Peamiste tehnoloogiliste parameetrite juhtimine ja reguleerimine: voolukiirus, tase, rõhk ja temperatuur

Üksikute toimingute kogum moodustab spetsiifilised tehnoloogilised protsessid. Üldjuhul viiakse tehnoloogiline protsess läbi tehnoloogiliste toimingute abil, mis viiakse läbi paralleelselt, järjestikku või kombineeritult, kui järgmise toimingu algust nihutatakse eelmise alguse suhtes.

Protsessijuhtimine on organisatsiooniline ja tehniline probleem ning tänapäeval lahendatakse seda automaatsete või automatiseeritud protsessijuhtimissüsteemide loomisega.

Tehnoloogilise protsessi juhtimise eesmärk võib olla: mõne füüsikalise suuruse stabiliseerimine, selle muutmine vastavalt etteantud programmile või keerulisematel juhtudel mõne kokkuvõtva kriteeriumi optimeerimine, protsessi kõrgeim tootlikkus, toote madalaim maksumus jne.

Tüüpilised kontrollitavad ja reguleeritavad protsessiparameetrid hõlmavad voolukiirust, taset, rõhku, temperatuuri ja mitmeid kvaliteediparameetreid.

Suletud süsteemid kasutavad praegust teavet väljundväärtuste kohta, määravad kõrvalekalde ε (T) kontrollitud väärtuse Y (t) selle määratud väärtusest Yo) ja võtavad meetmeid ε(T) vähendamiseks või täielikuks kõrvaldamiseks.

Lihtsaim näide suletud süsteemist, mida nimetatakse hälbekontrollisüsteemiks, on paagi veetaseme stabiliseerimise süsteem, mis on näidatud joonisel 1. Süsteem koosneb kaheastmelisest mõõtemuundurist (andurist), seadme 1 juhtseadmest ( regulaator) ja täiturmehhanism 3, mis juhib reguleerimiskorpuse (ventiili) asendit 5.

Riis. 1. Automaatjuhtimissüsteemi talitlusskeem: 1 — regulaator, 2 — taseme mõõtemuundur, 3 — ajamimehhanism, 5 — reguleerimiskorpus.

Voolu reguleerimine

Voolu reguleerimise süsteeme iseloomustab madal inerts ja sagedased parameetrite pulsatsioonid.

Tavaliselt piirab voolu reguleerimine aine voolu klapi või värava abil, muutes rõhku torustikus, muutes pumba ajami kiirust või möödavoolu astet (suunab osa voolust läbi lisakanalite).

Vedelate ja gaasiliste ainete vooluregulaatorite kasutamise põhimõtted on näidatud joonisel 2, a, puistematerjalide puhul - joonisel 2, b.

Riis. 2. Voolu reguleerimise skeemid: a – vedelad ja gaasilised ained, b – puistematerjalid, c – ainete suhted.

Tehnoloogiliste protsesside automatiseerimise praktikas on juhtumeid, kui on vaja stabiliseerida kahe või enama kandja voolusuhet.

Joonisel 2 näidatud skeemil c on vool G1-sse juht ja vool G2 = γG — alam, kus γ — vooluhulga suhe, mis määratakse regulaatori staatilise reguleerimise protsessis.

Kui ülemvool G1 muutub, muudab FF-kontroller proportsionaalselt alamvoolu G2.

Juhtimisseaduse valik sõltub parameetrite stabiliseerimise nõutavast kvaliteedist.

Taseme kontroll

Taseme reguleerimissüsteemidel on samad omadused kui voolujuhtimissüsteemidel. Üldjuhul kirjeldatakse taseme käitumist diferentsiaalvõrrandiga

D (dl / dt) = džinn – podagra + Garr,

kus S on paagi horisontaalse osa pindala, L on tase, džinn, podagra on söötme voolukiirus sisselaske- ja väljalaskeavas, Garr - söötme kogus, mis suurendab või vähendab mahutavust (võib olla võrdne 0) ajaühiku T kohta.

Taseme püsivus näitab tarnitud ja tarbitud vedeliku koguste võrdsust. Seda tingimust saab tagada vedeliku juurdevoolu (joonis 3, a) või voolukiiruse (joonis 3, b) mõjutamisega. Joonisel 3, c näidatud regulaatori versioonis kasutatakse parameetri stabiliseerimiseks vedeliku juurdevoolu ja voolukiiruse mõõtmise tulemusi.

Vedeliku taseme impulss on korrigeeriv, välistades toite- ja voolukiiruse muutumisel tekkivate vältimatute vigade kuhjumise. Reguleerimisseaduse valik sõltub ka parameetrite stabiliseerimise nõutavast kvaliteedist. Sel juhul on võimalik kasutada mitte ainult proportsionaalseid, vaid ka asendikontrollereid.

Riis. 3. Taseme reguleerimise süsteemide skeemid: a — mõjuga toiteallikale, b ja c — mõjuga keskkonna voolukiirusele.

Rõhu reguleerimine

Rõhu püsivus, nagu ka taseme püsivus, näitab objekti materjali tasakaalu. Üldjuhul kirjeldatakse rõhu muutust võrrandiga:

V (dp / dt) = džinn – podagra + Garr,

kus VE on seadme ruumala, p on rõhk.

Rõhu reguleerimise meetodid on sarnased taseme reguleerimise meetoditega.

Temperatuuri reguleerimine

Temperatuur on süsteemi termodünaamilise oleku indikaator. Temperatuuri reguleerimissüsteemi dünaamilised omadused sõltuvad protsessi füüsikalis-keemilistest parameetritest ja aparaadi konstruktsioonist. Sellise süsteemi eripäraks on objekti ja sageli ka mõõtemuunduri märkimisväärne inerts.

Termoregulaatorite rakendamise põhimõtted on sarnased tasemeregulaatorite rakendamise põhimõtetega (joonis 2), võttes arvesse energiatarbimise kontrolli rajatises. Reguleeriva seaduse valik sõltub objekti hoogudest: mida suurem see on, seda keerulisem on reguleeriv seadus. Mõõtemuunduri ajakonstanti saab vähendada jahutusvedeliku liikumiskiiruse suurendamisega, kaitsekatte (hülsi) seinte paksuse vähendamisega jne.

Toote koostise ja kvaliteediparameetrite reguleerimine

Antud toote koostise või kvaliteedi reguleerimisel on võimalik olukord, kus parameetrit (näiteks tera niiskust) mõõdetakse diskreetselt. Sellises olukorras on teabe kadu ja dünaamilise kohanemisprotsessi täpsuse vähenemine vältimatu.

Mõnda vaheparameetrit Y (t) stabiliseeriva regulaatori soovitatav skeem, mille väärtus sõltub peamisest kontrollitavast parameetrist — toote kvaliteedinäitaja Y (ti) on toodud joonisel 4.

Riis. 4. Toote kvaliteedikontrolli süsteemi skeem: 1 — objekt, 2 — kvaliteedianalüsaator, 3 — ekstrapolatsioonifilter, 4 — arvutusseade, 5 — regulaator.

Arvutusseade 4, kasutades matemaatilist mudelit parameetrite Y (t) ja Y (ti) vahelise seose kohta, hindab pidevalt kvaliteedihinnet. Ekstrapolatsioonifilter 3 annab hinnangulise tootekvaliteedi parameetri Y (ti) kahe mõõtmise vahel.