýchlosť pohybu média maximálna; za rovnakých okolností je výhodnejšie inštalovať teplomery do kvapalnej fázy (v porovnaní s plynnou), do kondenzačnej pary (v porovnaní s kondenzátom) atď .;

zníženie tepelného odporu a tepelnej kapacity ochranného krytu v dôsledku výberu jeho materiálu a hrúbky;

zníženie časovej konštanty vzduchovej medzery v dôsledku použitia plnív (kvapalné, kovové hobliny); pre termoelektrické meniče (termočlánky) je pracovný spoj spájkovaný s ochranným krytom;

výber typu primárneho prevodníka; Napríklad pri výbere odporového teplomera, termočlánku alebo teplomera s meradlom je potrebné vziať do úvahy, že termočlánok vo verzii s nízkou zotrvačnou hmotnosťou má najmenšiu zotrvačnú hmotnosť a manometrický teplomer má najväčšiu zotrvačnosť. Regulácia pH. Riadiace systémy PH možno rozdeliť na dva typy v závislosti od požadovanej presnosti riadenia. Ak je rýchlosť zmeny pH malá a prípustné limity jej fluktuácií sú dostatočne široké, použijú sa systémy polohovej kontroly, ktoré udržujú pH v stanovených medziach: pH H sgpH

Spoločným znakom predmetov počas regulácie pH je nelinearita ich statických charakteristík spojená s nelineárnou závislosťou pH od spotreby činidiel. Na obr. 2.14 ukazuje titračnú krivku charakterizujúcu

Ryža. 2.13. Základné (a) a štrukturálne b) obvody teplomera: 1 - ochranné puzdro; 2 - vzduchová medzera; 3 - stena teplomera; 4 - pracovná tekutina

Ryža. 2.14. Závislosť hodnoty pH na spotrebe činidla

pH verzus spotreba kyseliny G\. Pre rôzne prednastavené hodnoty pH možno na tejto krivke rozlíšiť tri charakteristické sekcie: prvý (priemerný), ktorý sa týka takmer neutrálneho média, je blízky lineárnemu a je charakterizovaný veľmi veľkým zosilňovacím faktorom; druhá a tretia časť, týkajúce sa silne zásaditých alebo kyslých médií, majú najväčšie zakrivenie.

V prvej časti sa objekt vo svojej statickej charakteristike blíži k reléovému prvku. V praxi to znamená, že pri výpočte lineárnej ACP je zisk regulátora taký malý, že presahuje prevádzkové nastavenia priemyselných regulátorov. Pretože skutočná neutralizačná reakcia prebieha takmer okamžite, dynamické charakteristiky zariadení sú určené miešacím procesom a v prístrojoch so zmiešavacími zariadeniami sú pomerne presne popísané diferenciálnymi rovnicami 1. rádu s oneskorením. V tomto prípade platí, že čím je časová konštanta zariadenia kratšia, tým je ťažšie zaistiť stabilnú reguláciu procesu, pretože začína pôsobiť zotrvačnosť nástrojov a regulátora a oneskorenie impulzných vedení.

Na zaistenie stabilnej regulácie pH sa používajú špeciálne systémy. Na obr. 2,15, a ukazuje príklad systému regulácie pH s dvoma regulačnými ventilmi. Ventil 1, s veľkým menovitým priemerom, slúži na hrubú reguláciu prietoku a je nastavený na maximálny rozsah variácií výstupného signálu regulátora [NS NS , NS pv ] (Obr. 2.15.6, krivka /). Ventil 2, slúži na presnú reguláciu, je navrhnutý pre nižšiu priepustnosť a je nastavený tak, že keď NS R. = x R. °+<А je úplne otvorený a kedy X p = X v ° -A - úplne uzavretý (krivka 2). Takže

Ryža. 2.15. Príklad systému regulácie pH:

a - funkčný diagram; b - statické vlastnosti ventilov; 1, 2 - ovládací ventil; 3 - regulátor pH

Ryža. 2.16. Kusová lineárna aproximácia statických charakteristík objektu pri regulácii pH.

Ryža. 2.17. Bloková schéma systému regulácie pH s dvoma regulátormi

teda s miernou odchýlkou pH od pH °, keď Xp °-L ^ AHr ^ lgr 0 +) A, stupeň otvorenia ventilu / sa prakticky nemení a reguláciu vykonáva ventil 2. Ak \ NS R.-x p ° | > L, ventil 2 zostáva v koncovej polohe a regulácia sa vykonáva ventilom /.

V druhom a treťom úseku statickej charakteristiky (obr. 2.14) je jeho lineárna aproximácia platná len vo veľmi úzkom rozsahu zmeny pH a v skutočných podmienkach sa môže chyba ovládania spôsobená linearizáciou ukázať ako neprijateľne veľká. V tomto prípade sa presnejšie výsledky získajú po častiach lineárnou aproximáciou (obr. 2.16), v ktorej má linearizovaný objekt premenlivý zisk:

Áno ryža. 2.17 ukazuje blokový diagram takéhoto ACP. V závislosti od nesúladu LRN je zapnutý jeden z regulátorov, upravený na zodpovedajúci zisk objektu.

Regulácia zloženia a parametrov kvality. V procesoch chemickej technológie hrá dôležitú úlohu precízne udržiavanie kvalitatívnych parametrov produktov (zloženie plynnej zmesi, koncentrácia konkrétnej látky v prúde atď.). Tieto parametre sa vyznačujú komplexnosťou merania. V niektorých prípadoch sa na meranie kompozície používa chromatografická metóda. V tomto prípade je výsledok merania známy v diskrétnych časoch, ktoré sú od seba oddelené dobou trvania chromatografického cyklu. Podobná situácia nastáva, keď jediným spôsobom, ako merať kvalitu výrobku, je do určitej miery mechanizovaná analýza vzoriek.

Ryža. 2.18. Blokový diagram parametra kvality produktu ACP:

1 - objekt; 2 - analyzátor kvality; 3 - počítačové zariadenie; 4 - regulátor

Diskrétnosť merania môže viesť k značným dodatočným oneskoreniam a zníženiu presnosti dynamického riadenia. Na zníženie nežiaduceho účinku oneskorenia merania sa používa model na priradenie kvality produktu k premenným, ktoré sa merajú nepretržite. Tento model môže byť celkom jednoduchý; koeficienty modelu sú upresnené porovnaním hodnoty kvalitatívneho parametra z neho vypočítaného a zisteného ako výsledok ďalšej analýzy (algoritmy pre takéto upresnenie sú popísané v oddiele 5.8). Jedným z racionálnych spôsobov regulácie kvality je teda regulácia nepriamym vypočítaným ukazovateľom s upresnením algoritmu na jeho výpočet na základe údajov priamych analýz. Medzi meraniami je možné vypočítať index kvality produktu extrapoláciou predtým nameraných hodnôt.

Bloková schéma systému riadenia parametrov kvality produktu je znázornená na obr. 2.18. Výpočtové zariadenie spravidla nepretržite vypočítava skóre kvality X(t) podľa vzorca

v ktorom prvý výraz odráža závislosť NS z kontinuálne meraných procesných premenných alebo veličín s nimi dynamicky spojených, napríklad derivátov, a z druhých - z výstupu extrapolovacieho filtra.

Na zvýšenie presnosti regulácie zloženia a kvality sa používajú nástroje s automatickým kalibračným zariadením. V tomto prípade riadiaci systém periodicky kalibruje analyzátory kompozícií a upravuje ich charakteristiky.

AUTOMATIZÁCIA ŠTANDARDNÝCH TECHNOLOGICKÝCHPROCESY

2.1. SEKVENCIA VÝBERU AUTOMATIZAČNÉHO SYSTÉMU *

Všeobecná riadiaca úloha technologický proces je obvykle formulovaný ako problém maximalizácie (minimalizácie) určitého kritéria (náklady, spotreba energie, zisk) pri plnení obmedzení technologických parametrov uložených predpismi. Riešenie takého problému pre celý proces ako celok je veľmi namáhavé a niekedy prakticky nemožné kvôli veľkému počtu faktorov ovplyvňujúcich priebeh procesu. Preto je celý proces rozdelený na samostatné sekcie. ktoré sa vyznačujú relatívne malým počtom

, * Táto kapitola pojednáva o najcharakteristickejších črtách regulácie hlavných technologických parametrov a procesov. Na základe rovnice materiálovej a tepelnej bilancie zariadení sú analyzované ako objekty regulácie a je daný výber možností pre riadiace systémy, počnúc najjednoduchším jednokruhovým ACR s postupnou komplikáciou obvodov. V sekciách venovaných automatizácii reaktorov, výmenníkov tepla a rektifikačných kolón, na príklade najjednoduchšieho zariadenia, techniky odvodenia linearizovaných modelov statiky a dynamiky technologických objektov so sústredenými a rozloženými parametrami, ktoré je možné použiť pri výpočte riadiace systémy, je ilustrovaný.

muži. Tieto sekcie sa spravidla zhodujú s dokončenými technologickými etapami, pre ktoré je možné formulovať ich vlastné riadiace čiastkové úlohy, ktoré sú podriadené všeobecnej úlohe riadenia procesu ako celku.

Riadiace úlohy pre jednotlivé etapy sú zvyčajne zamerané na optimalizáciu (v konkrétnom prípade stabilizáciu) technologického parametra alebo kritéria, ktoré je možné ľahko vypočítať z nameraných prevádzkových parametrov (produktivita, koncentrácia produktu, stupeň konverzie, spotreba energie). Optimalizácia kritéria sa vykonáva v medziach technologických predpisov. Na základe problému optimálnej kontroly jednotlivých fáz procesu, úlohy automatického riadenia technologické parametre pre jednotlivé zariadenia.

Dôležitým krokom vo vývoji automatizačného systému je analýza hlavného zariadenia ako objekty regulácie, to znamená identifikácia všetkých základných vstupných a výstupných premenných a analýza statických a dynamických charakteristík kanálov rušenia a regulácie. Počiatočné údaje sú v tomto prípade matematický model procesu a (ako prvé priblíženie) statický model vo forme rovníc rovnováhy materiálu a tepla. Na základe týchto rovníc, berúc do úvahy skutočné prevádzkové podmienky zariadenia, sú všetky významné faktory ovplyvňujúce proces rozdelené do nasledujúcich skupín.

Poruchy pripúšťajúce stabilizáciu. Patria sem nezávislé technologické parametre, ktoré môžu vykazovať značné výkyvy, avšak podľa prevádzkových podmienok je možné ich stabilizovať pomocou automatického riadiaceho systému. Tieto parametre zvyčajne obsahujú niektoré indikátory vstupných tokov. Spotrebu energie je teda možné stabilizovať, ak je pred zariadením vyrovnávacia nádrž, ktorá vyhladzuje kolísanie prietoku na výstupe z predchádzajúceho zariadenia; stabilizácia prívodnej teploty je možná, ak je pred zariadením inštalovaný výmenník tepla atď. Je zrejmé, že pri navrhovaní riadiaceho systému je vhodné zabezpečiť automatickú stabilizáciu týchto porúch. To zlepší kvalitu riadenia procesu ako celku. V najjednoduchších prípadoch je na základe takýchto systémov automatickej stabilizácie porúch vybudovaný automatizovaný systém s otvorenou slučkou (vzhľadom na hlavný ukazovateľ procesu), ktorý zaisťuje stabilné riadenie procesu v rámci technologických predpisov.

Riadené poruchy. Bežne zahŕňajú tie poruchy, ktoré je možné merať, ale nie je možné alebo neprijateľné ich stabilizovať (spotreba energie dodávaná priamo z predchádzajúceho zariadenia; teplota okolia atď.). Prítomnosť výrazných nestabilných porúch vyžaduje použitie buď riadiacich systémov s uzavretou slučkou, pokiaľ ide o hlavný indikátor procesu, alebo

kombinovaná ACP, v ktorej je kvalita regulácie zvýšená zavedením dynamickej kompenzácie porúch.

Nekontrolovateľné poruchy. Patria sem tie rušenia, ktoré je nemožné alebo nepraktické merať priamo. Prvým je pokles aktivity katalyzátora, zmena koeficientov prenosu tepla a hmoty atď. Príkladom druhého je tlak vykurovacej pary v sieti továrne, ktorý náhodne kolíše a je zdrojom rušenia tepelných procesov. Identifikácia možných nekontrolovaných porúch je dôležitým krokom v procese prieskumu procesov a návrhu systému riadenia. Prítomnosť takýchto porúch vyžaduje, ako v predchádzajúcom prípade, povinné používanie automatizačných systémov uzavretých z hľadiska hlavného indikátora procesu.

Možné regulačné vplyvy. Ide o materiálové alebo tepelné toky, ktoré je možné automaticky meniť, aby sa zachovali kontrolované parametre.

Výstupné premenné. Z nich sú vybrané nastaviteľné súradnice. Pri konštrukcii uzavretých riadiacich systémov sa ako riadené súradnice volia technologické parametre, ktorých zmena naznačuje porušenie materiálovej alebo tepelnej rovnováhy v zariadení. Tie obsahujú: hladina kvapaliny- ukazovateľ zostatku pre kvapalnú fázu; tlak- indikátor rovnováhy plynnej fázy; teplota- indikátor tepelnej bilancie v zariadení; kon-„centrovanie- ukazovateľ materiálovej bilancie pre komponent.

Analýza možných regulačných vplyvov a výstupných súradníc objektu vám umožňuje vybrať riadiace kanály pre projektovanú ACP. V tomto prípade je v niektorých prípadoch riešenie určené jednoznačne, zatiaľ čo v iných je možné zvoliť pre daný výstup nastaviteľnú súradnicu aj regulačnú akciu. Konečný výber regulačných kanálov sa vykonáva na základe porovnávacej analýzy statických a dynamických charakteristík rôznych kanálov. V tomto prípade sa berú do úvahy také ukazovatele, ako je zisk, čas čistého oneskorenia a jeho vzťah k najväčšej časovej konštante t kanála. /T.(pozri časť 1.4).

Na základe analýzy technologického postupu ako predmetu regulácie je navrhnutý automatizačný systém, ktorý poskytuje riešenie problému nastavenej regulácie. Začnite s návrh jednokruhového ACP jednotlivých parametrovpriekopa: sú najľahšie nastaviteľné a spoľahlivé v prevádzke, preto sa široko používajú pri automatizácii technologických objektov.

Avšak s nepriaznivými dynamickými charakteristikami riadiacich kanálov (veľké oneskorenie siete, veľký pomer t / G), dokonca aj v prípade optimálnych nastavení regulátorov, môže byť kvalita prechodných procesov v jednosmyčkových ACP neuspokojivá. Za takú vol-

projekty analyzujú možnosť budovanie viacokruhovýchAKT, v ktorých je možné zlepšiť kvalitu regulácie skomplikovaním schém automatizácie, to znamená pomocou kaskádového, kombinovaného, prepojeného ACP.

Konečné rozhodnutie o použití jednej alebo druhej schémy automatizácie sa urobí potom modelovanie rôznych AKT a porovnania kvality výsledné regulačné procesy.

2.2. REGULÁCIA ZÁKLADNÝCH TECHNOLOGICKÝCH PARAMETROV

Medzi hlavné technologické parametre, ktoré podliehajú kontrole a regulácii v chemických technologických procesoch, patria prietok, hladina, tlak, teplota, hodnota pH a ukazovatele kvality (koncentrácia, hustota, viskozita atď.) *. Riadenie toku. Potreba riadenia toku vzniká pri automatizácii takmer akéhokoľvek kontinuálneho procesu. Prietoky ACP, určené na stabilizáciu porúch v materiálových tokoch, sú neoddeliteľnou súčasťou systémov automatizácie s otvorenou slučkou pre technologické procesy. Prietokové rýchlosti ACP sa často používajú ako vnútorné obvody v kaskádových riadiacich systémoch pre iné parametre. Na zaistenie daného zloženia zmesi alebo na udržanie rovnováhy materiálu a tepla v zariadení sa používajú systémy na reguláciu pomeru prietokov niekoľkých látok v jednokruhových alebo kaskádových AKT.

Na obr. 2.1 je schematický diagram objektu pri regulácii prietoku. Obvykle je takýmto predmetom časť potrubia medzi bodom merania prietoku (napríklad miestom, kde je nainštalované clonové zariadenie 1) a regulačným telesom. 2. Dĺžka tejto sekcie je určená pravidlami pre inštaláciu obmedzujúcich zariadení a regulačných orgánov a je spravidla niekoľko metrov. Dynamika kanála „tok látky cez ventil - tok látky cez prietokomer“ je približne opísaná neperiodickým spojením prvého rádu s čistým oneskorením. Čistý čas oneskorenia je zvyčajne

· Základy merania týchto parametrov, automatické riadiace zariadenia a akčné členy sú študované v kurzoch „Technologické merania a zariadenia> a„ Technické prostriedky automatizácie “. Tu sa berú do úvahy vlastnosti regulácie týchto parametrov s prihliadnutím na statické a dynamické charakteristiky riadiacich kanálov, riadiacich zariadení a automatizačného zariadenia a sú uvedené príklady najbežnejších riadiacich systémov pre niektoré parametre.

nastaví zlomok sekundy pre plyn a niekoľko sekúnd pre kvapalinu; hodnota časovej konštanty je niekoľko sekúnd.

Vzhľadom na nízku zotrvačnosť predmetu regulácie sú na výber automatizačných nástrojov a metód na výpočet AKT kladené špeciálne požiadavky. Najmä v priemyselných zariadeniach je zotrvačnosť obvodov na reguláciu prietoku a regulačných obvodov úmerná zotrvačnosti objektu a malo by sa to vziať do úvahy pri výpočte riadiacich systémov.

4 Vzhľadom na nízku zotrvačnosť objektu môže byť pracovná frekvencia vyššia ako maximálna, čo obmedzuje oblasť normálnej prevádzky priemyselného regulátora, v rámci ktorej sa implementujú štandardné zákony regulácie. Mimo tejto oblasti sa dynamické charakteristiky regulátorov líšia od štandardných, čo si vyžaduje zavedenie korekcií pre prevádzkové nastavenia s prihliadnutím na aktuálne regulačné zákony.

1 Voľba regulačných zákonov je obvykle diktovaná požadovanou kvalitou prechodných javov. Na reguláciu prietoku

Regulátory PI sa používajú v jednokruhových ACP bez statickej chyby. Ak je prietok ACP vnútornou slučkou v kaskádovom riadiacom systéme, znova

Regulátor prietoku môže implementovať P-zákon regulácie. V prítomnosti vysokofrekvenčného šumu v signáli toku môže použitie regulátorov s diferenciálnymi komponentmi v riadiacom zákone bez predbežného vyhladenia signálu viesť k nestabilnej prevádzke systému. Preto sa v priemyselných systémoch riadenia prietoku neodporúča používať regulátory PD - alebo PID.

V systémoch riadenia prietoku sa používa jeden z troch spôsobov zmeny prietoku:

škrtenie toku látky cez regulačné teleso inštalované na potrubí (ventil, brána, klapka);

zmena tlaku v potrubí pomocou regulovaného zdroja energie (napríklad zmena počtu otáčok motora čerpadla alebo uhla natočenia lopatiek ventilátora);

bypas, teda prenos prebytočnej látky z hlavného potrubia na obtokové vedenie.

Regulácia prietoku za odstredivým čerpadlom sa vykonáva regulačným ventilom inštalovaným na výtlačnom potrubí (obr. 2.3, a). Ak sa na čerpanie kvapaliny používa piestové čerpadlo, použitie takého ACP je neprijateľné, pretože keď regulátor funguje, ventil sa môže úplne zatvoriť, čo povedie k prasknutiu potrubia (alebo k nárastu, ak je ventil nainštalovaný pri nasávaní čerpadla). V tomto prípade sa na reguláciu prietoku používa prietokový obtok (obr. 2.3.6).

Regulácia prietoku granulovaných látok sa vykonáva zmenou stupňa otvorenia regulačnej klapky na výstupe z násypky (obr. 2.4, a) alebo zmenou rýchlosti dopravného pásu (obr. 2.4.6.) ). V tomto prípade môže vážiace zariadenie slúžiť ako prietokomer, ktorý určuje hmotnosť materiálu na dopravnom páse.

Regulácia pomeru nákladov dve látky sa môžu uskutočniť v jednej z troch schém opísaných nižšie.

1. Pri nešpecifikovanej celkovej produktivite spotreba jednej látky (obr. 2.5, a) G1, nazývaný „pán“, sa môže ľubovoľne meniť; druhá látka sa dodáva v konštantnom pomere s po prvé, aby „otrokový“ prietok bol yg1.

Ryža. 2.4. Schémy riadenia toku sypkých materiálov:

a- zmena stupňa otvorenia regulačnej klapky; b - zmena rýchlosti pohybu dopravníka, 1 - bunker; 2 - dopravník; 3 - regulátor; 4 - regulačný tlmič; 5 - elektrický motor

Niekedy sa namiesto regulátora pomeru používa relé.opotrebenie a normálny regulátor pre jednu premennú(Obr. 2.5, b). Reléový výstup 6, nastavenie určeného pomeru pomerur, slúžil ako regu úlohalator 5, zabezpečenie udržania prietoku „slave“.

2. Pri danom „vedúcom“ prietoku, okrem ACP, pomer Používa sa aj ACP „vedúceho“ prietoku (obr. 2.5, c). S tým ktorá schéma v prípade zmeny úlohy pre spotrebug1 automat zmení sa aj spotrebagz (v danom pomere sg1).

3. Pomer nákladov ACP je vnútorný obrys rum v kaskádovom riadiacom systéme tretej technologickej parameter o(napríklad teplota v zariadení). O

Ryža. 2.5. Schémy regulácie prietoku:

a, b- s nedefinovaným celkovým zaťažením, v- pri danom celkovom zaťažení, g - pri danom celkovom zaťažení a korekcii pomeru tretím parametrom; /, 2 - prietokomery, 3 - regulátor pomeru; 4, 7 - regulačné ventily; 5 - regulátor prietoku, 6 - pomerové relé, 8 - regulátor teploty; 9 - obmedzujúce zariadenie

koeficient nastaveného pomeru je nastavený externým regulátorom v závislosti od tohto parametra tak, aby G 2 = r(r) G1 (Obr. 2,5, d). Ako je uvedené vyššie, zvláštnosťou nastavenia kaskádových AKT je to, že obmedzenie xph [HRN,xpB], potom odkaz na regulátor pomeru zostane na maximálnej prípustnej hodnote y (t. j. yn alebo yb) -kontrola úrovne. Úroveň je nepriamym ukazovateľom hydrodynamickej rovnováhy v zariadení. Stabilita hladiny naznačuje dodržiavanie materiálovej bilancie, keď je prítok kvapaliny rovnaký ako odtok a rýchlosť zmeny hladiny je nulová. Je potrebné poznamenať, že „prítok“ a „odtok“ sú tu všeobecné pojmy. V najjednoduchšom prípade, keď v zariadení nedochádza k fázovým transformáciám (kolektory, medziľahlé nádrže, reaktory v kvapalnej fáze), je prítok rovný prietoku kvapaliny dodávanej do zariadenia a odtok sa rovná prietoku rýchlosť kvapaliny odobratej zo zariadenia. Pri zložitejších procesoch sprevádzaných zmenou fázového stavu látok je hladina charakteristická nielen pre hydraulické, ale aj pre tepelné a prenosové procesy a prítok a odtok zohľadňujú fázové transformácie látok. Takéto procesy prebiehajú vo výparníkoch, kondenzátoroch, odparovačoch, destilačných kolónach atď.

Vo všeobecnom prípade je zmena hladiny opísaná pomocou tvarovej rovnice

kde S je plocha horizontálnej (voľnej) časti zariadenia; Gvx, dna - prietoky kvapaliny na vstupe a výstupe zo zariadenia; Gob - množstvo vytvorenej (alebo spotrebovanej) kvapaliny v zariadení za jednotku času.

V závislosti od požadovanej presnosti udržiavania úrovne sa používa jedna z nasledujúcich dvoch metód ovládania:

1) polohový ovládač, v ktorom je hladina v zariadení udržiavaná v stanovených, dostatočne širokých medziach

lah: lh

Ryža. 2.6. Príklad obvodu na riadenie polohy:

1 - čerpadlo; 2 - zariadenie, 3 - ukazovateľ hladiny; 4 - regulátor hladinynya, 5, 6 - regulačné ventily

Obr. 2 7. Schémy plynulého riadenia hladiny:

a - regulácia „na prítoku“; b - regulácia „na odtoku“, v- kaskádové AKT; 1 ~regulátor hladiny, 2 - ovládací ventil; 3, 4 - prietokomery, 5 - pomerový regulátor

(obr. 2.6). Keď sa dosiahne limitná hodnota hladiny, prietok sa automaticky prepne do rezervnej nádrže;

2) kontinuálna regulácia, ktorá zaisťuje stabilizáciu hladiny na danej hodnote, t.j. L = L°.

Pri absencii fázových transformácií v zariadení je hladina v ňom regulovaná jedným z troch spôsobov:

zmena prietoku kvapaliny na vstupe do zariadenia (regulácia „na prítoku“, obr. 2.7, a);

zmena prietoku kvapaliny na výstupe zo zariadenia (regulácia „na odtoku“, obr. 2.7.6);

regulácia pomeru prietokov kvapaliny na vstupe a výstupe z prístroja s korekciou hladiny (kaskáda ACP, obr. 2.7, c); deaktivácia opravného obvodu môže viesť k akumulácii chýb počas kontroly hladiny, pretože v dôsledku nevyhnutných chýb pri nastavovaní regulátora pomeru nebudú prietoky kvapaliny na vstupe a výstupe zo zariadenia navzájom úplne rovnaké a vzhľadom na integrujúce vlastnosti objektu [pozri. rovnica (2.1)] hladina v prístroji sa bude neustále zvyšovať (alebo znižovať).

Ryža. 2.8. Riadiaci obvod hladiny výparníka:

1 - výparník; 2 - regulátor hladiny; 3 - ovládací ventil

Ryža. 2.9. Ovládanie úrovne fluidného lôžka:

a- odstránenie granulovaného materiálu; b - zmena spotreby plynu; 1 - zariadenie s fluidným lôžkom; 2 - regulátor hladiny; 3 - regulačný orgán

V tomto prípade sa musí vykonať s prihliadnutím na zostávajúce regulačné slučky.

Zvláštne miesto v systémoch na kontrolu hladiny zaujímajú systémy na kontrolu hladiny v zariadeniach s vriacim (fluidizovaným) lôžkom zrnitého materiálu. Stabilná údržba hladiny fluidného lôžka je možná v pomerne úzkych medziach pomeru prietoku plynu a hmotnosti lôžka. Pri výraznom kolísaní prietoku plynu (alebo prietoku granulovaného materiálu) sa vrstva odnesie alebo ustúpi. Preto sú na presnosť riadenia úrovne fluidného lôžka kladené obzvlášť vysoké nároky. Ako regulačné vplyvy sa používa prietok granulovaného materiálu na vstupe alebo výstupe z zariadenia (obr. 2.9, a) alebo prietok plynu na skvapalnenie vrstvy (obr. 2.9.6). Regulácia tlaku. Tlak je indikátorom pomeru prietokov plynnej fázy na vstupe a výstupe zo zariadenia. Stálosť tlaku svedčí o dodržaní materiálovej bilancie v plynnej fáze. Tlak (alebo vákuum) v technologickej jednotke sa spravidla stabilizuje v akomkoľvek zariadení a v celom systéme sa nastavuje v súlade s hydraulickým odporom potrubia a zariadenia. Napríklad vo viacplášťovom výparníku (obr. 2.10) je vákuum v poslednom výparníku stabilizované. Vo zvyšku zariadení pri absencii rušenia dochádza k zriedeniu, ktoré je určené z podmienok materiálových a tepelných bilancií, pričom sa zohľadňuje hydraulický odpor technologickej linky.

indikátor zloženia zmesi, používa sa jej bod varu, ktorý je jedinečne spojený so zložením iba pri konštantných hodnotách tlak. Preto v kolónach na opravu produktuzvyčajne poskytujú špeciálne stabilizačné systémytlak (obr. 2.11).

Rovnica materiálovej bilancie zariadenia pre plynovú fázusa zaznamenáva vo forme:

kdeV.- objem zariadenia;GvaGVon- spotreba plynu dodávaná do zariadenia a odstraňovaná z neho; C0b je hmotnosť plynu generovaného (alebo spotrebovaného) v zariadení za jednotku času.

Ako je zrejmé z porovnania rovníc (2.1) a (2.2), metódy reregulačný tlak sú podobné metódam regulácieúroveň. Vo vyššie uvedených príkladoch tlaku ACP boli regulačnými akciami zvolený prietok bez kondenzácie vypúšťané plyny vypúšťané z hornej časti kolóny (t.j.GVON, ryža. 2.11) a prietok chladiacej vody v barometrickom konkondenzátor, ktorý ovplyvňuje rýchlosť kondenzácie sekundárnehopár (tjG0b, ryža. 2,10).

Zvláštne miesto medzi systémami regulácie tlaku zaujímajú riadiace systémycharakterizáciahydrodynamický režim, ktorý výrazne ovplyvňuje výkontok procesu. Príklady takýchto zariadení súplnené kolóny (obr. 2.12, a), zariadenia s fluidným lôžkom(Obr. 2.12.6) atď.

Regulácia teploty. Teplota je indikátortermodynamický stav systému a používa sa ako a

Ryža. 2.10. Vákuová regulácia výparníkov s viacerými telesamiNový:

/, 2 - výparníky; 3 - barometrický kondenzátor; 4 - regulátor zriedenia; 5 - regulačný ventil

Ryža. 2.11. Tlak ACP v destilačnej kolóne:

1 - stĺpec; 2 - spätný chladič; 3 - refluxná kapacita; 4 - regulátor tlaku; 5 - regulačný ventil

Ryža. 2.12. Obvod riadenia diferenčného tlaku:

a - v stĺpcovom zariadení s náplňou;b - v zariadení s fluidným lôžkom; 1 - prístroj; 2 - regulátor diferenčného tlaku; 3 - ovládací ventil

cestovná súradnica pri regulácii tepelných procesov. Dynamické charakteristiky predmetov v systémoch regulácie teploty

závisia od fyzikálnochemických parametrov procesu a konštrukcie zariadenia. Preto nie je možné formulovať všeobecné odporúčania pre výber teploty ACP a je potrebná analýza každého konkrétneho procesu.

Zoberme si napríklad dynamické vlastnosti ter
meter v ochrannom puzdre (obr. 2.13, a). Blokový diagram ter
merač je možné považovať za sériové pripojenie
štyri tepelné nádoby (obr. 2.13.6): ochranný kryt /,
vzduchová medzera 2, steny teplomera 3 a vlastne ra
sudová kvapalina 4. Ak opomenieme tepelný odpor
každej vrstvy, potom je možné všetky prvky aproximovať ako opicu
periodické väzby 1. rádu, ktorých rovnice majú
vyzerať ako:

mi - hmotnosť krytu, vzduchovej medzery, steny a kvapaliny; Cpi- špecifické tepelné kapacity; a j1, a j2 - koeficienty prestupu tepla; F f1 , F f2 - povrchy prenášajúce teplo.

Ako je zrejmé z rovníc (2.3), hlavné smery na zníženie zotrvačnosti teplotných senzorov sú:

zvýšenie koeficientov prestupu tepla z média do krytu vv dôsledku správneho výberu umiestnenia senzora; otáto rýchlosť pohybu média by mala byť maximálna; oza rovnakých okolností je výhodnejšie nainštalovať termetrov v kvapalnej fáze (v porovnaní s plynnými), na koncikondenzujúca para (v porovnaní s kondenzátom) atď .;

zníženie tepelného odporu a tepelnej kapacityochranný kryt v dôsledku výberu jeho materiálu a hrúbkyholene;

zníženie časovej konštanty vzduchovej medzery napoužitím plnív (tekutých, kovových)hobliny); pre termoelektrické meniče (termočlánky)pracovný spoj je spájkovaný s ochranným krytom;

výber typu primárneho prevodníka; Napríklad pri výbere odporového teplomera, termočlánku alebo manometrického teplomera je potrebné vziať do úvahy, že termočlánok vo verzii s nízkou zotrvačnou hmotnosťou má najmenšiu zotrvačnú hmotnosť a manometrický teplomer má najväčšiu zotrvačnosť. Regulácia pH. Riadiace systémy PH môžu byťrozdelené do dvoch typov, v závislosti od požadovanej presnosti ovládanialation. Ak rýchlosť zmeny pH nie je vysoká, ale povoľtelimity jeho fluktuácií sú dostatočne široké, používajú sa podľazizionnye riadiace systémy, ktoré udržujú pH vdané limity: pHi<рН<рНв. Ко второму типу относятся systémy, ktoré zabezpečujú reguláciu procesov, v ktorýchpotrebná presná údržbapHpri danej hodnote (onapríklad v neutralizačných procesoch). Na ich reguláciu,používajte kontinuálne PI alebo PID regulátory.

Spoločným znakom predmetov počas regulácie pH jenelinearita ich statických charakteristík spojených snelineárna závislosť pH od spotreby činidla.Na obr. 2.14 ukazuje titračnú krivku charakterizujúcu

Ryža. 2.14. Závislosť hodnoty pH naspotreba činidla

závislosť pHkyslé zo spotrebytyg1 . Pre rôzne špecifikovanéHodnoty pH na tejto krivke môžu byťzvýraznite tri charakteristické oblasti:prvý (uprostred) odkazujúci na

takmer neutrálne médium, má blízko k lineárnemu a charakterizuje je veľmi vysoký zisk; druhá a tretia časť sa týkajú silne zásaditého alebo kyslého prostredia, majú najväčšie zakrivenie.

Na zaistenie stabilnej regulácie pH sa používajú špeciálne systémy. Na obr. 2.15 a je ukázaný príklad systému Regulácia pH pomocou dvoch regulačných ventilov. Clapanvica 1, s veľkým menovitým priemerom, sa používa nahrubé riadenie prietoku a nastavené na maximálny rozsah výstupného signálu regulátora [NS NS , hrv](Obr. 2.15.6, krivka 1). Ventil 2, slúži na presnú reguláciu, je navrhnutý pre nižšiu priepustnosť a je nastavený tak, že keďxp = xp °+ A je úplne zkryté a kedy Xp = xp °-A - úplne uzavretý (krivka 2). Takže

Ryža. 2.15. Príklad systému regulácie pH:

a - funkčný diagram; b - statické vlastnosti ventilov; /, 2 - regulačný ventil; 3 - regulátor pH

Ryža. 2.16. Kusovo-lineárna aproximácia statických charakteristík objektu pri regulácii pH

Ryža. 2.17. Bloková schéma systému regulácie pH s dvoma regulátormi

teda s miernou odchýlkou pH od pH °, keď xp °-A 2. Ak \ xp-xp0 |> | D, ventil 2 zostáva v koncovej polohe a regulácia sa vykonáva ventilom /.

V druhom a treťom úseku statickej charakteristiky (obr. 2.14) je jeho lineárna aproximácia platná len vo veľmi úzkom rozsahu zmeny pH a v skutočných podmienkach sa môže chyba ovládania spôsobená linearizáciou ukázať ako neprijateľne veľká. V tomto prípade sa presnejšie výsledky získajú lineárnou aproximáciou po častiach (obr. 2.16), v ktorej „linearizovaný objekt má premenlivý zisk:

Na obr. 2.17 ukazuje blokový diagram takéhoto ACP. V závislosti od nesúladu A pH je zapnutý jeden z regulátorov, upravený na zodpovedajúci zisk objektu.

Základné pojmy a definície .............................................. .................................................. ..... 4

1. Štrukturálne diagramy predmetu regulácie ......................................... ... .............................. 13

2. Postupnosť výberu automatizačného systému ........................................ ... ............... 15

3. Regulácia hlavných technologických parametrov .......................................... ... ........... 17

3.1. Regulácia prietoku, pomer prietoku ........................................... ............... 17

3.2. Kontrola úrovne ................................................ .................................................. ..... 19

3.3. Regulácia tlaku ................................................ .................................................. .21

3.4. Ovládanie teploty ................................................ ............................................. 22

3.5. Regulácia PH ................................................ .................................................. ............ 24

3.6. Regulácia zloženia a parametrov kvality ............................................. ................. 26

Automatizácia hlavných procesov chemickej technológie ........................................... ... ....... 27

4. Automatizácia hydromechanických procesov ............................................ ........................ 27

4.1. Automatizácia procesov na pohyb kvapalín a plynov .................................................... 27

4.2. Automatizácia separácie a čistenia heterogénnych systémov ...................................... 31

5. Automatizácia tepelných procesov ............................................ ................................................. 32

5.1. Regulácia zmiešavacích výmenníkov tepla ............................................. ... ................... 33

5.2. Regulácia povrchových výmenníkov tepla ............................................. ............. 38

5.3. Automatizácia rúrkových pecí .............................................. .............................. 42

6. Automatizácia procesov prenosu hmoty ........................................... ... ............................... 45

6.1. Automatizácia procesu opravy ............................................. ... .......................... 46

6.2. Automatizácia absorpčných procesov ............................................... ................................. 53

6.3. Automatizácia procesu absorpcie - desorpcie ........................................... ... ............. 57

6.4. Automatizácia procesu odparovania ............................................. ... ............................ 59

6.5. Automatizácia procesu extrakcie ............................................. ... ............................... 64

6.6. Automatizácia procesu sušenia ............................................. ... ........................................ 66

6.6.1. Proces sušenia v bubnovej sušičke ........................................... ........................... 66

6.6.2. Automatizácia sušičiek s fluidným lôžkom ............................................. ................ 69

7. Automatizácia procesov reaktora ............................................ ..................................................... 71

Regulácia procesných reaktorov .............................................. ................................ 71

Kontrolné otázky pre disciplínu na prípravu na skúšku ........................................ ... 74

Literatúra ................................................. .................................................. ....................................... 76

Základné pojmy a definície

Automatizácia je technická disciplína, ktorá sa zaoberá štúdiom, vývojom a tvorbou automatických zariadení a mechanizmov (to znamená, že funguje bez priameho zásahu človeka).

Automatizácia je štádium strojovej výroby charakterizované prenosom riadiacich funkcií z človeka na automatické zariadenie (technická encyklopédia).

TOU- technologický predmet riadenia - súbor technologických zariadení a na nich implementovaný technologický proces.

ACS- automatizovaný riadiaci systém je systém človek-stroj, ktorý poskytuje automatizovaný zber a spracovanie informácií potrebných na optimálne riadenie v rôznych oblastiach ľudskej činnosti.

Rozvoj chemickej technológie a ďalších odvetví, v ktorých dominujú kontinuálne technologické procesy (petrochemický, rafinácia ropy, hutnícky atď.), Si vyžadoval vytvorenie pokročilejších riadiacich systémov ako miestnych automatizovaných riadiacich systémov. Tieto zásadne nové systémy sa nazývajú automatizované systémy riadenia procesov - APCS.

Vytvorenie automatizovaného systému riadenia procesov bolo možné vďaka vytvoreniu počítačov druhej a tretej generácie, zvýšeniu ich výpočtových zdrojov a spoľahlivosti.

APCS- volajú ACS na vývoj a implementáciu kontrolných opatrení na TOU v súlade s prijatým kritériom kontroly - ukazovateľ charakterizujúci kvalitu prevádzky TOU a nadobúdajúci určité hodnoty v závislosti od použitých kontrolných akcií.

ATK- súbor spoločne fungujúcich TOU a APCS tvorí automatizovaný technologický komplex.

APCS sa líši od miestneho ACS:

Lepšia organizácia informačných tokov;

Takmer úplná automatizácia procesov príjmu, spracovania a prezentácie informácií;

Príležitosť na aktívny dialóg medzi operačným personálom a UVM v procese riadenia s cieľom vyvinúť najefektívnejšie riešenia;

Vyšší stupeň automatizácie riadiacich funkcií vrátane spustenia a zastavenia výroby.

Automatizovaný systém riadenia procesov sa líši od riadiacich systémov pre automatickú výrobu, ako sú dielne a automatické továrne (najvyšší stupeň automatizácie), výraznou mierou účasti ľudí na riadiacich procesoch.

Prechod z automatizovaných systémov riadenia procesov na plne automatickú výrobu je obmedzený:

Nedokonalosť technologických postupov (prítomnosť nemechanizovaných technologických operácií;

Nízka spoľahlivosť technologických zariadení; nedostatočná spoľahlivosť automatizačných zariadení a počítačov;

Ťažkosti s matematickým popisom úloh riešených osobou v automatizovanom systéme riadenia procesov atď.) Globálny cieľ manažmentu

TOC pomocou APCS spočíva v zachovaní extrémnej hodnoty kontrolného kritéria, keď sú splnené všetky podmienky

Ryža. 1. Typická funkčná štruktúra APCS.

1 - primárne spracovanie informácií (I); 2 - zisťovanie odchýlok technologických parametrov a indikátorov stavu zariadenia od stanovených hodnôt (I); 3 - výpočet nemerateľných veličín a ukazovateľov (I); 4 - príprava informácií a implementácia výmenných postupov so susednými a inými ACS (I); 5 - rýchle a (alebo) zobrazenie na požiadanie a registrácia informácií; 6 - stanovenie racionálneho režimu technologického postupu (U); 7 - tvorba kontrolných akcií, ktoré implementujú zvolený režim.

súbor prípustných hodnôt kontrolných akcií.

Globálny cieľ je vo väčšine prípadov rozdelený na niekoľko čiastkových cieľov; na dosiahnutie každého z nich je potrebné riešenie jednoduchšieho problému s ovládaním.

Funkcia APCS sa nazýva akcie systému zamerané na dosiahnutie jedného z konkrétnych cieľov riadenia.

Súkromné ciele manažmentu, ako aj funkcie, ktoré ich implementujú, sú v určitej podriadenosti, tvoria funkčnú štruktúru APCS.

Funkcie APCS:

1. Informácie - zber, transformácia a uchovávanie informácií o stave TOU; predloženie týchto informácií operačnému personálu alebo ich prenos na následné spracovanie.

2. Primárne spracovanie informácií o aktuálnom stave TOU.

3. Detekcia odchýlok technologických parametrov a indikátorov stavu zariadenia od stanovených hodnôt.

4. Výpočet hodnôt nemerateľných veličín a ukazovateľov (nepriame merania, výpočet TPE, prognózovanie);

5. Prevádzkové zobrazenie a registrácia informácií.

6. Výmena informácií s operačným personálom.

7. Výmena informácií so susednými a nadradenými ACS. Ovládacie funkcie poskytujú

zachovať extrémne hodnoty kontrolného kritéria v meniacej sa výrobnej situácii, sú rozdelené do dvoch skupín:

prvý - stanovenie optimálnych kontrolných akcií;

druhým je implementácia tohto režimu vytvorením riadiacich akcií na TOU (stabilizácia, riadenie programu; riadenie programovej logiky).

Sekundárne funkcie

poskytnúť riešenie problémov s vnútorným systémom.

Na implementáciu funkcií automatizovaného systému riadenia procesov potrebujete:

Technická podpora;

Softvér;

Informačné;

Organizačné;

Operačný personál.

Ryža. 2. Technická štruktúra CCS ACS TP pre prácu v dozornom režime.

Technická štruktúra CTS APCS v režime priameho digitálneho riadenia:

AI je zdrojom informácií; USO - zariadenie na komunikáciu s objektom; VK - počítačový komplex; USOP - komunikačné zariadenie s operačným personálom; OP - prevádzkový personál; TCA - technické prostriedky automatizácie na implementáciu funkcií miestnych systémov; IU - výkonné zariadenia.

Technická podpora APCS je súbor technických prostriedkov (CTS),

Prostriedky na získanie informácií o aktuálnom stave TOU;

UVK (kontrolovaný výpočtový komplex);

Technické prostriedky na implementáciu funkcií miestnych automatizačných systémov;

Aktuátory, ktoré priamo implementujú kontrolné akcie na TOU.

Komplex TS mnohých APCS zahŕňa mechanické automatizačné zariadenia z elektrickej vetvy GSP.

Špecifickou súčasťou CCS je VC, ktorý zahŕňa skutočný počítačový komplex (VC), komunikačné zariadenia VC s objektom (USO) a s prevádzkovým personálom.

Prvým a stále rozšíreným typom technických štruktúr systému automatizovaného riadenia procesov je centralizovaný systém. V systémoch s centralizovanou štruktúrou idú všetky informácie potrebné na riadenie ATC do jedného centra - strediska operátora, kde sú nainštalované prakticky všetky technické prostriedky APCS, s výnimkou informačných zdrojov a výkonných zariadení. Táto technická štruktúra je najjednoduchšia a má množstvo výhod.

Jeho nevýhody sú:

Potreba nadmerného počtu prvkov APCS na zabezpečenie vysokej spoľahlivosti;

Vysoké náklady na kábel.

Takéto systémy sú vhodné pre relatívne malé výkonové a kompaktné ATC.

V súvislosti so zavedením mikroprocesorovej technológie sa čoraz viac rozširuje distribuovaná technická štruktúra APCS, t.j. rozdelené na niekoľko autonómnych subsystémov - lokálne technologické riadiace stanice, geograficky rozložené v technologických častiach riadenia. Každý lokálny subsystém je rovnakého typu

kompletná centralizovaná štruktúra, ktorej jadrom je riadiaci mikropočítač.

Lokálne subsystémy prostredníctvom

Ryža. 3. Technická štruktúra CCC APCS pre prevádzku v režime priameho digitálneho riadenia.

ich mikropočítače sú spojené do jedného systému sieťou na prenos údajov.

Počet terminálov pre prevádzkový personál potrebný na riadenie ATC je pripojený k sieti.

Softvér APCS spája všetky prvky distribuovanej technickej štruktúry do jedného celku, ktorý má množstvo výhod:

Schopnosť získať vysoké ukazovatele spoľahlivosti v dôsledku rozdelenia APCS na rodinu relatívne malých a menej zložitých autonómnych subsystémov a dodatočnú redundanciu každého z týchto subsystémov prostredníctvom siete;

Použitie spoľahlivejších prostriedkov mikroelektronického výpočtu;

Veľká flexibilita v zložení a modernizácii hardvéru a softvéru atď.

Väčšina funkcií APCS je implementovaná softvérovo, preto najdôležitejšou súčasťou APCS je jej softvér (SW), tj. súbor programov, ktoré zaisťujú implementáciu funkcií automatizovaného systému riadenia procesov.

Softvér APCS je rozdelený na:

Špeciálne.

Všeobecný softvér sa dodáva spolu s počítačovým vybavením. Pri vytváraní konkrétneho APCS je vyvinutý špeciálny softvér, ktorý obsahuje softvér

gramy, ktoré implementujú jeho informačné a riadiace funkcie.

Softvér je vytvorený na základe matematického softvéru (MO). MO je súbor matematických metód, modelov a algoritmov na riešenie problémov a spracovanie informácií pomocou počítačovej technológie.

Na implementáciu informačných a riadiacich funkcií APCS je vytvorený špeciálny MO, ktorý zahŕňa:

Algoritmus pre zber, spracovanie a prezentáciu informácií;

Riadiace algoritmy s matematickými modelmi zodpovedajúcich riadiacich objektov;

Lokálne automatizačné algoritmy.

Všetky interakcie v rámci APCS aj s externým prostredím predstavujú rôzne formy výmeny informácií; údaje a dokumenty sú potrebné na zabezpečenie toho, aby sa počas prevádzky APCS vykonávali všetky jeho funkcie.

Pravidlá výmeny informácií a samotné informácie šíriace sa v APCS tvoria informačnú podporu APCS.

Organizačná podpora APCS je súbor popisov funkčných, technických a organizačných štruktúr systému, pokynov a predpisov pre prevádzkový personál, ktoré zaisťujú uvedené fungovanie APCS.

Obslužný personál systému automatizovaného riadenia procesov pozostáva z technológov-operátorov, ktorí riadia TOU, z prevádzkových pracovníkov, ktorí zabezpečujú fungovanie systému automatizovaného riadenia procesov (počítačoví operátori, programátori, pracovníci obsluhujúci zariadenie CTS).

Obslužný personál automatizovaného systému riadenia procesov môže pracovať v riadiacej slučke alebo mimo nej. Pri práci v riadiacej slučke OP implementuje všetky riadiace funkcie alebo ich časť,

Ak obsluhujúci personál pracuje mimo riadiacej slučky, uvedie APCS do prevádzkového režimu a bude vykonávať kontrolu nad jeho dodržiavaním. V takom prípade môže APCS v závislosti od zloženia CTS fungovať v dvoch režimoch:

Kombinovaný (vedúci);

V režime priameho digitálneho riadenia, v ktorom UVK priamo ovplyvňuje akčné členy, zmena ovládacích akcií na TOU.

Vytvorenie automatizovaného systému riadenia procesov zahŕňa päť fáz:

1. referenčný rámec (TVZ);

2. technické prevedenie (TP);

3. pracovný návrh (RP);

4. implementácia systému automatizovaného riadenia procesov;

5. analýza jeho fungovania.

V štádiu TK je hlavným stupňom výskumné práce pred návrhom(Výskum a vývoj), zvyčajne vykonávané výskumnou organizáciou v spojení so zákazníckym podnikom. Hlavnou úlohou predprojektovej výskumnej práce je štúdium technologického postupu ako riadiaceho objektu. Súčasne sa určuje účel a kritériá kvality prevádzky TOU, technické a ekonomické ukazovatele prototypu objektu, ich vzťah k technologickým ukazovateľom; štruktúra TOU, tj vstupné akcie (vrátane kontrolovaných a nekontrolovaných rušivých vplyvov a kontrolných činností), výstupné súradnice a prepojenia medzi nimi; štruktúra matematických modelov statiky a dynamiky, hodnoty parametrov a ich stabilita (stupeň stacionarity TOU); štatistické charakteristiky rušivých vplyvov.

Najnáročnejšou úlohou vo fáze predprojektovej výskumnej práce je konštrukcia matematických modelov TOU, ktoré sa následne používajú pri syntéze systémov riadenia procesov. Pri syntéze lokálnych ACS sa zvyčajne používajú linearizované modely dynamiky vo forme lineárnych diferenciálnych rovníc 1. - 2. rádu s oneskorením, ktoré sa získavajú spracovaním experimentálnych alebo vypočítaných prechodových funkcií pozdĺž rôznych akčných kanálov. Na vyriešenie problémov optimálnej kontroly statických režimov slúžia konečné vzťahy získané z rovníc materiálovej a energetickej bilancie TOU alebo regresnej rovnice. V problémoch optimálnej kontroly dynamických režimov sa používajú nelineárne diferenciálne rovnice získané z rovníc materiálovej a energetickej bilancie zapísaných v diferenciálnej forme.

Pri vykonávaní predprojektového výskumu sa používajú metódy analýzy automatických riadiacich systémov študované v disciplíne „Teória automatického riadenia“ a metódy na vytváranie matematických modelov, ktoré sú prezentované v kurze „Modelovanie objektov a riadiacich systémov na počítač “.

Výsledky získané vo fáze predprojektovej výskumnej práce sa použijú v tejto fáze predbežný návrh systému automatizovaného riadenia procesov, počas ktorého sa vykonávajú tieto práce:

Voľba kritéria a matematická formulácia problému optimálnej kontroly pre TOC, jeho dekompozícia (ak je to potrebné) a voľba metód na riešenie globálnych a lokálnych problémov s optimálnym riadením, na základe ktorých sa následne buduje optimálny algoritmus riadenia. ;

Vývoj funkčnej a algoritmickej štruktúry APCS;

Stanovenie množstva informácií o stave zdrojov TOU a VC (rýchlosť, kapacita pamäte) potrebných na implementáciu všetkých funkcií APCS;

Predbežný výber KTS, predovšetkým UVK;

Predbežný výpočet technickej a ekonomickej účinnosti APCS. Ústredné miesto medzi prácami tejto etapy zaujíma matematická formulácia problému.

chi optimálne ovládanie TOU.

Ostatné úlohy tejto etapy (okrem výpočtu technickej a ekonomickej účinnosti) sa týkajú systémovej syntézy APCS, v ktorej sa metóda analógií široko používa. Získané skúsenosti s vývojom automatizovaných systémov riadenia procesov pre TOU rôzneho stupňa zložitosti nám umožňujú preniesť vývoj viacerých funkcií a algoritmov z kategórie vedeckých prác do kategórie technických, ktoré sa vykonávajú podľa návrhu. Patrí sem mnoho informačných funkcií (primárne spracovanie počiatočných informácií, výpočet TEP, integrácia a priemerovanie atď.), Ako aj typické funkcie miestnych automatizačných systémov implementovaných v APCS programovo (signalizácia, núdzové blokovanie, ovládanie pomocou modelových zákonov podľa NCU atď.).

Poslednou fázou predbežného návrhu APCS je predbežný výpočet technickej a ekonomickej účinnosti vyvíjaný systém. Vykonávajú to odborníci v oblasti ekonomiky, ale počiatočné údaje pre nich musia pripraviť odborníci na automatizáciu, takže zvážime niekoľko kľúčových bodov.

Hlavným ukazovateľom ekonomickej efektívnosti APCS je ročný ekonomický efekt jeho implementácie, ktorý sa vypočíta podľa vzorca

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

kde C1 a C2- ročný predaj výrobkov za veľkoobchodné ceny pred a po zavedení APCS, tisíc rubľov; S1 a S2- výrobné náklady pred a po implementácii systému, tisíc rubľov; K1 a K2- kapitálové výdavky na ATK pred a po uvedení automatizovaného systému riadenia procesov do prevádzky, tisíc rubľov; En Je odvetvovým štandardným koeficientom účinnosti kapitálových investícií do automatizácie a počítačovej technológie RUB / RUB.

Hlavnými zdrojmi ekonomickej účinnosti automatizačných systémov sú chemické látky technologické procesy zvyčajne ide o zvýšenie objemu predaja výrobkov a (alebo) zníženie jeho nákladov. Zlepšenie týchto ekonomických ukazovateľov sa najčastejšie dosahuje znížením spotreby surovín, materiálu a energie na jednotku výroby vďaka presnejšiemu udržaniu optimálneho technologického režimu, zvýšeniu

kvalita produktu (trieda a podľa toho aj cena), zvýšenie produktivity zariadenia znížením straty pracovného času v dôsledku neplánovaných zastavení procesu spôsobených chybami riadenia atď., ktoré sa používajú vďaka použitiu automatizačného systému.

Napríklad, ak pri použití miestneho automatizačného systému je technologická jednotka nečinná v priemere 20% plánovaného pracovného času, z toho 1/4 je spôsobená chybami obslužného personálu v dôsledku predčasného odhalenia pred núdzových situácií, potom použitie automatizovaného systému riadenia procesov, ktorý implementuje prognózy a analýzu výrobných situácií, môže tieto straty eliminovať. Potom sa objem vyrobených výrobkov vo fyzickom vyjadrení zvýši o 5%, čo povedie k zvýšeniu objemu predaja a zníženiu výrobných nákladov.

Zhromaždené skúsenosti z automatizácie chemickej výroby ukázali, že rezervy ekonomickej efektívnosti, ktoré je možné využiť kvôli automatizácii technologických procesov, sa spravidla pohybujú od 0,5 do 6%. Navyše, čím lepšie je technológia vyvinutá, tým menšie sú spravidla rezervy.

Po implementácii APCS však nie je možné použiť všetky identifikované (potenciálne) rezervy ekonomickej efektívnosti. Skutočná účinnosť sa ukazuje byť menšia ako potenciálna v dôsledku nedokonalosti APCS, čo sa prejavuje najmä v neúplnej primeranosti matematického modelu TOC, podľa ktorého sa vypočítava optimálny režim, v chybách v meranie výstupných súradníc objektu, ktoré tiež ovplyvňujú presnosť určenia optimálneho režimu, pri poruchách hardvérových a softvérových prvkov, kvôli ktorým klesá kvalita výkonu jednotlivých funkcií a APCS ako celku a pod. Skutočný efekt sa obvykle pohybuje od 25 do 75% potenciálu a spravidla platí, že čím je potenciálny efekt väčší, tým menej je realizovaný. Hlavným ukazovateľom technickej a ekonomickej účinnosti APCS je doba návratnosti systému, ktorá je určená vzorcom

= K 2 - K 1 .

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

Nemalo by byť viac ako normatívne, čo je pre chemický priemysel 3

Poslednou fázou prvej etapy vytvárania automatizovaného systému riadenia procesov je vývoj technickej špecifikácie pre návrh systému, ktorá by mala obsahovať kompletný zoznam funkcií, štúdiu uskutočniteľnosti uskutočniteľnosti vývoja automatizovaného systému riadenia procesov. , zoznam a rozsah výskumu a vývoja a harmonogram vytvárania systému.

Pri vývoji atypických systémov riadenia procesov tvorí prvá etapa asi 25% z celkovej náročnosti práce, vrátane 15% v prípade predbežného návrhu výskumu a vývoja. Pri replikácii automatizovaného systému riadenia procesov môže byť prvý stupeň vylúčený alebo výrazne obmedzený.

Ďalšou fázou vytvorenia atypického APCS je vývoj technický projekt, počas ktorého sa robia hlavné technické riešenia, ktorými sa implementujú požiadavky

Technické špecifikácie. Prácu v tejto fáze vykonáva výskumná a projekčná organizácia.

Hlavným obsahom výskumu a vývoja je vývoj a prehĺbenie predbežného výskumu a vývoja, najmä zdokonalenie matematických modelov a formulácií optimálnych problémov s kontrolou, overovanie prevádzkyschopnosti a účinnosti algoritmov vybraných na implementáciu najdôležitejších informácií pomocou počítačovej simulácie. a riadiace funkcie APCS. Špecifikujú sa funkčné a algoritmické štruktúry systému, vypracúvajú sa informačné väzby medzi funkciami a algoritmami a vyvíja sa organizačná štruktúra APCS.

Veľmi dôležitou a časovo náročnou fázou v štádiu TP je vývoj špeciálneho softvéru pre systém. Podľa dostupných odhadov sa náročnosť práce na vytváraní špeciálneho softvéru blížila celkovému objemu výskumu a vývoja pred návrhom a predstavovala 15% z celkového pracovného pomeru na vytvorenie automatizovaného systému riadenia procesov.

V štádiu TP sa nakoniec vyberie zloženie CTS a vykonajú sa výpočty na posúdenie spoľahlivosti implementácie najdôležitejších funkcií APCS a systému ako celku. Celkové náklady na prácu pre návrh sú približne 30% nákladov na vytvorenie automatizovaného systému riadenia procesov.

Vo fáze implementácie systému automatizovaného riadenia procesov sa vykonávajú inštalácie a uvedenie do prevádzky, ktorých postupnosť a obsah sa študujú v príslušnom kurze. Náklady na prácu v tejto fáze predstavujú asi 30% celkových nákladov na systém.

Pri vývoji prototypov APCS, ktoré sa majú ďalej replikovať na rovnakom type TOU, je dôležité analyzovať fungovanie systému, počas ktorého sa kontroluje účinnosť rozhodnutí prijatých počas jeho vytvárania a skutočná technická a ekonomická efektívnosť systému. určí sa APCS.

Akákoľvek chemická výroba je postupnosťou troch hlavných operácií

1. príprava surovín;

2. skutočná chemická transformácia;

3. rozdelenie cieľových produktov.

Táto postupnosť operácií je zahrnutá v jednom komplexnom chemickom technologickom systéme (CTS).

Moderný chemický podnik, závod alebo kombinácia ako rozsiahly systém pozostáva z veľkého počtu prepojených subsystémov, medzi ktorými existujú podriadené vzťahy vo forme hierarchickéštruktúry s tromi hlavnými stupňami.

Každý subsystém chemického podniku je kombináciou chemicko-technologického systému a systému automatického riadenia, pôsobia ako celok na získanie daného produktu alebo medziproduktu.

Štrukturálne diagramy regulovaného objektu

⎧

xv(u)⎨

xv(z)

Jedna z etáp navrhovania riadiacich systémov pre technologické

⎫ procesy - výber štruktúry

⎪

metrov regulátorov. A štruktúra systému

Ryža. 1.1.Štrukturálny diagram objektu regulácie.

proces ako predmet regulácie.

témy a parametre regulátorov sú určené vlastnosťami technologických

Akýkoľvek technologický proces ako predmet regulácie (obr. 1.1) je charakterizovaný nasledujúcimi hlavnými skupinami premenných:

1. Premenné charakterizujúce stav procesu (ich zbierka bude označená vektorom r). V priebehu regulácie musia byť tieto premenné udržiavané na danej úrovni alebo zmenené podľa daného zákona. Stabilizačná presnosť stavových premenných môže byť rôzna v závislosti od požiadaviek diktovaných technológiou a schopnosťami riadiaceho systému. Spravidla sú premenné zahrnuté vo vektore r, sa merajú priamo, ale niekedy sa dajú vypočítať pomocou objektového modelu z iných priamo meraných premenných. Vektor rčasto označovaný ako vektor riadených veličín.

2. Premenné, ktorých zmenou môže riadiaci systém ovplyvniť objekt na účely riadenia. Súčet týchto premenných je označený vektorom xp(alebo u) regulačné vplyvy. Regulačnými vplyvmi sú spravidla zmeny v spotrebe materiálových tokov alebo energetických tokov.

3. Premenné, ktorých zmeny nesúvisia s vplyvom regulačného systému. Tieto zmeny odrážajú vplyv vonkajších podmienok na riadený objekt, zmeny charakteristík samotného objektu atď. Nazývajú sa rušivé vplyvy a sú označené vektorom. xv alebo z... Vektor rušivých vplyvov je možné rozdeliť na dve zložky - prvú je možné zmerať a druhú nie. Schopnosť merať rušivý účinok umožňuje zavedenie dodatočného signálu do riadiaceho systému, čo zlepšuje schopnosti riadiaceho systému.

Napríklad pre kontinuálny izotermický chemický reaktor sú kontrolovanými premennými teplota reakčnej zmesi, zloženie prúdu na výstupe zo zariadenia; riadiacimi vplyvmi môže byť zmena prietoku pary v plášti reaktora, zmena prietoku katalyzátora a prietoku reakčnej zmesi; rušivými účinkami sú zmeny v zložení surovín, tlaku vykurovacej pary a tlaku

Pretože sa vykurovacia para ľahko meria, zloženie suroviny v mnohých prípadoch možno merať s nízkou presnosťou alebo nie dostatočne rýchlo.

Analýza technologického postupu ako predmetu automatického riadenia zahŕňa posúdenie jeho statických a dynamických vlastností pre každý z kanálov od akejkoľvek možnej regulačnej činnosti po akýkoľvek možný nastaviteľný parameter, ako aj posúdenie podobných charakteristík prostredníctvom komunikačných kanálov riadených premenné so zložkami vektora rušenia. V priebehu takejto analýzy je potrebné zvoliť štruktúru regulačného systému, tj. Rozhodnúť, pomocou ktorého regulačného opatrenia by sa mal ovládať jeden alebo druhý stavový parameter. Výsledkom je, že v mnohých prípadoch (v žiadnom prípade nie vždy) je možné vyčleniť riadiace slučky pre každú z regulovaných veličín, tj. Získať sadu riadiacich systémov s jednou slučkou.

Dôležitým prvkom syntézy AKT technologického postupu je výpočet systému s jednou slučkou. V tomto prípade je potrebné zvoliť štruktúru a nájsť číselné hodnoty parametrov regulátorov. Spravidla sa používajú nasledujúce typické štruktúry riadiacich zariadení (typické riadiace zákony): proporcionálny (P) regulátor (R (p) = -S1); integrovaný (I) regulátor (R (p) = -S0 / p); proporcionálne integrálny (PI) regulačný zákon (R (p) = -S1 -S0 / p) a nakoniec zákon proporcionálne integrálnej derivácie (PID) (R (p) = -S1 -S0 / p -S2). Pri výpočte systému sa kontroluje možnosť použitia najjednoduchšieho regulačného zákona, pričom sa vždy posudzuje kvalita regulácie, a ak nespĺňa požiadavky, prejdú na zložitejšie zákony alebo použijú tzv. obvodové metódy na zlepšenie kvality.

V teórii automatického riadenia boli vyvinuté rôzne metódy na výpočet ACP pre dané kritériá kvality, ako aj metódy na hodnotenie kvality prechodových procesov pre dané parametre zariadenia a regulátora. Súčasne s presnými metódami, ktoré vyžadujú veľa času a ručnej práce, boli vyvinuté približné metódy, ktoré umožňujú relatívne rýchlo vyhodnotiť prevádzkové parametre regulátora alebo kvalitu prechodných procesov (metóda Ziegler-Nichols) na výpočet nastavení regulátorov; približné vzorce na posúdenie integrálneho kvadratického kritéria atď.).

Populárne

História a typy jadrových elektrární

« Jadrové elektrárne sú jadrové zariadenia, ktoré vyrábajú energiu, pričom za určitých podmienok dodržujú stanovené režimy. Pre ... »

Kto je papagáj ara? Habitat. Papagáj papagáj stanovište papagája ara

« Papagáje ara (lat. Ara, papagáj) vynikajú od svojich príbuzných svojou pôsobivou veľkosťou a krásnou jasnou farbou. Rast papagája ara môže dosiahnuť ... »

Na palube potápačského taniera

« Najslávnejší prieskumník Svetového oceánu zomrel pred 20 rokmi. Jacques-Yves Cousteau (1910-1997)-oceánológ, cestovateľ, spisovateľ, námorný dôstojník ... »