Pagrindinių technologinių parametrų: srauto, lygio, slėgio ir temperatūros kontrolė ir reguliavimas

Pavienių operacijų visuma formuoja specifinius technologinius procesus. Bendruoju atveju technologinis procesas vykdomas technologinėmis operacijomis, kurios atliekamos lygiagrečiai, nuosekliai arba kartu, kai kitos operacijos pradžia perkeliama ankstesnės pradžios atžvilgiu.

Procesų valdymas yra organizacinė ir techninė problema, kuri šiandien sprendžiama kuriant automatines arba automatizuotas procesų valdymo sistemas.

Technologinio proceso valdymo tikslas gali būti: kokio nors fizikinio dydžio stabilizavimas, jo keitimas pagal duotą programą arba sudėtingesniais atvejais kokio nors apibendrinamojo kriterijaus optimizavimas, didžiausias proceso našumas, mažiausia gaminio savikaina ir kt.

Tipiški proceso parametrai, kuriuos reikia kontroliuoti ir reguliuoti, apima srautą, lygį, slėgį, temperatūrą ir daugybę kokybės parametrų.

Uždarosios sistemos naudoja esamą informaciją apie išvesties reikšmes, nustato nuokrypį ε (T) kontroliuojamą reikšmę Y (t) nuo nustatytos vertės Yo) ir imasi veiksmų, kad sumažintų arba visiškai pašalintų ε(T).

Paprasčiausias uždaros sistemos, vadinamos nuokrypio valdymo sistema, pavyzdys yra vandens lygio rezervuare stabilizavimo sistema, parodyta 1 pav. Sistema susideda iš dviejų pakopų matavimo keitiklio (jutiklio), įtaiso 1 valdymo ( reguliatorius) ir pavaros mechanizmas 3, kuris kontroliuoja reguliavimo korpuso (vožtuvo) 5 padėtį.

Ryžiai. 1. Automatinės valdymo sistemos funkcinė schema: 1 — reguliatorius, 2 — lygio matavimo keitiklis, 3 — pavaros mechanizmas, 5 — reguliavimo korpusas.

Srauto valdymas

Srauto valdymo sistemoms būdinga maža inercija ir dažnas parametrų pulsavimas.

Paprastai srauto valdymas riboja medžiagos srautą, naudojant vožtuvą arba sklendes, keičiant slėgį vamzdyne, keičiant siurblio pavaros greitį arba apėjimo laipsnį (dalį srauto nukreipiant papildomais kanalais).

Skystųjų ir dujinių terpių srauto reguliatorių taikymo principai parodyti 2 pav., a, birioms medžiagoms – 2 pav., b.

Ryžiai. 2. Srauto valdymo schemos: a — skystos ir dujinės terpės, b — birios medžiagos, c — terpių santykis.

Technologinių procesų automatizavimo praktikoje pasitaiko atvejų, kai reikia stabilizuoti dviejų ar daugiau terpių srauto santykį.

Schemoje, parodytoje 2 paveiksle, c srautas į G1 yra pagrindinis, o srautas G2 = γG — pavaldinys, kur γ — srauto santykis, kuris nustatomas statinio reguliatoriaus reguliavimo procese.

Kai keičiasi pagrindinis srautas G1, FF reguliatorius proporcingai keičia pavaldinį srautą G2.

Valdymo dėsnio pasirinkimas priklauso nuo reikiamos parametrų stabilizavimo kokybės.

Lygio valdymas

Lygio valdymo sistemos turi tas pačias charakteristikas kaip ir srauto valdymo sistemos. Bendruoju atveju lygio elgsena nusakoma diferencialine lygtimi

D (dl / dt) = džinas – podagra + Garr,

kur S yra horizontalios rezervuaro dalies plotas, L yra lygis, Džinas, Podagra yra terpės srautas įleidimo ir išleidimo angoje, Garr - terpės kiekis, didinantis arba sumažinantis talpą (gali būti lygus 0) per laiko vienetą T.

Lygio pastovumas rodo tiekiamo ir suvartoto skysčio kiekių vienodumą. Šią sąlygą galima užtikrinti darant įtaką skysčio tiekimui (3 pav., a) arba debitui (3 pav., b). Reguliatoriaus versijoje, parodytoje 3 pav., c, parametrui stabilizuoti naudojami skysčio tiekimo ir srauto matavimų rezultatai.

Skysčio lygio impulsas yra korekcinis, neįtraukiant klaidų kaupimosi dėl neišvengiamų klaidų, atsirandančių keičiantis tiekimo ir srauto greičiui. Reguliavimo įstatymo pasirinkimas taip pat priklauso nuo reikiamos parametrų stabilizavimo kokybės. Šiuo atveju galima naudoti ne tik proporcinius, bet ir padėties valdiklius.

Ryžiai. 3. Lygio reguliavimo sistemų schemos: a — turinčios įtakos maitinimo šaltiniui, b ir c — turinčios įtakos terpės srautui.

Slėgio reguliavimas

Slėgio pastovumas, kaip ir lygio pastovumas, rodo objekto medžiagų pusiausvyrą. Bendruoju atveju slėgio pokytis apibūdinamas lygtimi:

V (dp / dt) = džinas – podagra + Garras,

kur VE – aparato tūris, p – slėgis.

Slėgio valdymo metodai yra panašūs į lygio valdymo metodus.

Temperatūros kontrolė

Temperatūra yra sistemos termodinaminės būklės rodiklis. Temperatūros reguliavimo sistemos dinaminės charakteristikos priklauso nuo fizikinių-cheminių proceso parametrų ir aparato konstrukcijos. Tokios sistemos ypatumas yra didelė objekto, o dažnai ir matavimo keitiklio inercija.

Termoreguliatorių diegimo principai yra panašūs į lygio reguliatorių diegimo principus (2 pav.), atsižvelgiant į energijos suvartojimo kontrolę objekte. Reguliuojančio įstatymo pasirinkimas priklauso nuo objekto impulso: kuo jis didesnis, tuo reguliavimo įstatymas sudėtingesnis. Matavimo keitiklio laiko konstantą galima sumažinti didinant aušinimo skysčio judėjimo greitį, sumažinant apsauginio dangtelio (rankovės) sienelių storį ir kt.

Produkto sudėties ir kokybės parametrų reguliavimas

Koreguojant konkretaus produkto sudėtį ar kokybę, galima situacija, kai parametras (pavyzdžiui, grūdų drėgnis) matuojamas diskretiškai. Šioje situacijoje neišvengiamas informacijos praradimas ir dinaminio koregavimo proceso tikslumo sumažėjimas.

Rekomenduojama reguliatoriaus, stabilizuojančio kokį nors tarpinį parametrą Y (t), kurio reikšmė priklauso nuo pagrindinio valdomo parametro – gaminio kokybės rodiklio Y (ti), schema parodyta 4 pav.

Ryžiai. 4. Gaminių kokybės kontrolės sistemos schema: 1 — objektas, 2 — kokybės analizatorius, 3 — ekstrapoliacijos filtras, 4 — skaičiavimo įrenginys, 5 — reguliatorius.

Skaičiavimo įrenginys 4, naudodamas matematinį ryšį tarp parametrų Y (t) ir Y (ti), nuolat vertina kokybės įvertinimą. Ekstrapoliacijos filtras 3 pateikia apskaičiuotą produkto kokybės parametrą Y (ti) tarp dviejų matavimų.