Регулирование основных технологических параметров

Автоматическое регулирование

В качестве регулируемых переменных, как правило используются показатели функционирования технологических процессов, которые характеризуют материальный и энергетический баланс в аппаратах и свойства продукта. Такие режимные показатели делятся на:

1. Режимные, к которым относятся температура, давление, расход и уровень.
2. Качественные, к которым относятся плотность, состав, влажность, вязкость и т.п.

Системы автоматического регулирования классифицируются по различным критериям, таким как способность к самостоятельной настройке, количество управляемых переменных, тип используемых датчиков и исполнительных механизмов, характеристики регулируемых объектов и т.п. Основной классификацией является деление на сложные и простые системы. В состав простых систем входят обратные связи, обеспечивающие поддержание определенного значения управляемой переменной путем ее сравнения со значением данной переменной, полученным от датчика. Сложные системы автоматического регулирования имеют дополнительные функции, например, самонастройка и оптимизация процессов.

Автоматическое регулирование типовых технологических параметров

К основным технологическими параметрами, которые подлежат регулированию, относятся уровень, давление, расход, температура, а также параметры состава и качества продукта. Автоматические системы регулирования расхода характеризуются частой пульсацией параметра и инерционностью. В большинстве случаев регулирование расхода - это дросселирование потока вещества при помощи клапана или шибера, изменение напора в трубопроводе за счет изменения частоты вращения привода насоса или степени байпасирования, то есть отведение части потока через дополнительные каналы. Примеры схем регулирования расхода показан на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схемы регулирования расхода. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: а - регулирование расхода жидких и газообразных сред; б - регулирование расхода сыпучих материалов; в - регулирование с соотношением сред.

Системы регулирования уровня имеют такие же особенности, как и системы регулирования расхода. Поведение уровня описывается следующим уравнением:

D(dl/dt) = Gвх – Gвых +- Gобр

где, Gвх - расход среды на входе; Gвых - расход среды на выходе; Gобр - количество среды, уменьшающейся или увеличивающейся в емкости.

Примеры схем регулирования уровня изображены на рисунке ниже.

Рисунок 2. Схемы регулирования уровня. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: а - система регулирования с воздействием на подачу; б, в - система регулирования с воздействием на расход среды.

Постоянство давления свидетельствует о материальном балансе объекта. В общем случае изменение давления описывается следующим образом.

V(dp/dt) = Gвх – Gвых +- Gобр

где V - объем аппарата; р - давление.

Температура является показателем термодинамического состояния системы. Динамические характеристики системы регулирования температуры зависят от конструкции аппарата и физико-химических параметров процесса. Главная особенность системы - значительная инерционность объекта. Принципы реализации систем регулирования температуры аналогичны принципам реализации систем регулирования уровня, но с учетом управления расходом энергии в объекте. Закон регулирования зависит от инерционности объекта: чем она больше, тем закон регулирования сложнее.

При регулировании состава или качества продукта возможна ситуация, когда параметр, например влажность продукта измеряется дискретно. В такой ситуации неизбежны потеря информации и снижение точности динамического процесса регулирования. Пример схемы регулирования показателя качества продукта изображен на рисунке ниже.

Рисунок 3. Схема регулирования показателя качества. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: 1 - объект регулирования; 2 - анализатор качества; 3 - экстраполяционный фильтр; 4 - вычислительное устройство; 5 - регулятор.