A fő technológiai paraméterek szabályozása és szabályozása: áramlási sebesség, szint, nyomás és hőmérséklet
Az egyes műveletek halmaza specifikus technológiai folyamatokat alkot. Általános esetben a technológiai folyamatot párhuzamosan, egymás után vagy kombinációban végrehajtott technológiai műveletekkel hajtják végre, amikor a következő művelet kezdete eltolódik az előző kezdetéhez képest.
A folyamatmenedzsment szervezési és technikai probléma, amelyet ma már automatikus vagy automatizált folyamatirányítási rendszerek létrehozásával oldanak meg.
A technológiai folyamatszabályozás célja lehet: valamilyen fizikai mennyiség stabilizálása, adott program szerinti változtatása vagy bonyolultabb esetekben valamilyen összegző kritérium optimalizálása, a folyamat legmagasabb termelékenysége, a termék legalacsonyabb költsége stb.
Az ellenőrzés és szabályozás alatt álló jellemző folyamatparaméterek közé tartozik az áramlási sebesség, a szint, a nyomás, a hőmérséklet és számos minőségi paraméter.
A zárt rendszerek a kimeneti értékek aktuális információit használják fel, meghatározzák az ε (T) ellenőrzött Y (t) eltérést a meghatározott Yo) értékétől, és intézkedéseket tesznek az ε(T) csökkentésére vagy teljes megszüntetésére.
A zárt rendszer legegyszerűbb példája, amelyet eltérésszabályozó rendszernek neveznek, a tartályban lévő vízszint stabilizálására szolgáló rendszer, amely az 1. ábrán látható. A rendszer egy kétfokozatú mérőátalakítóból (érzékelőből), egy eszköz 1 vezérlőből áll ( szabályozó) és egy működtető mechanizmus 3, amely szabályozza a szabályozótest (szelep) helyzetét 5.
Rizs. 1. Az automata vezérlőrendszer működési diagramja: 1 — szabályozó, 2 — szintmérő jelátalakító, 3 — hajtómű, 5 — szabályozó test.
Áramlásszabályozás
Az áramlásszabályozó rendszereket alacsony tehetetlenség és gyakori paraméterek pulzálása jellemzi.
Az áramlásszabályozás általában egy szelep vagy tolózár segítségével korlátozza az anyag áramlását, megváltoztatva a nyomást a csővezetékben a szivattyú meghajtásának sebességének vagy a bypass mértékének megváltoztatásával (az áramlás egy részének további csatornákon való átirányítása).
A folyékony és gáznemű közegek áramlásszabályozóinak alkalmazási elveit a 2. ábra a, ömlesztett anyagok esetében a 2. b ábra mutatja.
Rizs. 2. Áramlásszabályozási sémák: a – folyékony és gáznemű közeg, b – ömlesztett anyagok, c – közegek aránya.
A technológiai folyamatok automatizálásának gyakorlatában vannak olyan esetek, amikor két vagy több közeg áramlási arányának stabilizálására van szükség.
A 2. c ábrán látható sémában a G1 áramlás a master, és az áramlás G2 = γG — slave, ahol γ — az áramlási sebesség aránya, amelyet a szabályozó statikus szabályozása során állítunk be.
Amikor a G1 master áramlás megváltozik, az FF szabályozó arányosan megváltoztatja a G2 slave áramlást.
A szabályozási törvény megválasztása a paraméter-stabilizálás szükséges minőségétől függ.
Szintszabályozás
A szintszabályozó rendszerek ugyanazokkal a jellemzőkkel rendelkeznek, mint az áramlásszabályozó rendszerek. Általános esetben a szint viselkedését a differenciálegyenlet írja le
D (dl / dt) = gin – köszvény + Garr,
ahol S a tartály vízszintes részének területe, L a szint, Gin, Köszvény a közeg áramlási sebessége a bemeneti és kimeneti nyílásnál, Garr - a közeg mennyisége, amely növeli vagy csökkenti a kapacitást (lehet egyenlő 0) időegységenként T.
A szint állandósága a szállított és elfogyasztott folyadék mennyiségének egyenlőségét jelzi. Ez az állapot a folyadék betáplálásának (3. ábra a) vagy áramlási sebességének (3. ábra, b) befolyásolásával biztosítható. A szabályozó 3. c ábrán látható változatában a folyadékellátás és az áramlási sebesség mérési eredményeit használják a paraméter stabilizálására.
A folyadékszint-impulzus korrekciós, kizárja az elkerülhetetlen hibákból adódó hibák felhalmozódását, amelyek a betáplálás és az áramlási sebesség változásakor lépnek fel. A szabályozási törvény megválasztása a paraméter-stabilizálás szükséges minőségétől is függ. Ebben az esetben nem csak arányos, hanem pozícióvezérlők is használhatók.
Rizs. 3. A szintszabályozó rendszerek vázlatai: a — a tápellátásra, b és c — a közeg áramlási sebességére gyakorolt hatással.
Nyomásszabályozás
A nyomás állandósága, akárcsak a szintállandóság, jelzi a tárgy anyagi egyensúlyát. Általános esetben a nyomásváltozást a következő egyenlet írja le:
V (dp / dt) = gin – köszvény + Garr,
ahol VE a berendezés térfogata, p a nyomás.
A nyomásszabályozási módszerek hasonlóak a szintszabályozási módszerekhez.
Hőmérséklet szabályozás
A hőmérséklet a rendszer termodinamikai állapotának mutatója. A hőmérséklet-szabályozó rendszer dinamikus jellemzői a folyamat fizikai-kémiai paramétereitől és a berendezés kialakításától függenek. Az ilyen rendszerek sajátossága a tárgy és gyakran a mérőátalakító jelentős tehetetlensége.
A hőszabályozók megvalósítási elvei hasonlóak a szintszabályozók megvalósítási elvéhez (2. ábra), figyelembe véve az energiafogyasztás szabályozását a létesítményben. A szabályozási jog megválasztása a tárgy lendületétől függ: minél nagyobb, annál összetettebb a szabályozási jog. A mérőátalakító időállandója csökkenthető a hűtőfolyadék mozgási sebességének növelésével, a védőburkolat (hüvely) falvastagságának csökkentésével stb.
A termék összetételének és minőségi paramétereinek szabályozása
Egy adott termék összetételének vagy minőségének módosítása során előfordulhat olyan helyzet, amikor egy paramétert (például a szemnedvesség) diszkréten mérnek. Ebben a helyzetben elkerülhetetlen az információvesztés és a dinamikus alkalmazkodási folyamat pontosságának csökkenése.
Valamely köztes Y (t) paramétert stabilizáló szabályozó ajánlott sémája, amelynek értéke a fő szabályozott paramétertől – az Y (ti) termékminőség-mutatótól – függ, a 4. ábrán látható.
Rizs. 4. A termékminőség-ellenőrzési rendszer vázlata: 1 — tárgy, 2 — minőségelemző, 3 — extrapolációs szűrő, 4 — számítástechnikai eszköz, 5 — szabályozó.
A 4. számítástechnikai eszköz az Y (t) és Y (ti) paraméterek közötti kapcsolat matematikai modelljét használva folyamatosan értékeli a minőségi minősítést. A 3 extrapolációs szűrő egy becsült Y (ti) termékminőségi paramétert ad meg két mérés között.