تنظیم پارامترهای تکنولوژیکی طرح های معمولی برای کنترل خودکار متغیرهای فرآیند (سرعت جریان، فشار، دما، سطح، غلظت و غیره) طرح کنترل و تنظیم سطح

پارامترهای تکنولوژیکی اصلی مشمول کنترل و تنظیم در فرآیندهای شیمیایی-فناوری شامل سرعت جریان، سطح، فشار، دما، مقدار pH و شاخص‌های کیفیت (غلظت، چگالی، ویسکوزیته و غیره) است.

نیاز به کنترل جریان در اتوماسیون تقریباً هر فرآیند پیوسته ایجاد می شود.

سیستم های کنترل خودکار جریان طراحی شده برای تثبیت اختلالات در جریان مواد، بخشی جدایی ناپذیر از سیستم های اتوماسیون حلقه باز هستند. فرآیندهای تکنولوژیکی. شکل 3.4 یک نمودار شماتیک از یک شی با کنترل جریان را نشان می دهد. به طور معمول، چنین جسمی بخشی از خط لوله بین نقطه اندازه گیری جریان (به عنوان مثال، محل نصب محدود کننده 1) و بدنه تنظیم کننده 2 است. طول این بخش توسط قوانین نصب دستگاه های محدود کننده تعیین می شود. نهادهای نظارتی و معمولا چندین متر است. دینامیک کانال "جریان مواد از طریق دریچه - جریان ماده از طریق فلومتر" تقریباً توسط یک پیوند دوره ای مرتبه اول با تاخیر خالص توصیف می شود. زمان‌های تاخیر خالص معمولاً کسری از ثانیه برای یک گاز و چند ثانیه برای یک مایع است. مقدار ثابت زمانی چند ثانیه است.

به دلیل اینرسی کوچک موضوع تنظیم نیازمندی های ویژهبه انتخاب ابزارها و روش های اتوماسیون برای محاسبه ACP ارائه شده است. به ویژه، در تاسیسات صنعتی، اینرسی مدارهای کنترل و تنظیم جریان با اینرسی جسم متناسب می شود و هنگام محاسبه سیستم های کنترل باید به آن توجه شود.

برنج. 3.4. نمودار شماتیک شی برای کنترل جریان: 1 - فلومتر. 2- شیر تنظیم

انتخاب قوانین کنترل توسط کیفیت معمول مورد نیاز فرآیندهای گذرا دیکته می شود. برای کنترل جریان بدون خطای استاتیکی در ASR تک مدار، از کنترل کننده های PI استفاده می شود. اگر جریان ACP یک حلقه داخلی در یک سیستم کنترل آبشاری باشد، کنترل جریان را می توان با قانون P-قانون تنظیم انجام داد. در صورت وجود تداخل فرکانس بالا در سیگنال جریان، استفاده از کنترل کننده هایی با اجزای دیفرانسیل در قانون کنترل بدون هموارسازی اولیه سیگنال می تواند منجر به عملکرد ناپایدار سیستم شود. بنابراین در ACP های جریان صنعتی استفاده از کنترل کننده های PD یا PID توصیه نمی شود.

سیستم های کنترل جریان از یکی از سه روش برای تغییر جریان استفاده می کنند:

خنثی کردن جریان یک ماده از طریق بدنه نظارتی نصب شده روی خط لوله (دریچه، دروازه، دمپر)؛

تغییر فشار در خط لوله با استفاده از یک منبع انرژی قابل تنظیم (به عنوان مثال، تغییر سرعت موتور پمپ یا زاویه چرخش پره های فن).

دور زدن، یعنی انتقال ماده اضافی از خط لوله اصلی به خط بای پس.

کنترل جریان پس از پمپ گریز از مرکز توسط یک شیر کنترلی نصب شده بر روی خط لوله تخلیه انجام می شود (شکل 3.5، a). اگر از پمپ پیستونی برای پمپاژ مایع استفاده شود، استفاده از چنین ACP غیرقابل قبول است، زیرا در حین کار رگولاتور ممکن است دریچه به طور کامل بسته شود، که منجر به پارگی خط لوله می شود (یا در صورت نصب شیر بر روی آن، افزایش می یابد. محور پمپ).

در این مورد برای
در این مورد، یک دستگاه توزین می تواند به عنوان جریان سنج عمل کند، که جرم مواد را روی تسمه نقاله تعیین می کند.

برنج. 3.6. طرح های کنترل جریان برای جامدات حجیم:

الف - با تغییر درجه باز شدن دمپر کنترل.

ب-تغییر سرعت نوار نقاله. 1 - پناهگاه؛

2 - نوار نقاله; 3 - تنظیم کننده; 4 - دمپر کنترلی;

5- موتور برق

تنظیم نسبت مصرف دو ماده را می توان با توجه به یکی از سه طرح توضیح داده شده در زیر انجام داد.

1. با بهره وری کل نامشخص، مصرف یک ماده (شکل 3.7، الف) G1 که "پیشرو" نامیده می شود، می تواند خودسرانه تغییر کند. ماده دوم با نسبت ثابت g با ماده اول عرضه می شود، به طوری که نرخ جریان "هدایت شده" برابر با gG1 است. گاهی اوقات، به جای یک کنترل کننده نسبت، یک رله نسبت و یک تنظیم کننده معمولی برای یک متغیر استفاده می شود (شکل 3.7، ب). سیگنال خروجی رله 6، که ضریب نسبت داده شده g را تنظیم می کند، به صورت وظیفه ای به کنترل کننده 5 داده می شود که حفظ نرخ جریان "هدایت شده" را تضمین می کند.

2. برای یک نرخ جریان "پیشرو" معین، علاوه بر نسبت ACP، ACP نرخ جریان "پیشرو" نیز استفاده می شود (شکل 3.7، ج). با چنین طرحی، در صورت تغییر در هدف برای نرخ جریان G1، نرخ جریان G2 به طور خودکار تغییر می کند (در یک نسبت معین با G1).

3. نسبت جریان ACP یک حلقه داخلی در سیستم کنترل آبشاری سوم است پارامتر تکنولوژیکی g (به عنوان مثال، درجه حرارت در دستگاه). در این مورد، ضریب نسبت داده شده توسط یک کنترل کننده خارجی بسته به این پارامتر تنظیم می شود، به طوری که G2 = g(y) G1 (شکل 3.7، d).

برنج. 3.7 طرح های کنترل نسبت هزینه:

a، b - در بار کلی نامشخص؛ ج - در یک بار کل معین. د - در بار کل معین و اصلاح نسبت برای پارامتر سوم. 1،2 - جریان سنج؛ 3 - کنترل کننده نسبت. 4.7 - شیرهای کنترل؛

5 - تنظیم کننده جریان 6 - رله نسبت; 8 - کنترل کننده دما; 9 - دستگاه محدود کننده

ارسال کار خوب خود را در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

میزبانی شده در http://www.allbest.ru/

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه

شعبه بودجه ایالت فدرال موسسه تحصیلیآموزش عالی حرفه ای

"دانشگاه فنی دولتی سامارا" در سیزران

گروه الکترومکانیک و اتوماسیون صنعتی

پروژه دوره

در رشته "طراحی سیستم های خودکار"

تنظیم پارامترهای فناوری در واحد EOLU AVT-6

تکمیل شد:

دانشجو gr. EABZ-401 Golotin K.O.

بررسی شد:

هنر معلم شومیلوف E.A.

Syzran 2014

معرفی

1. شرح عملیات نصب

3. محاسبات تنظیم کننده ها

نتیجه

معرفی

روغن از زمان های قدیم برای بشر شناخته شده است. برای قرن های متمادی، روغن به عنوان دارو، سوخت و مواد روشنایی مورد استفاده قرار گرفته است. با توسعه فناوری در روسیه، صنعت پالایش نفت نیز توسعه یافت که تولید انواع فرآورده های نفتی از نفت را تضمین کرد. صنعت نفت با وظیفه بزرگی مواجه است: تامین مواد اولیه و محصولات واسطه ای برای صنایع شیمیایی و پتروشیمی. مواد اولیه برای توسعه این صنایع گاز طبیعی و همراه، گاز مایع و فراکسیون هیدروکربنی منفرد است. علاوه بر این، پالایشگاه ها شروع به تولید هیدروکربن های معطر، مواد خام برای دوده، اسیدهای چرب مصنوعی و الکل ها و بسیاری محصولات دیگر کردند. صنعت مدرن پالایش نفت به طور مداوم تحت نشانه پیشرفت های علمی و فنی است. فرآیندهای تکنولوژیکی اصلی در پالایشگاه های نفت عبارتند از: نمک زدایی و آبگیری نفت در مرحله اولیه، ترک کاتالیستی، رفرمینگ کاتالیستی، ایزومریزاسیون، تصفیه هیدروژناسیون تقطیرهای نفتی و غیره - در مراحل ثانویه و بعدی.

استفاده گسترده از فرآیندهای پالایش نفت ثانویه، الزامات برای شفافیت جداسازی روغن و انتخاب های عمیق تر را افزایش می دهد. فرآیندهای فن آوری مدرن پالایش نفت با بهره وری بالا، نرخ جریان بالا و مقادیر مشخصی از پارامترها متمایز می شوند که انحراف آنها فقط در کمترین حد مجاز است.

بازار مدرن جهانی تقاضاهای زیادی برای کیفیت نفت و فرآورده های نفتی دارد، بنابراین بهبود مستمر کیفیت محصولات ضروری است. و این مستلزم استفاده از سیستم های کنترل مدرن با دقت بالا است.

فرآیندهای تقطیر روغن در کارخانه‌های به اصطلاح لوله‌ای اتمسفری (AT) و لوله‌ای خلاء (VT) یا لوله‌ای خلاء جوی (AVT) انجام می‌شود.

در واحدهای AT، تقطیر کم عمق روغن برای به دست آوردن فراکسیون های سوخت (بنزین، نفت سفید، دیزل) و نفت کوره انجام می شود. واحدهای VT برای تقطیر نفت کوره طراحی شده اند. نفت گاز، قطعات نفتی و قطران به دست آمده بر روی آنها به عنوان مواد خام برای فرآیندهای پردازش بعدی (ثانویه) آنها برای به دست آوردن سوخت استفاده می شود. روغن های روان کننده، کک، قیر و سایر فرآورده های نفتی.

فرآیندهای مدرن پالایش نفت با فرآیندهای کم آبی و نمک زدایی، تقطیر ثانویه و تثبیت کسر بنزین ترکیب می شوند: CDU-AT، CDU-AVT و غیره.

1. شرح عملیات نصب

فرآیند فناوری در بلوک اتمسفر ELOU AVT-6 به شرح زیر است. روغن خشک شده و نمک زدایی شده در CDU علاوه بر این در مبدل های حرارتی حرارت داده می شود و برای جداسازی به ستون تاپینگ جزئی 1 تغذیه می شود. گاز هیدروکربنی و بنزین سبک که از بالای این ستون خارج می شود، متراکم شده و در خنک کننده های هوا و آب سرد می شود و به آبیاری فرستاده می شود. مخزن بخشی از میعانات به عنوان رفلاکس حاد به بالای ستون 1 بازگردانده می شود. روغن بالا از پایین ستون 1 به کوره لوله ای 4 وارد می شود و در آنجا تا دمای مورد نیاز گرم می شود و به ستون اتمسفر 2 ارسال می شود. بخشی از روغن بالای کوره 4 به پایین کوره بازگردانده می شود. ستون 1 به عنوان یک جت داغ. بنزین سنگین از بالای ستون 2 گرفته می شود و کسرهای سوخت 180-220 (230)، 220 (230) -280 و 280-350 درجه سانتیگراد از طریق ستون های سلب 3 از کنار خارج می شوند. ستون اتمسفر علاوه بر آبیاری حاد دارای دو آبیاری گردشی است که برای انتخاب کسرهای 180-220 و 220-280 درجه سانتی گراد گرمای زیر صفحات را حذف می کند. بخار آب فوق‌گرم شده به قسمت‌های پایینی ستون‌های اتمسفری و برهنه‌ای عرضه می‌شود تا بخش‌های در حال جوش را از بین ببرد. از پایین ستون اتمسفر، نفت کوره برداشته می شود که به واحد تقطیر خلاء ارسال می شود.

2. طرح فن آوری نصب

روی انجیر شکل 1 یک نمودار شماتیک از واحد تقطیر اتمسفری واحد CDU AVT-6 را نشان می دهد.

1 - ستون تاپ؛

2 - ستون جوی؛

3 - ستون های سلب;

4 - کوره اتمسفر;

I - روغن با ELOU؛

II - بنزین سبک؛

III- بنزین سنگین;

IV - کسری 180-220;

V - کسری 220-280;

VI - کسری 280-350؛

VII - نفت کوره؛

IX - بخار آب.

3. محاسبه تنظیم کننده ها

جدول 1 داده ها برای محاسبه

پالایشگاه نفت الو صنعت

یک سیستم کنترل slave سه حلقه برای کنترل پارامترها استفاده می شود. طرح ساختاریچنین سیستمی در شکل 2 نشان داده شده است.

برای سیستم کنترل دما در کوره اتمسفر:

R1 (s) - عملکرد انتقال کنترل کننده سرعت موتور.

W11 (s) - عملکرد انتقال مبدل تریستور؛

W12 (s) - عملکرد انتقال موتور الکتریکی؛

Wos1 (s) - عملکرد انتقال سنسور سرعت.

R2 (s) - عملکرد انتقال تنظیم کننده مصرف سوخت.

W21 (s) - عملکرد انتقال پمپ؛

Wos2 (s) - عملکرد انتقال سنسور مصرف سوخت.

R3 (s) - عملکرد انتقال کنترل کننده دما در کوره اتمسفر.

W31 (s) - تابع انتقال کوره اتمسفر؛

Wos3 (s) - عملکرد انتقال سنسور دمای کوره اتمسفر.

حلقه اول سیستم کنترل سرعت روی بهینه فنی تنظیم می شود (شکل 3).

تابع انتقال مورد نظر اولین حلقه باز:

از طرف دیگر:

با جایگزین کردن مقدار به فرمول (2)، می توانیم تابع انتقال کنترلر را محاسبه کنیم:

بیایید صحت محاسبات را با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری در Simulink بررسی کنیم. (شکل 5) نموداری از فرآیند گذرا را نشان می دهد که پارامترهای آن با بهینه فنی مطابقت دارد.

برنج. 4 نمودار مدل سیستم محرک الکتریکی

برنج. 5 نمودار انتقال

تابع انتقال اولین حلقه بسته:

مدار دوم سیستم کنترل مصرف سوخت روی بهینه فنی تنظیم می شود (شکل 6).

تابع انتقال مطلوب دومین حلقه باز:

از طرف دیگر:

با جایگزین کردن مقدار به فرمول (4)، می توانیم تابع انتقال کنترلر را محاسبه کنیم:

بیایید صحت محاسبات را با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری در Simulink بررسی کنیم. (شکل 8) نموداری از فرآیند گذرا را نشان می دهد که پارامترهای آن با بهینه فنی مطابقت دارد.

برنج. 7 نمودار مدل سیستم محرک الکتریکی

برنج. 8 نمودار انتقال

تابع انتقال دومین حلقه بسته:

مدار سوم سیستم کنترل دما را روی یک بهینه متقارن تنظیم می کنیم (شکل 9).

تابع انتقال مطلوب سومین حلقه باز:

از طرف دیگر:

با جایگزین کردن مقدار به فرمول (6)، می توانیم تابع انتقال کنترلر را محاسبه کنیم:

بیایید صحت محاسبات را با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری در Simulink بررسی کنیم. (شکل 11) نموداری از فرآیند گذرا را نشان می دهد که پارامترهای آن با بهینه فنی مطابقت دارد.

برنج. 10 نمودار مدل سیستم محرک الکتریکی

برنج. 11 نمودار انتقال

نتیجه

در طی این مقاله ترمرگولاتورها برای هر حلقه از سیستم کنترل slave محاسبه شدند که صحت آن با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری در Simulink بررسی شد. با توجه به نمودارهای به دست آمده از گذرا، بیش از حد، زمان عدم تطابق، حداکثر زمان و زمان گذرا محاسبه شد. مقادیر محاسبه شده بسته به شرایط انتخابی (بهینه فنی یا متقارن) با مقادیر استاندارد مطابقت دارد. فرآیند تکنولوژیکی در بلوک جوی CDU AVT-6 نیز به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفت که با بهره وری بالا، نرخ جریان بالا و مقادیر مشخصی از پارامترها مشخص می شود که انحراف آن تنها در کوچکترین حد مجاز است.

میزبانی شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

وظایف پالایش نفت و نفت صنایع شیمیایی. ویژگی های توسعه صنعت پالایش نفت در جهان. ماهیت شیمیایی، ترکیب و خواص فیزیکی نفت و میعانات گازی. تاسیسات صنعتی پالایش نفت اولیه.

دوره سخنرانی ها، اضافه شده در 10/31/2012

اهمیت صنعت شیمیایی و پتروشیمی ساختار صنعت موقعیت مکانی صنایع شیمیایی و پتروشیمی. تاثیر صنعت شیمیایی و پتروشیمی بر محیط. وضعیت فعلیو روند توسعه

چکیده، اضافه شده در 2004/10/27

انواع تاسیسات صنعتی. بلوک تقطیر اتمسفر تاسیسات روغن. ویژگی های فن آوری تقطیر خلاء نفت کوره با توجه به نسخه روغن. ستون های فرود با جریان متقاطع برای تفکیک دقیق نفت کوره برای به دست آوردن تقطیر نفت.

چکیده، اضافه شده در 1387/07/14

ساختار پالایشگاه نفت مسکو در کاپوتنیا: 8 فروشگاه اصلی و 9 فروشگاه کمکی که شامل 48 واحد فرآیندی است. اطلاعات مربوط به نصب CDU-AVT-6. طرح فن آوری نصب تبخیر سه گانه روغن CDU-AVT.

گزارش تمرین، اضافه شده در 2012/07/19

اتوماسیون صنایع شیمیایی تعیین و توسعه پروژه کاری واحدهای هیدروکراکینگ، احیای کاتالیست و هیدرودی آروماتیزاسیون سوخت دیزلی. مدلسازی سیستم کنترل اتوماتیک انتخاب ابزار اتوماسیون

مقاله ترم، اضافه شده در 2012/08/16

ترکیب عنصری روغن و ویژگی های فرآورده های نفتی. دلیل انتخاب و شرح طرح فناورانهستون جوی محاسبه ستون تقطیر K-1، K-2، کوره لوله، مبدل حرارتی، کندانسور و یخچال، انتخاب پمپ.

مقاله ترم، اضافه شده 05/11/2015

توسعه یک نمودار عملکردی و ساختاری یک سیستم کنترل خودکار برای فرآیند تقطیر روغن در اتمسفر. توسعه ارتباطات و ارتباطات. پشتیبانی نرم افزاری و ریاضی سیستم. محاسبه اثر اقتصادی از معرفی سیستم های کنترل خودکار.

پایان نامه، اضافه شده 08/11/2011

تاریخچه شرکت JSC ANK "Bashneft". مسئولیت های سرکارگر در ابزار دقیق و اتوماسیون. فرآیند فن آوری آماده سازی میدان نفت. تنظیم آن با کمک سنسورها و محرک های اولیه.

گزارش تمرین، اضافه شده در 04/09/2012

تصحیح مخلوط های دوتایی نصب و راه اندازی تقطیر اتمسفری روغن. طراحی واحد و فرآیند فن آوری. کنترل و تنظیم سطح رابط روغن/آب در آبگیری برقی. توسعه یک نمودار عملکردی اتوماسیون دستگاه.

مقاله ترم، اضافه شده 01/07/2015

فرآیند تقطیر اولیه روغن، طرح آن، مراحل اصلی، ویژگی های خاص. عوامل اصلی تعیین کننده عملکرد و کیفیت محصولات تقطیر اولیه روغن. نصب با تبخیر مضاعف روغن، خروجی محصولات تقطیر اولیه.

مجموعه عملیات منفرد فرآیندهای تکنولوژیکی خاصی را تشکیل می دهد. در حالت کلی، فرآیند فن آوری از طریق عملیات تکنولوژیکی که به صورت موازی، متوالی یا ترکیبی انجام می شود، زمانی که شروع عملیات بعدی نسبت به ابتدای عملیات قبلی تغییر می کند، اجرا می شود.

کنترل فرآیند یک کار سازمانی و فنی است و امروزه آن را با ایجاد خودکار یا سیستم های خودکارکنترل فرایند.

مدیریت هدف فرآیند تکنولوژیکیشاید: تثبیت مقداری فیزیکی، تغییر آن بر اساس برنامه داده شدهیا در موارد پیچیده تر، بهینه سازی برخی از معیارهای تعمیم، بالاترین بهره وری فرآیند، کمترین هزینه محصول و غیره.

پارامترهای تکنولوژیکی معمولی مشمول کنترل و تنظیم عبارتند از نرخ جریان، سطح، فشار، دما و تعدادی شاخص کیفیت.

سیستم های بسته از اطلاعات جاری در مورد مقادیر خروجی استفاده می کنند، انحراف ε( ت)متغیر Y(t) را از مقدار داده شده آن Y(o) کنترل می کند و اقداماتی را برای کاهش یا حذف کامل ε (t) انجام می دهد.

ساده ترین مثال از یک سیستم بسته که سیستم کنترل انحراف نامیده می شود، سیستمی است که در شکل 1 برای تثبیت سطح آب در یک مخزن نشان داده شده است. این سیستم شامل یک مبدل اندازه گیری (حسگر) سطح 2، یک دستگاه کنترل 1 (رگولاتور) و یک محرک 3 است که موقعیت بدنه تنظیم کننده (شیر) 5 را کنترل می کند.

برنج. 1. نمودار عملکردی سیستم اتوماتیککنترل ها: 1 - رگولاتور، 2 - مبدل اندازه گیری سطح، 3 - محرک، 5 - تنظیم کننده.

کنترل جریان

سیستم های کنترل جریان با اینرسی کم و ضربان پارامتر مکرر مشخص می شوند.

به طور معمول، کنترل جریان عبارت است از خنثی کردن جریان یک ماده با استفاده از شیر یا شیر دروازه، تغییر فشار در خط لوله با تغییر سرعت درایو پمپ یا درجه بای پس (انحراف بخشی از جریان از طریق کانال های اضافی).

اصول اجرای کنترل کننده های جریان برای رسانه های مایع و گاز در شکل 2، a، برای مواد فله - در شکل 2، b نشان داده شده است.

برنج. 2. طرح های کنترل جریان: الف - رسانه مایع و گاز، ب - مواد حجیم، ج - نسبت رسانه.

در عمل اتوماسیون فرآیندهای فناوری، مواردی وجود دارد که لازم است نسبت هزینه های دو یا چند رسانه تثبیت شود.

در طرح نشان داده شده در شکل 2، c، جریان به G1 رهبر است، و جریان G2 = γ G پیرو است، جایی که γ ضریب نسبت جریان است که در طول تنظیم استاتیکی تنظیم کننده تنظیم می شود.

هنگامی که جریان اصلی G1 تغییر می کند، کنترل کننده FF به طور متناسب جریان Slave G2 را تغییر می دهد.

انتخاب قانون کنترل به کیفیت مورد نیاز تثبیت پارامتر بستگی دارد.

کنترل سطح

سیستم های کنترل سطح دارای همان ویژگی های سیستم های کنترل جریان هستند. در حالت کلی، رفتار سطح با معادله دیفرانسیل توصیف می شود

D(dl/dt) = G in - G out + G arr,

که در آن S مساحت قسمت افقی مخزن، L سطح، جین، نقرس میزان جریان محیط در ورودی و خروجی است، G arr میزان افزایش یا کاهش متوسط در مخزن است. (ممکن است 0 باشد) در واحد زمان t.

ثابت بودن سطح بیانگر برابری مقادیر مایع عرضه شده و مصرفی است. این شرایط را می توان با تأثیرگذاری بر عرضه (شکل 3، الف) یا جریان (شکل 3، ب) مایع فراهم کرد. در نوع تنظیم کننده، نشان داده شده در شکل 3، c، از نتایج اندازه گیری جریان و عرضه مایع برای تثبیت پارامتر استفاده می شود.

پالس در سطح مایع اصلاحی است، انباشته شدن خطاها را به دلیل خطاهای اجتناب ناپذیری که هنگام تغییر جریان و جریان رخ می دهد، از بین می برد. انتخاب قانون کنترل نیز به کیفیت مورد نیاز تثبیت پارامتر بستگی دارد. در این حالت می توان نه تنها از کنترل کننده های متناسب، بلکه موقعیتی نیز استفاده کرد.

برنج. 3. طرح های سیستم های کنترل سطح: الف - با تأثیر بر عرضه، b و c - با تأثیر بر جریان رسانه.

تنظیم فشار

ثبات فشار و همچنین ثبات سطح گواه تعادل مادی جسم است. در حالت کلی، تغییر فشار با معادله شرح داده می شود:

V(dp/dt) = G in - G out + G arr,

که در آن V حجم دستگاه، p فشار است.

روش های کنترل فشار مشابه روش های کنترل سطح است.

کنترل دما

دما نشانگر وضعیت ترمودینامیکی سیستم است. مشخصات دینامیکی سیستم کنترل دما به پارامترهای فیزیکی و شیمیایی فرآیند و طراحی دستگاه بستگی دارد. یکی از ویژگی های چنین سیستمی اینرسی قابل توجه جسم و اغلب مبدل اندازه گیری است.

اصول اجرای کنترل کننده های دما مشابه اصول اجرای کنترل کننده های سطح (شکل 2) با در نظر گرفتن کنترل مصرف انرژی در تاسیسات می باشد. انتخاب قانون کنترل به اینرسی جسم بستگی دارد: هر چه بزرگتر باشد، قانون کنترل پیچیده تر است. ثابت زمانی مبدل اندازه گیری را می توان با افزایش سرعت مایع خنک کننده، کاهش ضخامت دیواره های پوشش محافظ (آستین) و غیره کاهش داد.

تنظیم ترکیب محصول و پارامترهای کیفیت

هنگام تنظیم ترکیب یا کیفیت محصول، ممکن است یک پارامتر (به عنوان مثال، رطوبت دانه) به طور مجزا اندازه گیری شود. در این شرایط از دست دادن اطلاعات و کاهش دقت فرآیند کنترل پویا اجتناب ناپذیر است.

طرح توصیه شده تنظیم کننده، تثبیت برخی از پارامترهای میانی Y(t)، که مقدار آن به پارامتر اصلی قابل تنظیم - نشانگر کیفیت محصول Y(ti ) بستگی دارد، در شکل 4 نشان داده شده است.

برنج. 4. طرح سیستم کنترل کیفیت محصول: 1 - شی، 2 - تحلیلگر کیفیت، 3 - فیلتر برون یابی، 4 - دستگاه محاسباتی، 5 - تنظیم کننده.

دستگاه محاسباتی 4، با استفاده از یک مدل ریاضی از رابطه بین پارامترهای Y(t) و Y(ti)، به طور مداوم شاخص کیفیت را ارزیابی می کند. فیلتر برون یابی 3 پارامتر کیفیت محصول Y(ti ) را بین دو اندازه گیری ارائه می کند.

پارامترهای تکنولوژیکی اصلی مشمول کنترل و تنظیم در فرآیندهای شیمیایی-فناوری شامل دبی، سطح، فشار، دما، مقدار pH و شاخص های کیفیت (غلظت، چگالی، ویسکوزیته و ...) * [مبانی اندازه گیری این پارامترها، دستگاه های کنترل اتوماتیک و دستگاه های اجرایی در دروس «اندازه گیری ها و دستگاه های فناورانه» و «وسایل فنی اتوماسیون» مطالعه می شوند. در اینجا ویژگی های تنظیم این پارامترها با در نظر گرفتن ویژگی های استاتیکی و دینامیکی کانال های کنترل، دستگاه های کنترل و تجهیزات اتوماسیون در نظر گرفته شده و نمونه هایی از رایج ترین سیستم های کنترل برای برخی از پارامترها آورده شده است.]. کنترل جریان. نیاز به کنترل جریان در اتوماسیون تقریباً هر فرآیند پیوسته ایجاد می شود. سیستم های کنترل خودکار جریان، طراحی شده برای تثبیت اختلالات در جریان مواد، بخشی جدایی ناپذیر از سیستم های اتوماسیون حلقه باز برای فرآیندهای تکنولوژیکی هستند. اغلب، ACP های جریان به عنوان مدارهای داخلی در سیستم های کنترل آبشاری برای پارامترهای دیگر استفاده می شوند. برای اطمینان از ترکیب معینی از مخلوط یا حفظ تعادل مواد و حرارت در دستگاه، از سیستم‌هایی برای تنظیم نسبت نرخ جریان چندین ماده در ACPهای تک حلقه یا آبشاری استفاده می‌شود.

سیستم های کنترل جریان با دو ویژگی مشخص می شوند: اینرسی کم خود جسم تنظیم شده. وجود اجزای با فرکانس بالا در سیگنال تغییر جریان به دلیل نوسانات فشار در خط لوله (این دومی به دلیل عملکرد پمپ ها یا کمپرسورها یا نوسانات جریان تصادفی هنگام عبور جریان از طریق دستگاه باریک کننده ایجاد می شود).

روی انجیر 2.1 یک نمودار شماتیک از شی هنگام تنظیم جریان است. به طور معمول، چنین جسمی یک بخش خط لوله بین نقطه اندازه گیری جریان است (به عنوان مثال، محل نصب یک محدود کننده 1 ) و نهاد نظارتی 2. طول این قسمت بر اساس ضوابط نصب دستگاه های باریک کننده و بدنه های نظارتی تعیین می شود و معمولاً چندین متر است. دینامیک کانال "جریان ماده از طریق دریچه - جریان ماده از طریق دبی سنج" تقریباً توسط یک پیوند دوره ای مرتبه اول با تاخیر خالص توصیف می شود. زمان تاخیر محض معمولا

برنج. 2.1. نمودار شماتیک شی برای کنترل جریان: /-فلومتر; 2 - شیر کنترل

کسری از ثانیه را برای گاز و چند ثانیه را برای مایع تنظیم می کند. مقدار ثابت زمانی چند ثانیه است.

به دلیل اینرسی کوچک جسم تنظیم شده، الزامات خاصی برای انتخاب ابزار و روش های اتوماسیون برای محاسبه ACP اعمال می شود. به ویژه، در تاسیسات صنعتی، اینرسی مدارهای کنترل و تنظیم جریان با اینرسی جسم متناسب می شود و هنگام محاسبه سیستم های کنترل باید به آن توجه شود.

یک برآورد تقریبی از تاخیر خالص و ثابت‌های زمانی تک تک عناصر مدار نشان می‌دهد (شکل 2.2) که مبدل‌های جریان اولیه مدرن، که بر اساس اصل جبران پویا ساخته شده‌اند، می‌توانند به عنوان پیوندهای تقویت‌کننده در نظر گرفته شوند. محرک توسط یک پیوند ناپیوسته مرتبه اول تقریب زده می شود که ثابت زمانی آن چندین ثانیه است و سرعت محرک در هنگام استفاده از پوزیشنرها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. خطوط ضربه ای که وسایل کنترل و تنظیم را به هم وصل می کنند با یک پیوند نامتعارف مرتبه اول با تاخیر خالص تقریبی می شوند که پارامترهای آن با طول خط تعیین می شوند و در عرض چند ثانیه قرار می گیرند. با فواصل زیاد بین عناصر مدار، نصب تقویت کننده های قدرت اضافی در طول خط ضربه ضروری است.

به دلیل اینرسی کوچک جسم، فرکانس کاری ممکن است بالاتر از حد اکثر محدوده عملکرد عادی تنظیم کننده صنعتی باشد که در آن قوانین کنترل استاندارد اجرا می شود. خارج از این محدوده، ویژگی های دینامیکی رگولاتورها با موارد استاندارد متفاوت است، در نتیجه باید با در نظر گرفتن قوانین واقعی مقررات، اصلاحاتی در تنظیمات عملیاتی انجام شود.

برنج. 2.2. نمودار ساختاری سیستم کنترل جریان:

1 - یک شی 2 - مبدل جریان اولیه؛ 3 - تنظیم کننده؛ 4 - خطوط ضربه؛ 5 - دستگاه اجرایی

انتخاب قوانین کنترل معمولاً با کیفیت مورد نیاز فرآیندهای گذرا تعیین می شود. برای کنترل جریان بدون خطای استاتیکی در ASR تک مدار، از کنترل کننده های PI استفاده می شود. اگر جریان ACP یک حلقه داخلی در یک سیستم کنترل آبشاری باشد، دوباره

برنج. 2.3. طرح های کنترل جریان پس از گریز از مرکز (آ)و پیستون ( ب) پمپ ها:

/ - دبی سنج؛ 2 - شیر کنترل؛ 3- تنظیم کننده؛ 4 - پمپ

تنظیم کننده جریان می تواند قانون P تنظیم را پیاده سازی کند. در صورت وجود تداخل فرکانس بالا در سیگنال جریان، استفاده از کنترل کننده هایی با اجزای دیفرانسیل در قانون کنترل بدون هموارسازی اولیه سیگنال می تواند منجر به عملکرد ناپایدار سیستم شود. بنابراین در ACP های جریان صنعتی استفاده از کنترل کننده های PD یا PID توصیه نمی شود.

سیستم های کنترل جریان از یکی از سه روش برای تغییر جریان استفاده می کنند:

خنثی کردن جریان یک ماده از طریق بدنه نظارتی نصب شده روی خط لوله (دریچه، دروازه، دمپر)؛

دور زدن، یعنی انتقال ماده اضافی از خط لوله اصلی به خط بای پس.

کنترل جریان پس از پمپ گریز از مرکز توسط یک شیر کنترلی نصب شده روی خط لوله تخلیه انجام می شود (شکل 2.3، آ). اگر از پمپ پیستونی برای پمپاژ مایع استفاده شود، استفاده از چنین ACP غیرقابل قبول است، زیرا زمانی که رگولاتور کار می کند، ممکن است شیر به طور کامل بسته شود که منجر به پارگی خط لوله می شود (یا اگر شیر روی آن نصب شود افزایش می یابد. مکش پمپ). در این حالت، از دور زدن جریان برای کنترل جریان استفاده می شود (شکل 2.3، ب).

تنظیم جریان جامدات حجیم با تغییر درجه باز شدن دمپر کنترلی در خروجی قیف انجام می شود (شکل 2.4، آ) یا با تغییر سرعت تسمه نقاله (شکل 2.4، ب). در این مورد، یک دستگاه توزین می تواند به عنوان جریان سنج عمل کند، که جرم مواد را روی تسمه نقاله تعیین می کند.

کنترل نسبت هزینهدو ماده را می توان طبق یکی از سه طرحی که در زیر توضیح داده شده است انجام داد.

1. با بهره وری کل نامشخص، مصرف یک ماده (شکل 2.5، آ) جی 1 , به نام "پیشرو"، می تواند خودسرانه تغییر کند. ماده دوم با یک نسبت ثابت تغذیه می شود دربا اول، به طوری که جریان "رانده" است yG 1 .

برنج. 2.4. طرح های کنترل جریان برای جامدات حجیم:

آ -تغییر درجه باز شدن دمپر کنترل؛ ب - تغییر در سرعت نوار نقاله. / - پناهگاه؛ 2 - نوار نقاله; 3 - تنظیم کننده؛ 4 - دمپر کنترل؛ 5- موتور برق

گاهی اوقات به جای یک تنظیم کننده نسبت، یک رله نسبت و یک تنظیم کننده معمولی برای یک متغیر استفاده می شود (شکل 2.5.6). خروجی رله 6, ایجاد یک نسبت معین y،در قالب یک وظیفه به تنظیم کننده 5 داده می شود که حفظ نرخ جریان "هدایت شده" را تضمین می کند.

برای یک نرخ جریان "پیشرو" معین، علاوه بر نسبت ACP، ACP نرخ جریان "پیشرو" نیز استفاده می شود (شکل 2.5، ج). با این طرح در صورت تغییر در هدف مصرف جی\ مصرف به طور خودکار تغییر خواهد کرد جی% (در یک نسبت معین با Gi).

ACP نسبت جریان یک حلقه داخلی در سیستم کنترل آبشاری متغیر فرآیند سوم است. در(مثلاً دمای دستگاه). در

برنج. 2.5. طرح های تنظیم نسبت هزینه:

آ، ب- در بار کلی نامشخص؛ v- در یک بار کل معین؛ جی- در بار کل معین و اصلاح ضریب نسبت با توجه به پارامتر سوم؛ "، 2 - جریان سنج؛ 3 - تنظیم کننده نسبت؛ 4, 7 - شیرهای کنترل؛ 5 - تنظیم کننده جریان; 6 - رله نسبت؛ 8 - تنظیم کننده دما؛ 9 - دستگاه محدودیت

در این حالت، ضریب نسبت داده شده توسط یک کنترل کننده خارجی بسته به این پارامتر تنظیم می شود، به طوری که Gi= y{ y) جی\ (شکل 2.5، د). همانطور که در بالا ذکر شد، ویژگی تنظیم ACP های آبشاری این است که به کنترل کننده داخلی یک محدودیت Xp ^ Rp ^ Rv داده می شود. برای ACP نسبت جریان، این مربوط به محدودیت Yh ^ y ^ Yb است - اگر سیگنال خروجی تنظیم کننده خارجی فراتر از [dg rn, x r] باشد، وظیفه کنترل کننده نسبت در حداکثر مقدار مجاز باقی می ماند. در(یعنی Yh یا Yb) - کنترل سطح. سطح نشانگر غیرمستقیم تعادل هیدرودینامیکی در دستگاه است. ثابت بودن سطح نشان دهنده رعایت تعادل مواد است، زمانی که جریان ورودی مایع برابر جریان باشد و سرعت تغییر سطح صفر باشد. لازم به ذکر است که «ورود» و «زهکش» در اینجا مفاهیمی تعمیم یافته هستند. در ساده ترین حالت، هنگامی که تبدیل فاز در دستگاه (کلکتورها، مخازن میانی، راکتورهای فاز مایع) رخ نمی دهد، جریان ورودی برابر با سرعت جریان مایع عرضه شده به دستگاه است و تخلیه برابر با جریان است. سرعت مایع تخلیه شده از دستگاه در فرآیندهای پیچیده تر، همراه با تغییر در حالت فاز مواد، سطح مشخصه نه تنها فرآیندهای هیدرولیک، بلکه همچنین فرآیندهای انتقال حرارتی و جرمی است و هجوم و جریان، تبدیل فاز مواد را در نظر می گیرد. چنین فرآیندهایی در اواپراتورها، کندانسورها، اواپراتورها، ستون های تقطیر و غیره انجام می شود.

در حالت کلی، تغییر سطح با یک معادله شکل توصیف می شود

(2.1)

که در آن S مساحت بخش افقی (آزاد) دستگاه است؛ G B x،

بسته به دقت مورد نیاز برای حفظ سطح، یکی از دو روش کنترل زیر استفاده می شود:

برنج. 2.6. نمونه ای از طرح کنترل سطح موقعیتی:

/ - پمپ؛ 2 - دستگاه; 3 - شاخص سطح؛ 4 - تنظیم کننده سطح؛ 5,6 - شیرهای کنترل

1) کنترل موقعیتی، که در آن سطح دستگاه در محدوده مشخص و نسبتاً گسترده ای حفظ می شود: L„^ L^. L ب . چنین سیستم های کنترلی بر روی کلکتورهای مایع یا ظروف میانی نصب می شوند.

برنج. 2.7. طرح های کنترل سطح مستمر:

آ- مقررات "در مورد ورودی"؛ ب- مقررات "در زهکشی"؛ v- آبشار ACP؛ / - کنترل کننده سطح؛ 2 - شیر کنترل؛ 3, 4 - جریان سنج؛ 5 - تنظیم کننده نسبت

(شکل 2.6). هنگامی که به مقدار حد مجاز سطح رسید، جریان به طور خودکار به یک مخزن یدکی تغییر می کند.

2) تنظیم مداوم، که تثبیت سطح را در یک مقدار معین تضمین می کند، یعنی. L = L°.

به ویژه الزامات بالایی در مورد دقت کنترل سطح در مبدل های حرارتی وجود دارد که در آن سطح مایع به طور قابل توجهی بر فرآیندهای حرارتی تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در مبدل های حرارتی بخار، سطح میعانات سطح واقعی تبادل حرارت را تعیین می کند. در چنین ACPها، از کنترل کننده های PI برای کنترل سطح بدون خطای استاتیک استفاده می شود. رگولاتورهای P فقط در مواردی استفاده می شوند که کیفیت بالایی از تنظیم مورد نیاز نباشد و اختلالات در سیستم جزء ثابتی نداشته باشد که می تواند منجر به تجمع خطای استاتیک شود.

در صورت عدم وجود تبدیل فاز در دستگاه، سطح در آن به یکی از سه روش تنظیم می شود:

با تغییر سرعت جریان مایع در ورودی به دستگاه (تنظیم "در جریان ورودی"، شکل 2.7، آ);

تغییر در جریان سیال در خروجی دستگاه (تنظیم "در تخلیه"، شکل 2.7.6).

تنظیم نسبت نرخ جریان سیال در ورودی و خروجی دستگاه با اصلاح سطح (آسیب آبشاری، شکل 2.7، ج). غیرفعال کردن حلقه تصحیح می تواند منجر به تجمع خطا در کنترل سطح شود، زیرا به دلیل خطاهای اجتناب ناپذیر در تنظیم کنترل کننده نسبت، دبی مایع در ورودی و خروجی دستگاه دقیقاً برابر با یکدیگر نخواهد بود و به دلیل ویژگی های یکپارچه سازی شی [به شکل 2 مراجعه کنید. معادله (2.1)] سطح در دستگاه به طور مداوم افزایش (یا کاهش می یابد).

در صورتی که فرآیندهای هیدرودینامیکی در دستگاه با تبدیل فاز همراه باشد، می توان با تغییر منبع خنک کننده (یا خنک کننده)، سطح را کنترل کرد، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. 2.8. در چنین دستگاه هایی، سطح با پارامترهای دیگر (به عنوان مثال، فشار) به هم مرتبط است، بنابراین انتخاب روش کنترل سطح در هر خاص

برنج. 2.8. طرح کنترل سطح در اواپراتور:

1 - اواپراتور؛ 2 - کنترل کننده سطح؛ 3 - شیر کنترل

برنج. 2.9. کنترل سطح بستر سیال:

آ- حذف مواد دانه ای؛ ب - تغییر در جریان گاز؛ 1 - دستگاه با بستر سیال؛ 2 - کنترل کننده سطح; 3 - سازمان تنظیم مقررات

در غیر این صورت، باید با در نظر گرفتن حلقه های کنترل باقی مانده انجام شود.

جایگاه ویژه ای در سیستم های کنترل سطح توسط ACP های سطح در دستگاه هایی با بستر سیال (سیال) از مواد دانه ای اشغال شده است. نگهداری ثابت از سطح بستر سیال در محدوده های نسبتاً باریک نسبت سرعت جریان گاز و جرم بستر امکان پذیر است. با نوسانات قابل توجه در سرعت جریان گاز (یا سرعت جریان مواد دانه ای)، رژیم حباب لایه یا ته نشین شدن آن رخ می دهد. بنابراین، به ویژه خواسته های زیادی در مورد دقت کنترل سطح بستر سیال ایجاد می شود. به عنوان تأثیرات تنظیمی، نرخ جریان مواد دانه ای در ورودی یا خروجی دستگاه (شکل 2.9، a) یا نرخ جریان گاز برای مایع سازی بستر (شکل 2.9، ب).\

تنظیم فشارفشار نشانگر نسبت دبی فاز گاز در ورودی به دستگاه و خروجی از آن است. ثابت بودن فشار نشان دهنده رعایت تعادل مواد در فاز گاز است. معمولاً فشار (یا خلاء) در یک کارخانه فرآیند در یک دستگاه تثبیت می شود و در سراسر سیستم مطابق با مقاومت هیدرولیکی خط و دستگاه تنظیم می شود. به عنوان مثال، در یک اواپراتور چند پوسته (شکل 2.10)، خلاء در آخرین اواپراتور تثبیت می شود. در سایر دستگاه ها، در صورت عدم وجود اختلال، نادری ایجاد می شود که با توجه به مقاومت هیدرولیکی خط فن آوری، از شرایط تعادل مواد و حرارتی تعیین می شود.

در مواردی که فشار به طور قابل توجهی بر سینتیک فرآیند تأثیر می گذارد، یک سیستم تثبیت فشار در دستگاه های جداگانه ارائه می شود. یک مثال فرآیند تقطیر است که منحنی تعادل فاز به طور قابل توجهی به فشار بستگی دارد. علاوه بر این، هنگام تنظیم فرآیند تقطیر دوتایی، اغلب به صورت غیر مستقیم

شاخص ترکیب یک مخلوط نقطه جوش آن است که به طور واضح فقط در فشار ثابت به ترکیب مربوط می شود. بنابراین، در ستون های تقطیر محصول، معمولاً سیستم های تثبیت فشار ویژه ارائه می شود (شکل 2.11).

معادله تعادل مواد دستگاه برای فاز گاز به صورت زیر نوشته می شود:

جایی که V - حجم دستگاه؛ 0 V x و (Zout - نرخ جریان گاز، به ترتیب، به دستگاه عرضه می شود و از آن تخلیه می شود؛ G 0 e- جرم گاز تشکیل شده (یا مصرف شده) "در دستگاه در واحد زمان.

همانطور که از مقایسه معادلات (2.1) و (2.2) مشاهده می شود، روش های کنترل فشار مشابه روش های کنترل تراز است. در مثال‌های ACP فشاری که در بالا در نظر گرفته شد، اقدامات کنترلی عبارتند از نرخ جریان گازهای غیر متراکم تخلیه شده از قسمت بالایی ستون (یعنی G Bb ix، شکل 2.11) و سرعت جریان آب خنک‌کننده به کندانسور بارومتری. ، که بر میزان تراکم بخار ثانویه تأثیر می گذارد (یعنی در G 0 6، شکل 2.10).

جایگاه ویژه ای در میان ACP های فشار توسط سیستم هایی برای تنظیم افت فشار در دستگاه اشغال شده است که مشخصه رژیم هیدرودینامیکی است که به طور قابل توجهی بر روند فرآیند تأثیر می گذارد. ستون های بسته بندی شده (شکل 2.12، a)، دستگاه های بستر سیال (شکل 2.12.6) و غیره می توانند به عنوان نمونه هایی از این دستگاه ها عمل کنند.

تنظیم دما دما نشانگر وضعیت ترمودینامیکی سیستم است و به عنوان شما استفاده می شود

برنج. 2.10. کنترل خلاء در یک اواپراتور چند اثر:

1,2 - اواپراتور؛ 3 - کندانسور بارومتریک؛ 4 - تنظیم کننده خلاء؛ 5 - شیر کنترل

برنج. 2.11. ASR فشار در ستون تقطیر:

/ - ستون; 2 - خلع آور 3 - ظرفیت خلط؛ 4 - تنظیم کننده ی فشار؛ 5 - شیر کنترل

برنج. 2.12. طرح کنترل فشار دیفرانسیل: آ- در دستگاه ستون با بسته بندی؛ ب - در دستگاه با بستر سیال. / - دستگاه؛ 2 - تنظیم کننده فشار دیفرانسیل؛ 3 - شیر کنترل

مختصات مرجع در تنظیم فرآیندهای حرارتی. ویژگی های دینامیکی اجسام در سیستم های کنترل دما به پارامترهای فیزیکوشیمیایی فرآیند و طراحی دستگاه بستگی دارد. بنابراین، فرموله کردن توصیه های کلی در مورد انتخاب دما ACP غیرممکن است و تجزیه و تحلیل هر فرآیند خاص مورد نیاز است.

ویژگی های کلی ASR دما شامل اینرسی قابل توجه فرآیندهای حرارتی و سنسورهای دمای صنعتی است. بنابراین، یکی از وظایف اصلی در طراحی ACP دما، کاهش اینرسی سنسورها است.

به عنوان مثال، ویژگی های دینامیکی یک دماسنج در یک جعبه محافظ را در نظر بگیرید (شکل 2.13، a). نمودار ساختاری دماسنج را می توان به صورت اتصال سری چهار ظرف حرارتی نشان داد (شکل 2.13.6): پوشش محافظ 1, فاصله هوا 2, دیوار دماسنج 3 و سیال عامل واقعی 4. اگر مقاومت حرارتی هر لایه را نادیده بگیریم، تمام عناصر را می توان با پیوندهای نامتقابل مرتبه 1 تقریب زد که معادلات آنها به شکل زیر است:

M/- جرم پوشش، لایه هوا، دیوار و مایع به ترتیب. ج پ j - ظرفیت های حرارتی خاص؛ al، a.c- ضرایب انتقال حرارت؛ ^l. هرتز- سطوح انتقال حرارت

همانطور که از معادلات (2.3) مشاهده می شود، جهت های اصلی برای کاهش اینرسی سنسورهای دما عبارتند از:

افزایش ضرایب انتقال حرارت از محیط به کیس در نتیجه انتخاب صحیح محل نصب سنسور. در این حالت، سرعت محیط باید حداکثر باشد. ceteris paribus، نصب دماسنج در فاز مایع (در مقایسه با گاز)، در بخار متراکم (در مقایسه با میعانات) و غیره ترجیح داده می شود.

کاهش مقاومت حرارتی و ظرفیت حرارتی پوشش محافظ در نتیجه انتخاب ماده و ضخامت آن.

کاهش ثابت زمانی شکاف هوا به دلیل استفاده از پرکننده ها (مایع، تراشه های فلزی). برای مبدل های ترموالکتریک (ترموکوپل)، محل اتصال کار به پوشش محافظ لحیم می شود.

انتخاب نوع مبدل اولیه؛ به عنوان مثال، هنگام انتخاب یک دماسنج مقاومتی، یک ترموکوپل یا یک دماسنج مانومتریک، باید در نظر گرفت که ترموکوپل در نسخه سریع واکنش کمترین اینرسی و دماسنج مانومتریک دارای بیشترین میزان اینرسی است. تنظیم pH بسته به دقت کنترل مورد نیاز، سیستم های کنترل pH را می توان به دو نوع تقسیم کرد. اگر سرعت تغییر pH کم باشد و محدوده مجاز نوسانات آن به اندازه کافی گسترده باشد، از سیستم های کنترل موقعیتی استفاده می شود که pH را در محدوده های مشخص شده حفظ می کند: pH H sgpH

یکی از ویژگی های مشترک اجسام در تنظیم pH غیر خطی بودن ویژگی های استاتیک آنها در ارتباط با وابستگی غیر خطی pH به مصرف معرف ها است. روی انجیر شکل 2.14 یک منحنی تیتراسیون را نشان می دهد که نشان می دهد

برنج. 2.13. اصلی (الف) و ساختاری (ب)مدارهای دماسنج: 1 - کیس محافظ؛ 2 - لایه هوا؛ 3 - دیوار دماسنج; 4 - سیال کار

برنج. 2.14. وابستگی مقدار pH به مصرف معرف

وابستگی pH به مصرف اسید جی\. برای مقادیر مختلف pH داده شده، سه بخش مشخصه را می توان در این منحنی تشخیص داد: بخش اول (وسط)، مربوط به محیط تقریباً خنثی، نزدیک به خطی است و با یک ضریب تقویت بسیار بزرگ مشخص می شود. بخش دوم و سوم مربوط به محیط های شدید قلیایی یا اسیدی، بیشترین انحنا را دارند.

در بخش اول، جسم با توجه به مشخصه استاتیک خود به عنصر رله نزدیک می شود. در عمل، این بدان معنی است که هنگام محاسبه یک ACP خطی، بهره کنترلر آنقدر کم است که از تنظیمات عملیاتی کنترلرهای صنعتی فراتر می رود. از آنجایی که واکنش خنثی سازی به خودی خود تقریباً بلافاصله انجام می شود، ویژگی های دینامیکی دستگاه ها با فرآیند اختلاط تعیین می شود و در دستگاه های دارای همزن، با معادلات دیفرانسیل درجه 1 با تاخیر کاملاً دقیق توصیف می شود. در عین حال ، هرچه ثابت زمانی دستگاه کوچکتر باشد ، اطمینان از تنظیم پایدار فرآیند دشوارتر است ، زیرا اینرسی دستگاه ها و کنترل کننده و تاخیر در خطوط ضربه شروع به تأثیر می کند.

برای اطمینان از تنظیم pH پایدار، از سیستم های خاصی استفاده می شود. روی انجیر 2.15، آنمونه ای از یک سیستم کنترل pH با دو دریچه کنترل را نشان می دهد. شیر فلکه 1, با داشتن قطر اسمی بزرگ، برای کنترل جریان خشن استفاده می شود و روی حداکثر محدوده سیگنال خروجی تنظیم کننده تنظیم می شود. [ایکس pH ، ایکس rv ] (شکل 2.15.6، منحنی /). شیر فلکه 2, برای تنظیم دقیق استفاده می شود، برای توان عملیاتی کمتر طراحی شده و به گونه ای پیکربندی شده است که وقتی ایکس آر =x آر °+<А کاملا باز است و ایکس پ = ایکس v ° -A - کاملا بسته (منحنی 2). بنابراین

برنج. 2.15. نمونه ای از سیستم کنترل pH:

آ -نمودار عملکردی؛ ب - خصوصیات استاتیکی شیرها. 1, 2 - شیر کنترل؛ 3 - تنظیم کننده pH

برنج. 2.16. تقریب خطی تکه ای مشخصه استاتیک جسم هنگام تنظیم pH.

برنج. 2.17. نمودار ساختاری یک سیستم کنترل pH با دو تنظیم کننده

بنابراین، با انحراف جزئی pH از pH درجه، زمانی که Xp°-L^AGr^lgr 0 +)A، درجه باز شدن دریچه / عملا تغییر نمی کند و تنظیم توسط شیر انجام می شود. 2. اگر \ایکس آر-x p °| > L، دریچه 2 در موقعیت انتهایی باقی می ماند و کنترل توسط شیر / انجام می شود.

در بخش دوم و سوم مشخصه استاتیک (شکل 2.14)، تقریب خطی آن تنها در محدوده بسیار باریکی از تغییرات pH معتبر است و در شرایط واقعی، خطای کنترل ناشی از خطی‌سازی ممکن است به‌طور غیرقابل قبولی بزرگ باشد. در این مورد، نتایج دقیق‌تری با تقریب خطی تکه‌ای به دست می‌آیند (شکل 2.16)، که در آن شی خطی شده دارای بهره متغیر است:

بله برنج 2.17 یک بلوک دیاگرام از چنین ACP را نشان می دهد. بسته به عدم تطابق LRR، یکی از رگولاتورها، تنظیم شده برای بهره مناسب جسم، به کار می رود.

تنظیم پارامترهای ترکیب و کیفیت. در فرآیندهای فناوری شیمیایی، حفظ دقیق پارامترهای کیفی محصولات (ترکیب مخلوط گاز، غلظت یک ماده خاص در جریان و غیره) نقش مهمی ایفا می کند. این پارامترها با پیچیدگی اندازه گیری مشخص می شوند. در برخی موارد از روش کروماتوگرافی برای اندازه گیری ترکیب استفاده می شود. در این حالت، نتیجه اندازه‌گیری در لحظه‌های گسسته زمانی مشخص می‌شود که با طول مدت چرخه کروماتوگرافی از یکدیگر جدا می‌شوند. وضعیت مشابه زمانی رخ می دهد که تنها راه اندازه گیری کیفیت محصول تا حدی تجزیه و تحلیل نمونه مکانیزه باشد.

برنج. 2.18. نمودار جریان پارامتر کیفیت محصول ACP:

1 - یک شی 2 - تجزیه و تحلیل کیفیت؛ 3 - دستگاه محاسباتی؛ 4 - تنظیم کننده

گسستگی اندازه گیری می تواند منجر به تاخیرهای اضافی قابل توجه و کاهش دقت دینامیکی تنظیم شود. برای کاهش تأثیر نامطلوب تأخیر اندازه‌گیری، مدلی برای مرتبط کردن کیفیت محصول به متغیرهایی که به طور مداوم اندازه‌گیری می‌شوند، استفاده می‌شود. این مدل می تواند بسیار ساده باشد. ضرایب مدل با مقایسه مقدار پارامتر کیفی محاسبه شده از آن و در نتیجه تجزیه و تحلیل بعدی اصلاح می شود (الگوریتم های چنین پالایشی در بخش 5.8 توضیح داده شده است). بنابراین، یکی از روش های منطقی تنظیم کیفیت، تنظیم توسط یک شاخص محاسبه شده غیرمستقیم با اصلاح الگوریتم برای محاسبه آن بر اساس تحلیل های مستقیم است. بین اندازه گیری ها، شاخص کیفیت یک محصول را می توان با برون یابی مقادیر اندازه گیری شده قبلی محاسبه کرد.

بلوک دیاگرام سیستم کنترل پارامتر کیفیت محصول در شکل نشان داده شده است. 2.18. دستگاه محاسباتی معمولاً به طور مداوم برآورد نمره کیفیت را محاسبه می کند ایکس(تی) طبق فرمول

که در آن عبارت اول وابستگی را نشان می دهد ایکساز متغیرهای فرآیند به طور مداوم اندازه گیری شده یا مقادیری که به صورت پویا با آنها مرتبط هستند، مانند مشتقات، و دوم - از خروجی فیلتر برون یابی.

برای بهبود دقت ترکیب و کنترل کیفیت، از ابزارهایی با دستگاه کالیبراسیون خودکار استفاده می شود. در این مورد، سیستم کنترل کالیبراسیون دوره ای تجزیه و تحلیل ترکیب را انجام می دهد و ویژگی های آنها را اصلاح می کند.

برای عملکرد پایدار عادی واحدهای نیروگاه NPP، لازم است تعدادی از پارامترهای حرارتی در محدوده های مشخص شده حفظ شود. این توابع توسط سیستم هایی برای کنترل خودکار پارامترهای حرارتی اجرا می شوند که عملکرد قابل اعتماد، کارآمد و پایدار آن ها تا حد زیادی به عملکرد واحد نیرو بستگی دارد.

در مجموع، حدود 150 سیستم کنترل خودکار محلی (رگولاتور) در یک واحد نیروگاه NPP وجود دارد که تقریباً 30-35 از آنها را می توان به عنوان مهمترین آنها طبقه بندی کرد، در صورت خرابی که واحد قدرت، به طور معمول، توسط محافظ ها خاموش می شود (تنظیم کننده های سطح در SG، هواگیر، BRU-CH، فشار در مدار اولیه و غیره)، یا کاهش بار واحد قدرت (تنظیم کننده های سطح در HPH) وجود دارد.

نگهداری پارامترها به صورت دستی برای مدت طولانی دشوار، زمان بر است و به مهارت های خاصی از پرسنل عملیاتی نیاز دارد. بهره برداری و نگهداری عملیاتی رگولاتورها در واحد نیرو مستلزم آگاهی از مبانی تئوری تنظیم خودکار، اصول عملکرد، دستگاه و سخت افزاری است که رگلاتورها بر روی آنها اجرا می شوند.

سیستم‌های کنترل خودکار در مواردی استفاده می‌شوند که نیاز به تغییر یا ثابت نگه داشتن مقادیر فیزیکی به نام متغیرهای کنترل‌شده (ولتاژ، فشار، سطح، دما، سرعت و غیره) که عملکرد ماشین، فرآیند تکنولوژیکی را مشخص می‌کنند، برای مدت طولانی ضروری است. یا دینامیک یک جسم متحرک

دستگاه هایی که این عملکردها را اجرا می کنند، تنظیم کننده خودکار نامیده می شوند.

موضوع تنظیم ماشین یا تاسیساتی است که نحوه عملکرد مشخص شده آن باید توسط رگولاتور با کمک نهادهای نظارتی حفظ شود. ترکیب رگولاتور و موضوع تنظیم را سیستم کنترل خودکار می نامند.

سیستم کنترل خودکار (CAP) بر اساس تجهیزات "Kaskad-2" بر اساس میکروالکترونیک در نسخه ابزاری ساخته شده است.

مبدل های اولیه از نوع "Sapphire-22" با عناصر حساس به کرنش، دماسنج های مقاومتی و ترموکوپل ها به عنوان منابع اصلی اطلاعات مورد استفاده قرار گرفتند.

بیایید نمودار عملکردی روشن کردن بلوک D07 را با تعادل تنظیم کننده برای مقدار فعلی پارامتر در نظر بگیریم (شکل 2.4).

تنظیم کننده خودکار به مقدار فعلی بر اساس تغییر در سیگنال مرجع است. هنگامی که سوئیچ در موقعیت "P" است (حالت دستی)، با عمل بر روی دکمه های "B" (بیشتر) یا "M" (کمتر)، مرجع تنظیم کننده تنظیم می شود.

شکل 2.4 - نمودار ساختاری خود تعادلی خود تنظیم کننده برای مقدار فعلی پارامتر

هنگامی که سوئیچ در وضعیت "A" قرار دارد (حالت خودکار)، دستورات خروجی واحد کنترل P27 (منهای 24 ولت) به ورودی های " " یا " " ارسال می شود که باعث تغییرات در سیگنال خروجی واحد D07 می شود. هنگامی که کنترلر روشن می شود، تأثیر پالس های کنترل بلوک P27 بر روی انتگرال متوقف می شود (کنتاکت های معمولی بسته رله BVR باز می شوند) و مرجع کنترل کننده در لحظه روشن شدن برابر با مقدار پارامتر تکنولوژیکی باقی می ماند. .

CPS راکتور VVER-1000

وظایفی که باید توسط سیستم کنترل و حفاظت NR حل شود:

1. حصول اطمینان از تغییر توان یا پارامتر دیگر راکتور در محدوده مورد نیاز در سرعت مورد نیاز و حفظ توان یا پارامتر دیگر در سطح از پیش تعیین شده معین.بنابراین برای اطمینان از این عملکرد بدنه های ویژه CPS مورد نیاز است. آنها بدن تنظیم خودکار (AR) نامیده می شوند.

2. جبران تغییرات در واکنش پذیری NR. ارگان های ویژه CPS که این وظیفه را انجام می دهند، ارگان های جبران خسارت نامیده می شوند.

3. اطمینان از عملکرد ایمن راکتور هسته ای، که می تواند توسط راکتور هسته ای با توقف واکنش زنجیره ای شکافت در شرایط اضطراری انجام شود.

CPS در نظر گرفته شده است:

برای کنترل خودکار توان NR مطابق با توان عرضه شده توسط TG به شبکه یا تثبیت توان در یک سطح معین.

برای راه اندازی NR و روشن کردن آن در حالت دستی؛

برای جبران تغییرات در واکنش پذیری در حالت دستی و خودکار؛

حفاظت اضطراری از سلاح های هسته ای؛

برای نشان دادن دلایل عملکرد AZ؛

برای شنت خودکار برخی از سیگنال های AZ؛

برای سیگنال دادن در مورد نقص هایی که در CPS رخ می دهد.

برای علامت دادن موقعیت OR NR در اتاق کنترل و اتاق کنترل و همچنین فراخوانی اطلاعات مربوط به موقعیت هر OR در SVRK IVS EB.

راکتور با تأثیرگذاری بر مسیر CRE با هسته های سوخت در هسته کنترل می شود.

در CPS NR در حال توسعه، روشی برای معرفی جاذب جامد به شکل میله ارائه شده است. همراه با کنترل های مکانیکی، از ورود محلول اسید بوریک به خنک کننده مدار اولیه استفاده می شود. کنترل توان عملیاتی با حرکت مکانیکی دستگاه های اجرایی حاوی یک جاذب جامد انجام می شود.

الزامات CPS:

1. به پارامترها و حالت های الکتریکی:

CPS برای تامین برق حداقل از دو منبع تغذیه مستقل طراحی شده است. هنگامی که یک منبع ناپدید می شود، عملیات CPS حفظ می شود.

هنگامی که پارامترهای منبع تغذیه برای مدت طولانی خاموش می شوند، عملکرد کاذب حفاظت اضطراری (EP) رخ نمی دهد و عناصر کنترل خود به خود حرکت نمی کنند.

KMS باید تبادل اطلاعات با سیستم های مختلف را تضمین کند.

2. به قابلیت اطمینان:

عمر سرویس CPS حداقل 10 سال؛

MTBF توسط توابع کنترل 10 5 ساعت.

ضریب عدم دسترسی برای عملکردهای AZ که نیاز به خاموش شدن راکتور هسته ای دارند، از 10 -5 بیشتر نیست.

میانگین زمان بهبودی 1 ساعت

3. به سخت افزار:

تجهیزات CPS امکان تأیید عملکرد و همچنین پارامترهای CPS را با استفاده از ابزارهای کنترلی در آماده سازی برای پرتاب فراهم می کند، در حالی که راکتور هسته ای بدون توقف آن کار می کند، بدون نقض عملکرد سیستم و عملکرد نیروگاه راکتور (RP).

خطوط ارتباطی طوری طراحی شده اند که آتش سوزی در یک خط منجر به ناتوانی در انجام عملکردها نشود.

4. به عملگرها:

حذف حرکت خود به خود در جهت افزایش واکنش پذیری (در صورت نقص عملکرد، قطع برق و غیره)؛

سرعت کار حرکت 2 ± 20 میلی متر در ثانیه.

زمان معرفی بدنه های کاری به منطقه فعال 1.5 - 4 ثانیه است.

زمان از صدور سیگنال AZ تا شروع حرکت 0.5 ثانیه است.

سکته کار بدنه تنظیم کننده 3500 میلی متر است.

ترکیب CPS

PTK SGIU-M

PTK AZ-PZ

PTK ARM-ROM-UPZ

منبع تغذیه تجهیزات.