Контрола и регулација главних технолошких параметара: протока, нивоа, притиска и температуре

Скуп појединачних операција формира специфичне технолошке процесе. У општем случају, технолошки процес се одвија помоћу технолошких операција које се изводе паралелно, узастопно или у комбинацији, када се почетак следеће операције помера у односу на почетак претходне.

Управљање процесима је организациони и технички проблем и данас се решава стварањем аутоматских или аутоматизованих система управљања процесима.

Сврха контроле технолошког процеса може бити: стабилизација неке физичке величине, њена промена по задатом програму или у сложенијим случајевима оптимизација неког сумирајућег критеријума, највећа продуктивност процеса, најнижа цена производа итд.

Типични параметри процеса који подлежу контроли и регулацији укључују проток, ниво, притисак, температуру и низ параметара квалитета.

Затворени системи користе тренутне информације о излазним вредностима, одређују одступање ε (Т) контролисане вредности И (т) од њене утврђене вредности Ио) и предузимају радње за смањење или потпуно елиминисање ε(Т).

Најједноставнији пример затвореног система, који се назива систем контроле девијације, је систем за стабилизацију нивоа воде у резервоару, приказан на слици 1. Систем се састоји од двостепеног мерног претварача (сензора), уређаја 1 за контролу ( регулатор) и актуаторски механизам 3, који контролише положај регулационог тела (вентила) 5.

Пиринач. 1. Функционални дијаграм система аутоматског управљања: 1 — регулатор, 2 — мерни претварач нивоа, 3 — погонски механизам, 5 — регулационо тело.

Контрола протока

Системе за контролу протока карактерише ниска инерција и честе пулсације параметара.

Типично, контрола протока ограничава проток супстанце помоћу вентила или капије, мењајући притисак у цевоводу променом брзине погона пумпе или степена бајпаса (преусмеравање дела протока кроз додатне канале).

Принципи примене регулатора протока за течне и гасовите медије приказани су на слици 2, а, за расуте материјале — на слици 2, б.

Пиринач. 2. Шеме контроле протока: а — течни и гасовити медији, б — расути материјали, ц — односи медија.

У пракси аутоматизације технолошких процеса постоје случајеви када је потребно стабилизовати однос протока два или више медија.

У шеми приказаној на слици 2, ц, проток до Г1 је главни, а проток Г2 = γГ — славе, где је γ — однос протока, који се поставља у процесу статичке регулације регулатора.

Када се главни ток Г1 промени, ФФ контролер пропорционално мења подређени ток Г2.

Избор закона управљања зависи од захтеваног квалитета стабилизације параметара.

Контрола нивоа

Системи за контролу нивоа имају исте карактеристике као и системи за контролу протока. У општем случају, понашање нивоа описује се диференцијалном једначином

Д (дл / дт) = џин — гихт + Гарр,

где је С површина хоризонталног дела резервоара, Л је ниво, Гин, Гоут је брзина протока медијума на улазу и излазу, Гарр — количина медијума која повећава или смањује капацитет (може бити једнако 0) по јединици времена Т.

Константност нивоа указује на једнакост количина испоручене и потрошене течности. Овај услов се може обезбедити утицајем на довод (слика 3, а) или брзину протока (слика 3, б) течности. У верзији регулатора приказаној на слици 3, ц, резултати мерења довода течности и протока се користе за стабилизацију параметра.

Пулс нивоа течности је корективан, искључујући акумулацију грешака услед неизбежних грешака које настају при промени снабдевања и протока. Избор регулационог закона зависи и од захтеваног квалитета стабилизације параметара. У овом случају могуће је користити не само пропорционалне, већ и позиционе контролере.

Пиринач. 3. Шеме система за контролу нивоа: а — са утицајем на напајање, б и ц — са утицајем на брзину протока медијума.

Регулација притиска

Константност притиска, као и константност нивоа, указује на материјалну равнотежу објекта. У општем случају, промена притиска је описана једначином:

В (дп / дт) = Гин — Гоут + Гарр,

где је ВЕ запремина апарата, п је притисак.

Методе контроле притиска су сличне методама контроле нивоа.

Контрола температуре

Температура је индикатор термодинамичког стања система. Динамичке карактеристике система за контролу температуре зависе од физичко-хемијских параметара процеса и дизајна апарата. Посебност оваквог система је значајна инерција објекта, а често и мерног претварача.

Принципи имплементације терморегулатора су слични принципима имплементације регулатора нивоа (сл. 2), узимајући у обзир контролу потрошње енергије у објекту. Избор регулаторног закона зависи од замаха објекта: што је већи, регулаторни закон је сложенији. Временска константа мерног претварача може се смањити повећањем брзине кретања расхладне течности, смањењем дебљине зидова заштитног поклопца (чаура) итд.

Регулисање састава производа и параметара квалитета

Приликом прилагођавања састава или квалитета датог производа могућа је ситуација када се параметар (на пример, влага зрна) мери дискретно. У овој ситуацији, губитак информација и смањење тачности процеса динамичког прилагођавања су неизбежни.

Препоручена шема регулатора који стабилизује неки међупараметар И (т), чија вредност зависи од главног контролисаног параметра — индикатора квалитета производа И (ти) приказана је на слици 4.

Пиринач. 4. Шема система контроле квалитета производа: 1 — објекат, 2 — анализатор квалитета, 3 — екстраполациони филтер, 4 — рачунарски уређај, 5 — регулатор.

Рачунарски уређај 4, користећи математички модел односа између параметара И (т) и И (ти), континуирано оцењује оцену квалитета. Екстраполациони филтер 3 даје процењени параметар квалитета производа И (ти) између два мерења.