Galveno tehnoloģisko parametru kontrole un regulēšana: plūsmas ātrums, līmenis, spiediens un temperatūra

Atsevišķu darbību kopums veido konkrētus tehnoloģiskos procesus. Vispārējā gadījumā tehnoloģiskais process tiek veikts ar tehnoloģiskām operācijām, kuras tiek veiktas paralēli, secīgi vai kombinācijā, kad nākamās darbības sākums tiek novirzīts attiecībā pret iepriekšējās darbības sākumu.

Procesu vadība ir organizatoriska un tehniska problēma un mūsdienās tā tiek risināta, veidojot automātiskas vai automatizētas procesu vadības sistēmas.

Tehnoloģiskā procesa kontroles mērķis var būt: kāda fizikālā lieluma stabilizēšana, tā maiņa atbilstoši dotai programmai vai sarežģītākos gadījumos kāda apkopojoša kritērija optimizācija, procesa augstākā produktivitāte, produkta zemākās izmaksas u.c.

Tipiski procesa parametri, kas ir pakļauti kontrolei un regulēšanai, ietver plūsmas ātrumu, līmeni, spiedienu, temperatūru un vairākus kvalitātes parametrus.

Slēgtās sistēmas izmanto pašreizējo informāciju par izejas vērtībām, nosaka novirzes ε (T) kontrolēto vērtību Y (t) no tās noteiktās vērtības Yo) un veic darbības, lai samazinātu vai pilnībā novērstu ε(T).

Vienkāršākais slēgtas sistēmas piemērs, ko sauc par novirzes kontroles sistēmu, ir sistēma ūdens līmeņa stabilizēšanai tvertnē, kas parādīta 1. attēlā. Sistēma sastāv no divpakāpju mērīšanas devēja (sensora), ierīces 1 vadības ( regulators) un izpildmehānisms 3, kas kontrolē regulēšanas korpusa (vārsta) stāvokli 5.

Rīsi. 1. Automātiskās vadības sistēmas funkcionālā shēma: 1 — regulators, 2 — līmeņa mērīšanas devējs, 3 — piedziņas mehānisms, 5 — regulēšanas korpuss.

Plūsmas kontrole

Plūsmas kontroles sistēmām raksturīga zema inerce un biežas parametru pulsācijas.

Parasti plūsmas kontrole ierobežo vielas plūsmu, izmantojot vārstu vai aizbīdni, mainot spiedienu cauruļvadā, mainot sūkņa piedziņas ātrumu vai apvada pakāpi (novirzot daļu plūsmas pa papildu kanāliem).

Plūsmas regulatoru pielietošanas principi šķidrām un gāzveida vidēm ir parādīti 2. attēlā, a, beztaras materiāliem — 2. attēlā, b.

Rīsi. 2. Plūsmas kontroles shēmas: a — šķidrā un gāzveida vide, b — birstošie materiāli, c — vielu attiecības.

Tehnoloģisko procesu automatizācijas praksē ir gadījumi, kad nepieciešams stabilizēt divu vai vairāku nesēju plūsmas attiecību.

Shēmā, kas parādīta 2. attēlā, c, plūsma uz G1 ir galvenā, un plūsma G2 = γG — pakārtotā, kur γ — plūsmas ātruma attiecība, kas tiek iestatīta regulatora statiskās regulēšanas procesā.

Mainoties galvenajai plūsmai G1, FF regulators proporcionāli maina pakārtoto plūsmu G2.

Kontroles likuma izvēle ir atkarīga no parametru stabilizācijas nepieciešamās kvalitātes.

Līmeņa kontrole

Līmeņa kontroles sistēmām ir tādas pašas īpašības kā plūsmas kontroles sistēmām. Vispārīgā gadījumā līmeņa uzvedību apraksta ar diferenciālvienādojumu

D (dl / dt) = džins — podagra + Gars,

kur S ir tvertnes horizontālās daļas laukums, L ir līmenis, Džins, Podagra ir barotnes plūsmas ātrums pie ieplūdes un izplūdes, Garr - barotnes daudzums, kas palielina vai samazina ietilpību (var būt vienāds ar 0) laika vienībā T.

Līmeņa noturība norāda piegādātā un patērētā šķidruma daudzuma vienādību. Šo nosacījumu var nodrošināt, ietekmējot šķidruma padevi (3. att., a) vai plūsmas ātrumu (3. att., b). Regulatora versijā, kas parādīta 3. attēlā, c, parametra stabilizēšanai tiek izmantoti šķidruma padeves un plūsmas ātruma mērījumu rezultāti.

Šķidruma līmeņa impulss ir korektīvs, izslēdzot kļūdu uzkrāšanos neizbēgamu kļūdu dēļ, kas rodas, mainoties padevei un plūsmas ātrumam. Regulēšanas likuma izvēle ir atkarīga arī no parametru stabilizācijas nepieciešamās kvalitātes. Šajā gadījumā ir iespējams izmantot ne tikai proporcionālos, bet arī pozicionālos kontrollerus.

Rīsi. 3. Līmeņa kontroles sistēmu shēmas: a — ar ietekmi uz barošanas avotu, b un c — ar ietekmi uz barotnes plūsmas ātrumu.

Spiediena regulēšana

Spiediena noturība, tāpat kā līmeņa noturība, norāda uz objekta materiālo līdzsvaru. Vispārīgā gadījumā spiediena izmaiņas apraksta ar vienādojumu:

V (dp / dt) = Džins — podagra + Gars,

kur VE ir aparāta tilpums, p ir spiediens.

Spiediena kontroles metodes ir līdzīgas līmeņa kontroles metodēm.

Temperatūras kontrole

Temperatūra ir sistēmas termodinamiskā stāvokļa rādītājs. Temperatūras kontroles sistēmas dinamiskie raksturlielumi ir atkarīgi no procesa fizikāli ķīmiskajiem parametriem un aparāta konstrukcijas. Šādas sistēmas īpatnība ir objekta un bieži vien arī mērpārveidotāja ievērojamā inerce.

Termoregulatoru ieviešanas principi ir līdzīgi līmeņa regulatoru ieviešanas principiem (2. att.), ņemot vērā enerģijas patēriņa kontroli objektā. Regulējošā likuma izvēle ir atkarīga no objekta impulsa: jo tas ir lielāks, jo sarežģītāks ir regulējošais likums. Mērpārveidotāja laika konstanti var samazināt, palielinot dzesēšanas šķidruma kustības ātrumu, samazinot aizsargpārsega (uzmavas) sieniņu biezumu utt.

Produktu sastāva un kvalitātes parametru regulēšana

Pielāgojot dotā produkta sastāvu vai kvalitāti, iespējama situācija, kad kāds parametrs (piemēram, graudu mitrums) tiek mērīts diskrēti. Šajā situācijā informācijas zudums un dinamiskās pielāgošanās procesa precizitātes samazināšanās ir neizbēgama.

Ieteicamā regulatora shēma, kas stabilizē kādu starpparametru Y (t), kura vērtība ir atkarīga no galvenā vadāmā parametra — preces kvalitātes rādītāja Y (ti) ir parādīta 4. attēlā.

Rīsi. 4. Preču kvalitātes kontroles sistēmas shēma: 1 — objekts, 2 — kvalitātes analizators, 3 — ekstrapolācijas filtrs, 4 — skaitļošanas iekārta, 5 — regulators.

4. skaitļošanas iekārta, izmantojot matemātisko modeli sakarībai starp parametriem Y (t) un Y (ti), nepārtraukti novērtē kvalitātes novērtējumu. Ekstrapolācijas filtrs 3 sniedz aptuveno produkta kvalitātes parametru Y (ti) starp diviem mērījumiem.