Kawalan dan pengawalseliaan parameter teknologi utama: kadar aliran, paras, tekanan dan suhu

Set operasi tunggal membentuk proses teknologi tertentu. Dalam kes umum, proses teknologi dijalankan dengan cara operasi teknologi yang dijalankan secara selari, berurutan atau gabungan, apabila permulaan operasi seterusnya dialihkan berbanding dengan permulaan operasi sebelumnya.

Pengurusan proses ialah masalah organisasi dan teknikal dan hari ini ia diselesaikan dengan mencipta sistem pengurusan proses automatik atau automatik.

Tujuan kawalan proses teknologi boleh menjadi: penstabilan beberapa kuantiti fizikal, perubahannya mengikut program tertentu atau dalam kes yang lebih kompleks pengoptimuman beberapa kriteria ringkasan, produktiviti tertinggi proses, kos produk terendah, dsb.

Parameter proses biasa yang tertakluk kepada kawalan dan peraturan termasuk kadar aliran, paras, tekanan, suhu dan beberapa parameter kualiti.

Sistem tertutup menggunakan maklumat semasa tentang nilai output, tentukan sisihan ε (T) nilai terkawal Y (t) daripada nilai ditentukan Yo) dan mengambil tindakan untuk mengurangkan atau menghapuskan sepenuhnya ε(T).

Contoh paling mudah bagi sistem tertutup, dipanggil sistem kawalan sisihan, ialah sistem untuk menstabilkan paras air dalam tangki, ditunjukkan dalam Rajah 1. Sistem ini terdiri daripada transduser pengukur dua peringkat (sensor), kawalan peranti 1 ( pengawal selia) dan mekanisme penggerak 3, yang mengawal kedudukan badan pengawal selia (injap) 5.

nasi. 1. Gambar rajah fungsi sistem kawalan automatik: 1 — pengawal selia, 2 — transduser pengukur aras, 3 — mekanisme pemacu, 5 — badan pengawal selia.

Kawalan aliran

Sistem kawalan aliran dicirikan oleh inersia rendah dan denyutan parameter yang kerap.

Biasanya, kawalan aliran menyekat aliran bahan menggunakan injap atau pintu, menukar tekanan dalam saluran paip dengan menukar kelajuan pemacu pam atau tahap pintasan (melencongkan sebahagian daripada aliran melalui saluran tambahan).

Prinsip penggunaan pengatur aliran untuk media cecair dan gas ditunjukkan dalam rajah 2, a, untuk bahan pukal — dalam rajah 2, b.

nasi. 2. Skim kawalan aliran: a — media cecair dan gas, b — bahan pukal, c — nisbah media.

Dalam amalan automasi proses teknologi, terdapat kes apabila perlu untuk menstabilkan nisbah aliran dua atau lebih media.

Dalam skema yang ditunjukkan dalam Rajah 2, c, aliran ke G1 adalah induk, dan aliran G2 = γG — hamba, di mana γ — nisbah kadar aliran, yang ditetapkan dalam proses pengawalan statik pengatur.

Apabila aliran induk G1 berubah, pengawal FF menukar aliran hamba G2 secara berkadar.

Pilihan undang-undang kawalan bergantung kepada kualiti penstabilan parameter yang diperlukan.

Kawalan tahap

Sistem kawalan aras mempunyai ciri yang sama seperti sistem kawalan aliran. Dalam kes umum, tingkah laku tahap diterangkan oleh persamaan pembezaan

D (dl / dt) = Gin — Gout +Garr,

di mana S ialah luas bahagian mendatar tangki, L ialah aras, Gin, Gout ialah kadar alir medium di salur masuk dan keluar, Garr — jumlah medium menambah atau mengurangkan kapasiti (boleh sama dengan 0) per unit masa T.

Ketekalan tahap menunjukkan kesamaan kuantiti cecair yang dibekalkan dan digunakan. Keadaan ini boleh dipastikan dengan mempengaruhi bekalan (Rajah 3, a) atau kadar aliran (Rajah 3, b) cecair. Dalam versi pengawal selia yang ditunjukkan dalam Rajah 3, c, hasil pengukuran bekalan cecair dan kadar aliran digunakan untuk menstabilkan parameter.

Nadi paras cecair adalah pembetulan, tidak termasuk pengumpulan ralat disebabkan oleh ralat yang tidak dapat dielakkan yang berlaku apabila bekalan dan kadar aliran berubah. Pilihan undang-undang peraturan juga bergantung pada kualiti penstabilan parameter yang diperlukan. Dalam kes ini, adalah mungkin untuk menggunakan bukan sahaja pengawal berkadar tetapi juga pengawal kedudukan.

nasi. 3. Skim sistem kawalan aras: a — dengan kesan pada bekalan kuasa, b dan c — dengan kesan pada kadar aliran medium.

Peraturan tekanan

Ketekalan tekanan, seperti ketekalan tahap, menunjukkan keseimbangan bahan objek. Dalam kes umum, perubahan tekanan diterangkan oleh persamaan:

V (dp / dt) = Gin — Gout +Garr,

dengan VE ialah isipadu radas, p ialah tekanan.

Kaedah kawalan tekanan adalah serupa dengan kaedah kawalan aras.

Kawalan suhu

Suhu adalah penunjuk keadaan termodinamik sistem. Ciri-ciri dinamik sistem kawalan suhu bergantung pada parameter fiziko-kimia proses dan reka bentuk radas. Keanehan sistem sedemikian ialah inersia ketara objek dan selalunya transduser pengukur.

Prinsip pelaksanaan termoregulator adalah serupa dengan prinsip pelaksanaan pengawal selia tahap (Rajah 2), dengan mengambil kira kawalan penggunaan tenaga dalam kemudahan. Pilihan undang-undang pengawalseliaan bergantung pada momentum objek: semakin besar, semakin kompleks undang-undang pengawalseliaan. Pemalar masa transduser pengukur boleh dikurangkan dengan meningkatkan kelajuan pergerakan penyejuk, mengurangkan ketebalan dinding penutup pelindung (lengan), dsb.

Peraturan komposisi produk dan parameter kualiti

Apabila melaraskan komposisi atau kualiti produk tertentu, situasi mungkin berlaku apabila parameter (contohnya, kelembapan bijirin) diukur secara diskret. Dalam keadaan ini, kehilangan maklumat dan pengurangan ketepatan proses pelarasan dinamik tidak dapat dielakkan.

Skim yang disyorkan bagi pengawal selia yang menstabilkan beberapa parameter perantaraan Y (t), yang nilainya bergantung pada parameter terkawal utama — penunjuk kualiti produk Y (ti) ditunjukkan dalam Rajah 4.

nasi. 4. Skim sistem kawalan kualiti produk: 1 — objek, 2 — penganalisis kualiti, 3 — penapis ekstrapolasi, 4 — peranti pengkomputeran, 5 — pengawal selia.

Peranti pengkomputeran 4, menggunakan model matematik hubungan antara parameter Y (t) dan Y (ti), menilai penilaian kualiti secara berterusan. Penapis ekstrapolasi 3 memberikan anggaran parameter kualiti produk Y (ti) antara dua ukuran.