Kontroll og regulering av de viktigste teknologiske parameterne: strømningshastighet, nivå, trykk og temperatur

Settet med enkeltoperasjoner danner spesifikke teknologiske prosesser. I det generelle tilfellet utføres den teknologiske prosessen ved hjelp av teknologiske operasjoner som utføres parallelt, sekvensielt eller i kombinasjon, når begynnelsen av neste operasjon er forskjøvet i forhold til begynnelsen av den forrige.

Prosessledelse er et organisatorisk og teknisk problem og i dag løses det ved å lage automatiske eller automatiserte prosessstyringssystemer.

Formålet med teknologisk prosesskontroll kan være: stabilisering av en fysisk mengde, dens endring i henhold til et gitt program eller i mer komplekse tilfeller optimalisering av et oppsummerende kriterium, høyeste produktivitet av prosessen, laveste kostnad for produktet, etc.

Typiske prosessparametere underlagt kontroll og regulering inkluderer strømningshastighet, nivå, trykk, temperatur og en rekke kvalitetsparametere.

Lukkede systemer bruker gjeldende informasjon om utgangsverdiene, bestemmer avviket ε (T) kontrollert verdi Y (t) fra dens fastsatte verdi Yo) og iverksetter tiltak for å redusere eller helt eliminere ε(T).

Det enkleste eksemplet på et lukket system, kalt et avvikskontrollsystem, er systemet for stabilisering av vannstanden i tanken, vist i figur 1. Systemet består av en totrinns måletransduser (sensor), en enhet 1 kontroll ( regulator) og en aktuatormekanisme 3, som styrer posisjonen til reguleringslegemet (ventilen) 5.

Ris. 1. Funksjonsdiagram av det automatiske kontrollsystemet: 1 — regulator, 2 — nivåmåletransduser, 3 — drivmekanisme, 5 — reguleringslegeme.

Flytkontroll

Strømningskontrollsystemer er preget av lav treghet og hyppige parameterpulsasjoner.

Vanligvis begrenser strømningskontroll strømmen av et stoff ved hjelp av en ventil eller port, og endrer trykket i rørledningen ved å endre hastigheten på pumpedriften eller graden av bypass (avlede en del av strømmen gjennom flere kanaler).

Prinsippene for bruk av strømningsregulatorer for flytende og gassformige medier er vist i figur 2, a, for bulkmaterialer – i figur 2, b.

Ris. 2. Strømningskontrollsystemer: a — flytende og gassformige medier, b — bulkmaterialer, c — medieforhold.

I praksisen med automatisering av teknologiske prosesser er det tilfeller når det er nødvendig å stabilisere strømningsforholdet til to eller flere medier.

I skjemaet vist i figur 2, c, er strømmen til G1 masteren, og strømmen G2 = γG — slave, hvor γ — strømningshastighetsforholdet, som settes i prosessen med statisk regulering av regulatoren.

Når masterstrømmen G1 endres, endrer FF-kontrolleren proporsjonalt slavestrømmen G2.

Valget av kontrollloven avhenger av den nødvendige kvaliteten på parameterstabilisering.

Nivåkontroll

Nivåkontrollsystemer har samme egenskaper som strømningskontrollsystemer. I det generelle tilfellet er oppførselen til nivået beskrevet av differensialligningen

D (dl / dt) = Gin — gikt + Garr,

der S er arealet av den horisontale delen av tanken, L er nivået, Gin, gikt er strømningshastigheten til mediet ved innløpet og utløpet, Garr - mengden medium som øker eller reduserer kapasiteten (kan være lik 0) per tidsenhet T.

Konstansen til nivået indikerer likheten mellom mengdene tilført og konsumert væske. Denne tilstanden kan sikres ved å påvirke tilførselen (fig. 3, a) eller strømningshastigheten (fig. 3, b) av væsken. I versjonen av regulatoren vist i figur 3, c, brukes resultatene av målinger av væsketilførsel og strømningshastighet for å stabilisere parameteren.

Væskenivåpulsen er korrigerende, og ekskluderer akkumulering av feil på grunn av uunngåelige feil som oppstår når tilførselen og strømningshastigheten endres. Valget av reguleringsloven avhenger også av den nødvendige kvaliteten på parameterstabilisering. I dette tilfellet er det mulig å bruke ikke bare proporsjonale, men også posisjonskontrollere.

Ris. 3. Planer for nivåkontrollsystemer: a — med effekt på strømforsyningen, b og c — med effekt på strømningshastigheten til mediet.

Trykkregulering

Trykkkonstans, som nivåkonstans, indikerer materialbalansen til objektet. I det generelle tilfellet er endringen i trykk beskrevet av ligningen:

V (dp / dt) = Gin — gikt + Garr,

hvor VE er volumet til apparatet, p er trykket.

Trykkkontrollmetoder ligner nivåkontrollmetoder.

Temperatur kontroll

Temperatur er en indikator på den termodynamiske tilstanden til systemet. De dynamiske egenskapene til temperaturkontrollsystemet avhenger av de fysisk-kjemiske parametrene til prosessen og utformingen av apparatet. Det særegne ved et slikt system er den betydelige tregheten til objektet og ofte til måletransduseren.

Prinsippene for implementering av termoregulatorer ligner prinsippene for implementering av nivåregulatorer (fig. 2), under hensyntagen til kontrollen av energiforbruket i anlegget. Valget av reguleringsloven avhenger av momentumet til objektet: Jo større det er, desto mer komplekst er reguleringsloven. Tidskonstanten til måletransduseren kan reduseres ved å øke bevegelseshastigheten til kjølevæsken, redusere tykkelsen på veggene til beskyttelsesdekselet (hylsen), etc.

Regulering av produktsammensetning og kvalitetsparametere

Når du justerer sammensetningen eller kvaliteten til et gitt produkt, er en situasjon mulig når en parameter (for eksempel kornfuktighet) måles diskret. I denne situasjonen er tap av informasjon og reduksjon av nøyaktigheten til den dynamiske justeringsprosessen uunngåelig.

Det anbefalte skjemaet for en regulator som stabiliserer en mellomliggende parameter Y (t), hvis verdi avhenger av den kontrollerte hovedparameteren - produktkvalitetsindikatoren Y (ti) er vist i figur 4.

Ris. 4. Opplegg for produktkvalitetskontrollsystemet: 1 — objekt, 2 — kvalitetsanalysator, 3 — ekstrapolasjonsfilter, 4 — dataenhet, 5 — regulator.

Beregningsanordning 4, ved bruk av en matematisk modell av forholdet mellom parameterne Y(t) og Y(ti), evaluerer kontinuerlig kvalitetsvurderingen. Ekstrapolasjonsfilteret 3 gir en estimert produktkvalitetsparameter Y (ti) mellom to målinger.