Kontrol og regulering af de vigtigste teknologiske parametre: flowhastighed, niveau, tryk og temperatur

Sættet af enkeltoperationer danner specifikke teknologiske processer. I det generelle tilfælde udføres den teknologiske proces ved hjælp af teknologiske operationer, der udføres parallelt, sekventielt eller i kombination, når begyndelsen af ​​den næste operation forskydes i forhold til begyndelsen af ​​den forrige.

Procesledelse er et organisatorisk og teknisk problem og i dag løses det ved at skabe automatiske eller automatiserede processtyringssystemer.

Formålet med teknologisk processtyring kan være: stabilisering af en fysisk mængde, dens ændring i henhold til et givet program eller i mere komplekse tilfælde optimering af et eller andet opsummerende kriterium, højeste produktivitet af processen, laveste omkostninger ved produktet osv.

Typiske procesparametre, der er underlagt kontrol og regulering, omfatter flowhastighed, niveau, tryk, temperatur og en række kvalitetsparametre.

Lukkede systemer bruger den aktuelle information om outputværdierne, bestemmer afvigelsen ε (T) kontrolleret værdi Y (t) fra dens fastlagte værdi Yo) og træffer foranstaltninger for at reducere eller helt eliminere ε(T).

Det enkleste eksempel på et lukket system, kaldet et afvigelseskontrolsystem, er systemet til stabilisering af vandstanden i tanken, vist i figur 1. Systemet består af en to-trins måletransducer (sensor), en enhed 1 kontrol ( regulator) og en aktuatormekanisme 3, som styrer positionen af ​​reguleringslegemet (ventilen) 5.

Ris. 1. Funktionsdiagram af det automatiske kontrolsystem: 1 — regulator, 2 — niveaumåletransducer, 3 — drivmekanisme, 5 — reguleringslegeme.

Flow kontrol

Flowstyringssystemer er karakteriseret ved lav inerti og hyppige parameterpulsationer.

Typisk begrænser flowkontrol strømmen af ​​et stof ved hjælp af en ventil eller port, og ændrer trykket i rørledningen ved at ændre pumpedrevets hastighed eller graden af ​​bypass (aflede en del af flowet gennem yderligere kanaler).

Principperne for anvendelse af strømningsregulatorer til flydende og gasformige medier er vist i figur 2, a, for bulkmaterialer - i figur 2, b.

Ris. 2. Flowkontrolskemaer: a — flydende og gasformige medier, b — bulkmaterialer, c — medieforhold.

I praksis med automatisering af teknologiske processer er der tilfælde, hvor det er nødvendigt at stabilisere strømningsforholdet mellem to eller flere medier.

I skemaet vist i figur 2, c, er flowet til G1 masteren, og flowet G2 = γG - slave, hvor γ - flowhastighedsforholdet, som indstilles i processen med statisk regulering af regulatoren.

Når masterflowet G1 ændres, ændrer FF-regulatoren slaveflowet G2 proportionalt.

Valget af kontrolloven afhænger af den nødvendige kvalitet af parameterstabilisering.

Niveaukontrol

Niveaukontrolsystemer har de samme egenskaber som flowkontrolsystemer. I det generelle tilfælde er niveauets adfærd beskrevet af differentialligningen

D (dl / dt) = Gin — Gigt + Garr,

hvor S er arealet af den vandrette del af tanken, L er niveauet, Gin, Gigt er mediets flowhastighed ved ind- og udløbet, Garr - mængden af ​​medium, der øger eller mindsker kapaciteten (kan være lig med 0) pr. tidsenhed T.

Niveauets konstanthed angiver ligheden mellem mængderne af tilført og forbrugt væske. Denne tilstand kan sikres ved at påvirke tilførslen (fig. 3, a) eller strømningshastigheden (fig. 3, b) af væsken. I versionen af ​​regulatoren vist i figur 3, c, bruges resultaterne af målinger af væsketilførsel og strømningshastighed til at stabilisere parameteren.

Væskeniveauimpulsen er korrigerende og ekskluderer akkumulering af fejl på grund af uundgåelige fejl, der opstår, når forsyningen og flowhastigheden ændres. Valget af reguleringsloven afhænger også af den nødvendige kvalitet af parameterstabilisering. I dette tilfælde er det muligt at bruge ikke kun proportionelle, men også positionsregulatorer.

Ris. 3. Skemaer af niveaukontrolsystemer: a — med effekt på strømforsyningen, b og c — med effekt på mediets strømningshastighed.

Trykregulering

Konstant tryk angiver ligesom niveauets konstanthed objektets materialebalance. I det generelle tilfælde beskrives ændringen i tryk ved ligningen:

V (dp / dt) = Gin — Gigt + Garr,

hvor VE er apparatets volumen, p er trykket.

Trykkontrolmetoder ligner niveaukontrolmetoder.

Temperaturkontrol

Temperatur er en indikator for systemets termodynamiske tilstand. Temperaturkontrolsystemets dynamiske egenskaber afhænger af de fysisk-kemiske parametre for processen og apparatets design. Det særlige ved et sådant system er den betydelige inerti af objektet og ofte af måletransduceren.

Principperne for implementering af termoregulatorer ligner principperne for implementering af niveauregulatorer (fig. 2), under hensyntagen til styringen af ​​energiforbruget i anlægget. Valget af reguleringsloven afhænger af objektets momentum: Jo større den er, jo mere kompleks er reguleringsloven. Måletransducerens tidskonstant kan reduceres ved at øge kølevæskens bevægelseshastighed, reducere tykkelsen af ​​væggene i beskyttelsesdækslet (muffen) osv.

Regulering af produktsammensætning og kvalitetsparametre

Ved justering af sammensætningen eller kvaliteten af ​​et givent produkt er en situation mulig, når en parameter (f.eks. kornfugtighed) måles diskret. I denne situation er tab af information og reduktion af nøjagtigheden af ​​den dynamiske tilpasningsproces uundgåelig.

Det anbefalede skema for en regulator, der stabiliserer en mellemliggende parameter Y (t), hvis værdi afhænger af den vigtigste kontrollerede parameter - produktkvalitetsindikatoren Y (ti) er vist i figur 4.

Ris. 4. Ordning for produktkvalitetskontrolsystemet: 1 — objekt, 2 — kvalitetsanalysator, 3 — ekstrapolationsfilter, 4 — computerenhed, 5 — regulator.

Beregningsindretning 4, der anvender en matematisk model af forholdet mellem parametrene Y(t) og Y(ti), evaluerer kontinuerligt kvalitetsvurderingen. Ekstrapolationsfilteret 3 giver en estimeret produktkvalitetsparameter Y (ti) mellem to målinger.