Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
вращения барабана (в практике используют асинхронные двигатели с постоянным числом оборотов рабочего вала) она будет постоянна. Гранулометрический состав определяется ходом предыдущих технологических процессов; с его изменением в объект вносятся возмущения. Влажность сухого материала зависит от температуры и разрежения в барабане сушилки. Разрежение легко стабилизируется изменением расхода отработанного сушильного агента, выводимого из сушилки. Температура же определяется всеми начальными параметрами, а также интенсивностью испарения влаги из материала. Стабилизировать ее можно, в частности, изменением расхода или температуры сушильного агента. Необходимо отметить, что диапазон изменения последнего параметра существенно ограничен, что объясняется требованиями техники безопасности и возможностью разложения высушиваемою материала. Влажность измеряется влагомерами (используют кондуктометрические, оптические, радиационные, электротермические, комбинированные влагомеры), а регулирующее воздействие осуществляется изменением расхода сушильного агента. Соответствие между расходами топлива и воздуха обеспечивается регулятором соотношения. Температура сушильного агента на входе в барабан должна быть стабилизирована путем изменения расхода вторичного воздуха. Необходимо регулировать также расход влажного материала. При управлении процессом сушки следует контролировать расход топлива, первичного и вторичного воздуха, влажного и сухого материала, температуру сушильного агента на входе в сушилку и на выходе из нее, температуру в сушилке, разрежение в смесительной камере.
При значительном отклонении показателя эффективности от заданного значения, опасном повышении температуры сушильного агента на входе в сушилку и остановке электродвигателя барабана должен быть подан сигнал обслуживающему персоналу. Кроме того, при остановке электродвигателя должна быть прекращена подача материала в сушилку.
Схема автоматического регулирования, разработанная для барабанов, работающих на газообразном топливе, предусматривает работу барабана в режиме максимально возможной (при данной влажности сырья) производительности. Блок-схема автоматизации сушильного барабана представлена на рис. 1.
В блок-схеме автоматизации сушильного барабана имеется ЧРП – частотно-регулирующий привод питателя 8. Он включает электродвигатель ЭД1 и преобразователь частоты ПЧ, который применяется для управления синхронным и асинхронным двигателем. Подачу воздуха в системе регулируют с помощью воздушных заслонок k1, k2, k3, k4. Для перемещения заслонок служат исполнительные механизмы М1, М2, М3, М4. Электропривод ЭП1 включает ЭД и систему управления.
8 ЧРП
ПЧ
ЭД
5
К1 М1
6
2
1 1а К4 В1
ДР1
К2 М2
4
М4
3 3
ЭП1
К3 М3 РОУ
7
Рис.1. Блок-схема автоматизации сушильного барабана:
1 – напорная горелка; 2,3,4 – сушильный барабан (2 – топочная камера; 4 –разгрузочная камера); 5 – воронка; 6 – фильтрующее устройство; 7 – конвейер; 8 – питатель с бункером
2. Описание схемы локальной САР на базе регулятора (контроллера) типа TPM-151.
Для сушильного барабана характерны следующие локальные САР:
На рис.2 представлена функциональная САР тягодутьевого режима сушильного барабана.
КСУ1
RS - 485
ОУ1
РО1
ИМ1
ТРМ 151
ДП1
ЛСАР2
ТК2
ЛСАР5
ТК5
ЛСАР3
ТК3
ЛСАР6
ТК6
ЛСАР4
ТК4
КСУ2
Рис.2. Функциональная схема САР тягодутьевого режима
ТК1 – технологический контроллер;
ИМ1 – исполнительный механизм (К3);
РО1 – регулирующий орган (К4);
ОУ1 – распределительный объект управления (включает 2,3,4,6 и В1 ( см. рис.1).
Система двухконтурная ГОС на базе датчика ДТ1 (датчик разряжения), который находится в верхней части топочной камеры 2.
ДП1 (датчик положения вала) предназначен для корректировки динамических свойств исполнительного механизма.
ЛСАР2 – ЛСАР6 – система автоматизации РОУ;.
ТК2 – ТК6 – контроллеры ЛСАР.
Контроллеры ТКi связаны с помощью RS – 485 с контроллерами среднего уровня.
КСУi находятся в ЛВС.
3. Описание регулятора типа ТРМ-151.
Универсальный двухканальный программный ПИД - регулятор ТРМ-151 применяется для создания систем управления различного уровня сложности – от контуров локального регулирования до комплексных систем управления объектами с интеграцией в АСУ. Прибор выпускается в корпусах 2-х типов: настенном Н и щитовом Щ-1. На рис. 3 представлена функциональная схема ПИД - регулятора ТРМ-151.
Рис.3. Функциональная схема ПИД - регулятора ТРМ-151
В регуляторе температуры ТРМ-151 введено понятие "объекта регулирования"(это технический объект, у которого регулируется одна или несколько физических величин), для которого можно создать один или несколько каналов регулирования. Данный подход позволяет обеспечить лучшую связь прибора с реальными объектами. Например, в случае отказа одного из датчиков в режим «Авария» переводится весь объект, а не только выходной объект, подключенный к данному датчику.
Канал регулирования включает в себя входное устройство, регулятор и выходное устройство.
В регуляторе ТРМ-151 одновременно могут работать 2 канала регулирования, причем они могут принадлежать как одному, так и разным объектам регулирования.
Основные возможности регулятора:
Прибор ТРМ-151 имеет 2 универсальных входа, к которым можно подключать датчики (в том числе разного типа):
Кроме того, ТРМ151 может снимать показания с 8-ми датчиков, подключенных к внешним модулям измерения ОВЕН МВА8, по сети RS-485.
В ТРМ 151 одновременно могут работать 1 или 2 канала регулирования измеренной или вычисленной величины.
Измеритель-регулятор ТРМ-151 управляет технологическим процессом по программе, которая представляет собой последовательность шагов, например:
Для каждого шага программы задаются установки, параметры регулирования и условия перехода на следующий шаг.
В ТРМ151 заказной конфигурации можно также вызывать программы одну из другой, что позволяет описать технологический процесс практически любой сложности.
ПИД-регулуятор ТРМ-151 может иметь 12 программ по 10 шагов в каждой. Также можно создать программу с бесконечным числом циклов или "сцепить" несколько программ в одну.
Регуляторы ТРМ-151 могут работать в двух режимах:
В приборе реализована функция автонастройки ПИД - регуляторов, избавляющая пользователей от трудоемкой операции ручной настройки.
4. Определение характеристик ОУ.
Объектом управления (ОУ) является процесс стабилизации исходного материала при подаче в сушильный барабан.
Сушильный барабан работает как теплообменник, который обеспечивает передачу тепла от газа к материалу, и как транспортное устройство, пропускающее через себя заданное количество материала.
ОУ
Y1(t) Х1(t)
Y2 (t) Х2(t)
Ym (t) Хn(t)
Выходной параметр Х(t) : температура в топочной камере.
Входной параметр Y(t) : расход газа.
Уравнение движения объекта управления (ОУ) характеризуется обыкновенным неоднородным дифференциальным уравнением первого порядка:
, (1)
где
Y(t) – расход газа;
X(t) – температура топочных газов;
Тoy – постоянная времени объекта управления, Тоу = 90,84 с;
– время запаздывания, = 0 с;
Koy – коэффициент передачи объекта управления, kоу = 1,5 %/%;
Анализ динамических свойств ОУ производим по временным и частотным характеристикам.
Временные и частотные характеристики объекта управления определяем в следующей последовательности:
(2)
,
где Х(р) и Y(р) – выходная и входная величины ОУ, преобразованные по Лапласу;
р – оператор Лапласа.
Делим уравнение (2) на Y(р):
2. Находим решение алгебраического уравнения:
(3)
(4)
- изображение единичной ступенчатой функции. (5)
.
Так как один корень (р1) уравнения равен нулю, а второй (р2) простой, то для нахождения переходной характеристики hоу(t) применяем эмпирическую формулу разложения Хэвисайда.
, (6)
где H(0), Н(рi) и Q(0), Q(рi) – значения полиномов числителя Н(р) и знаменателя Q(р) функции W(р) при условии, что р=0 и р=рi соответственно;
рi – корни характеристического уравнения Q(р)=0;
n – количество корней характеристического уравнения;
Q/(рi) – значение производной при р=рi.
С учетом того, что для передаточной функции (4):
Н(р)=kоу;
Q(р)=1+Тoy р;
n=1;
р2 = –(1/Тоу);
Н(0)=kоу;
Н(рi)=koy;
Q(0)=1;
Q/(рi)=Тoy.
Получаем:
(7)
Рис.4. Переходная характеристика объекта управления
7. Взяв производную по времени от уравнения (7), получаем аналитическое выражение импульсной характеристики:
(8)
Рис.5. Импульсная переходная характеристика объекта управления
8. Находим аналитическое выражение комплексной частотной характеристики (КЧХ). Для этого заменяем в выражении (4) для передаточной функции комплексную величину р на переменную jw и получаем:
(9)
где - мнимая единица.
9. Представим экспоненту в тригонометрической форме (по формуле Эйлера), помножим знаменатель и числитель на комплексно-сопряженную величину (1 – Тoy j) и получим:
, а после элементарных преобразований получим:
или
где
(10)
- вещественная частотная характеристика (ВЧХ).
(11)
- мнимая частотная характеристика (МЧХ).
Рис.6. Комплексная частотная характеристика объекта управления
10. Определяем амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) ОУ:
с учетом уравнений (10) и (11) после преобразований принимает вид :
(12)
Рис.7. Амплитудно-частотная характеристика
11. Находим аналитическое выражение ФЧХ, которое для рассмотренного ОУ представляет собой сумму фазо-частотных характеристик для апериодического звена и звена с запозданием:
(13)
Рис.8. Фазо-частотная характеристика объекта управления
По выражениям (12) и (13), используя исходные данные для проектирования и изменяя частоту в интервале от 0 до , получим частотные динамические характеристики объекта управления.
Таким образом, для оценки динамических свойств объекта регулирования располагаем временными и частотными характеристиками.
Из временных характеристик следует, что рассматриваемому объекту управления характерна инерционность (постоянная времени Тоу).
Частотные характеристики свидетельствуют о том, что объект регулирования является сравнительно низкочастотным, т.е. может реагировать только на относительно медленные изменения регулирующей величины Y(t).
5. Определение характеристик датчика температуры.
Для определения технологического параметра датчика и построения переходной характеристики выбираем датчик температуры марки ТХАУ/1-0289 с выходным сигналом 4-20 мА и интервалом измеряемых температур 0-900°С.
где Тd = 10 с; kd =20-4/900-0 =0,018 %/%; F(t) – выходная величина датчика.
Рис.9. Переходная характеристика датчика.
Список используемой литературы