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
Расчет по приближенным формулам.
Wo(S)=(Ko/(1+ToбS))*e-тау*S
U: u=1/T*(Предел от 1 до 0)*сумма dt
Пи: u = Kp(ε+1/Tp*ε dt)
Вид регулятора и формула :
|
П |
Kp=(0,3*Toб)/Kоб*τоб |
|
U |
1/Tp=1/(4.5*Kоб*Tоб ) ; τоб =0 |
|
Пu |
Kp=0,6Tоб/(Kоб* τоб) ; Tp=0.6*Tоб |
Пропорционально-интеграционный-дифференциальный закон:
U = Kp*( ε +(1/T)*∫ ε dt + Tд*(dε /dt ) )
Реализуемая передаточная функция ПИД-звена:
W(S) = Kp(1+1/T*S+Tg*(S/(Tф*S+1)))
Применение не линейных законов регулирования.
Перспективным является применение систем с переменной структурой - СПС
Измерительные преобразователи систем
Под измерением понимают нахождение физической величины опытным путем с помощью технических средств.
Средства измерения для получения информации в форме доступной для прямого восприятия наблюдателя называется измерительным прибором
Средство измерения, вырабатывающее сигнал в форме удобной для передачи, преобразования и хранения, называется измерительным преобразователем
Первичный измерительный преобразователь – тот к которому подведена измеряемая величина
Передающие измерительные преобразователи предназначены для дистанционной передачи измерительной информации
По форме выходного сигнала все измерительные устройства делятся на аналоговые и цифровые
Недостатки применения аналоговых выходных сигналов:
Наиболее часто употребляемый аналоговый сигнал – это токовый сигнал 0(4)-20 мА
На выходе цифровых измерительных устройств измеряемая величина представлена в виде цифрового кода.
Преимущества цифровых измерительных устройств:
- отсутствие погрешностей при передаче сигнала
- невысокая стоимость передачи информации
Недостаток цифровых измерительных устройств:
- отсутствие единого протокола связи
Вследствие несовершенства методов измерений и самих измерительных преобразователях, результат измерения не является абсолютно точным.
Абсолютная погрешность – разность между показанием измерительного прибора и истинным значением измеряемой величины
Истинное значение неизвестно, поэтому используют действительное значение, полученное посредством образцового прибора
Ап – Показания прибора
АД – Действительное значение
Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к действительному значению.
Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности к нормированному значению (например верхнему пределу измерений)
N – Нормированное значение
Погрешность средства измерения при нормальных условиях называют основной погрешностью
Погрешность, вызываемая одной из влияющих величин – дополнительная погрешность от этой величины.
Класс точности средства измерения представляет собой его обобщенную характеристику, определяемую пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей.
В устройствах для измерения температуры используют измерение какого-либо физического свойства тела однозначно зависящего от его температуры и легко поддающееся измерениям.
Основные свойства следующие:
- Объемное расширение тел;
- изменение давления вещества в замкнутом объеме;
- возникновение термо-ЭДС;
- изменение электрического сопротивления проводников;
- интенсивность излучения нагретых тел;
Термоэлектрические преобразователи (Термопары)
Если соединить начало и концы проводников (термоэлектродов), из разных материалов и поместить эти соединения (спаи) в зоны с разной температурой, то в цепи из этих проводников потечет электрический ток.
Вольтметр, включаемый в разрыв цепи, покажет напряжение называемое термоЭДС
ТермоЭДС пропорциональна разности температур спаев.
Термопара состоит из 2-х разнородных проводников, соединенных на одном конце, помещенных в защитный чехол.
Особенностью применения термопар является то, что они измеряют разность температур холодного и рабочего слоев. Следовательно, температура холодного спая, влияя на результат измерения, вызывает погрешность.
Типы распространенных термопар
|
Материал термоэлектродов |
Тип по ГОСТ |
Тип по МК |
Пределы измерений |
|
Платина-родий (30% Rh) |
ТПР |
В |
300 – 1600 0С |
|
Платина- Родий (6% Rh) |
|||
|
Платина – родий (10% Rh) |
ТПП |
S |
0- 1300 0С |
|
Храмель-алюмель |
ТХА |
К |
-50 – 1000 0С |
|
Храмель - копель |
ТХК |
L |
-50 – 600 0С |
|
Вольфрам - Рений |
ТВР |
С |
До 1800 0С |
Термообразователи температуры:
Принцип действия основан на зависимости электрического сопротивления проводников от температуры. Зная эту зависимость и измеряя текущее сопротивление, получают информацию о температуре.
Измерения сопротивления термопреобразователя выполняют с помощью электрического моста.
Термопреобразователь сопротивления состоит из катушки, изготовленной из тонкого металлического провода, помещенной в защитный чехол. Концы катушки выведены на клеммы.
|
Тип провода |
Тип по ГОСТ |
пределы измерения, CO |
|
Платина |
ТСП |
-220...+500 CO |
|
Медь |
ТСМ |
-50 ... +180 CO |
Параметры излучения
Принцип действия параметров излучения основан на изменении интенсивности излучения нагретых тел при изменении их температуры.
Параметры излучения делятся на 3 типа:
Термопреобразователи расширения – они основаны на принципе (измерении) изменения объема жидкости или линейных размеров твердых тел при изменении температуры.
Действие жидкостных температурных преобразователей основаны на различии коэффициентов теплового расширения вещества и оболочки, в которой оно находится.
Работа биметаллических и дилатометрических преобразователей основана на различии коэффициентов теплового расширения твердых тел.
Манометрические преобразователи - их действие основано на изменении давления жидкости, парожидкостной смеси или газа, находящихся в замкнутом объеме при изменении температуры.
Манометрические преобразователи состоят из: чувствительного элемента (термобаллона), соединительного капилляра и преобразователя (манометра).
Измерение давления
Давление – отношение силы, равномерно распределенной по площади, к этой площади.
Давление бывает:
1)Абсолютное
2)Относительное
Абсолютное давление – полное давление жидкости/газа на стенки сосуда или аппарата.
Избыточное давление – разность между абсолютным и атмосферным давлением.
Ризб = Рабс - Ратм (Па)
1Бар=100 кПа
1атм = 9.8 * 104 Па
По принципу действия приборы для измерения давления делят:
В деформационных манометрах измеряемое давление уравновешивается силами упругого противодействия чувствительных элементов, деформация которых передается на преобразователь.
Измерение уровня
Указательные стекла для измерения жидкости
Указательные стекла содержат стеклянные трубки или плоские стекла в камерах, соединенных с технологической емкостью.
Поплавковый измеритель уровня
поплавок
груз
В поплавковых преобразователях чувствительным элементом является плавающий поплавок. Он следит за уровнем жидкости, его перемещение наблюдает или воспринимается измерительным преобразователем.
Преимущества: высокая точность, простота конструкции
Недостатки: Возможное зарастание поплавка твердыми включениями, низкая надежность механизма передачи перемещения.
Гидростатические измерители уровня
Их принцип действия основан на зависимости давления в глубине жидкости от ее уровня
В манометрических давление жидкости подводится к манометру, расположенному ниже уровня жидкости. Показания манометра пропорциональны уровню.
Пьезометрические
В жидкость опущена открытая снизу трубка, через которую в жидкость проходит воздух с небольшим расходом. Давление воздуха в трубке пропорционально уровню.
Преимущества: Высокая надежность из-за отсутствия «зарастания» трубки
Электрические устройства для измерения уровня:
В емкостных уровнемерах суммируется электрическая емкость конденсатора, одним из элементов которого является уровень жидкости или сыпучего тела.
В контактных уровнемером чувствительным элементом является электрод, который может погружаться в жидкость или сыпучий материал. Электрод замыкает электрическую цепь при своем погружении в материал.
Ультразвуковые или акустические преобразователи уровня.
Принцип действия данных преобразователей основан на измерении времени прохождения звука от источника до измеряемого уровня. Имеет широкое распространение.
Радарные уровнемеры – принцип действия такой же, как у ультразвуковых уровнемеров, но вместо звука используется радарная волна.
Радиоактивный уровнемер.
Принцип действия радиоактивного уровнемера основан на изменении интенсивности радиоактивного излучения. При прохождении через слой жидкости или твердого тела или без этого слоя.
Вибрационные преобразователи уровня.
В них фиксируется изменение частоты, механического колебания датчика при его погружении в измеряемый материал.
Измерение расход и количества жидкости и газа.
Расход - это количество жидкости, газа или сгущенного материала, проходящее через данное сечение канала в единицу времени.
В зависимости от единицы измерения различают :
- Объемный расход
- массовый расход
Единицы измерения в СИ объемный м³/с
Массовый кг/с
Часто измеряют в т/час
Количество вещества за определенное время есть интервал от его расхода приборы для измерения количества называется счетчиками.
Расходомеры переменного перепада давления.
Q= k √ΔP - коэффициент пропорциональности .
Принцип действия основан на зависимости перепада (разности)
Давлений на устройстве, установленном в трубопроводе. От расхода
Расходометры постоянного перехода (радиометры)
Принцип действия основан на появлении выталкивающей силы на поплавок помещенный в коническую трубку.
Поплавок занимает положение пропорциональное потоку.
Расходомеры переменного уровня (щелевые расходомеры)
Принцип действия щелевого расходомера основан на том, что расход к жидкости при свободном ее истечении через отверстие в боковой стенке открытого сосуда однозначно зависит от уровня этом сосуде.
Электромагнитные или индукционные расходомеры.
Принцип действия основан на зависимости электродвижущей силы индуцированной в потоке электропроводящей жидкости через поле от скорости увеличения этой (силы) жидкости.
Ультразвуковой расходомер
Действие ультразвуковых расходомеров основано на то, что скорость распространения ультразвука в движущейся среде относительно стенок трубопровода равна геометрической сумме (средней скорости) скорости движения среды и собственной скорости звука в этой среде .
Преимуществами индукционных и ультразвуковых расходомеров является :
F = k*w*S
Принцип действия конвейерных весов основан на изменении нагрузки на ленте с помощью силоизмерительных датчиков и скорости ленты. Расход равен их произведению
Методы контроля состава основаны на известной взаимосвязи между исходным составом и каким-либо физическим или физико-химическим свойствам вещества при условии ,что это свойства может быть изменено.
Все методы измерения состава условно разделяются на три группы:
- Физические методы
- Физико – химические
- электромеирические методы
Изменение плотности веществ .
Пьезометрические плотномеры
Действие пьезометрического плотномера основано на измерении разности давления двух открытых снизу трубах, заглубленных в жидкость на разную глубину. Через трубку пропускается воздух с небольшим расходом. Разность давлений пропорциональна плотности.
Поплавковый плотномер
В поплавковых плотномерах происходит непрерывное измерение выталкивающей силы, оказываемой измеряемой жидкостью на погруженный в нее поплавок Сила пропорциональна плотности. Поплавок полностью погружен в жидкость ,не плавает.
Радиоактивные плотномеры.
Действие радиоактивных плотномеров основаны на зависимости степени поглощения γ Излучения проходящего через измеряемую жидкость от плотности этой жидкости.
Измерение величин Н и ph.
Для измерения pH используется электрический метод он основан на том , что при погружении в раствор определенных типов электродов возникает электрический потенциал на границе электрод – раствор ,величина которого зависит от концентрации водородных ионов.
Потенциометрический метод измерения состава растворов основан на зависимости разности потенциометров между двумя электродами от концентрации ионов ионного компонента в растворе.
Физико-химические методы измерения состава.
Принцип действия химических газов основан на изменении объема газовой смеси, В результате поглощения одного или нескольких компонентов этой смеси каким либо веществом вступающим с ним в химическую реакцию.
Кондуктометрический метод.
Кондуктометрический метод основан на измерении концентрации растворов электролитов по их электропроводности.
Полярографический метод - измерения состава основан на зависимости окислительного или восстановительного потенциала на электроде при электролизе от типа иона.
Физические методы измерения состава.
Оптические методы основаны на поглощении, преломлении и отражении электромагнитных волн различных областей спектра отдельными компонентами сложного вещества.
В физических анализаторах используется какое-либо физическое свойство газовой смеси, которое изменяется в зависимости от содержания в ней данного компонента (теплопроводность, магнитная проницаемость газа и т.д.)
Принцип действия Термокондуктометрического газоанализатора основан на измерении теплопроводности анализируемого газа с помощью термопреобразователя сопротивления обтекаемого этим газом. Теплопроводность зависит от содержания в газе данного компонента.
В масс-спектрометре проба материала ионизируется, затем разгоняется в электрическом поле и направляется в магнитное поле. Ионы разных элементов по-разному искривляются под действием магнитного поля и попадают в разные места мишени, место прибытия определяет тип элемента, количество ионов, концентрацию элементов.
Спектрометрические и ядерные методы измерения
Спектрометрические методы основаны на зависимости электромагнитного, и также α,β, и гамма –излучений от состава вещества.
Раздел 5 Технические средства системы автоматизации.
Устройства отображения информации - они нужны для предоставления оператору, ведущему процесс исчерпывающих данных о ходе процесса. Эти устройства можно разделить на: аналоговые и цифровые.
принцип действия потенциометра основан на компенсации измеряемого электрического напряжения равным по величине и противоположным по знаку известным напряжением.
Условия баланса электрического моста заключается в равенстве произведений сопротивлений противоположных плеч моста.
Преимущества цифровых устройств отображения:
1.высокая точность
2.легкость запоминания больших объемов информации
3.предстовление информации в удобном виде
Раздел 5.2 Автоматические регуляторы
Если регулятор не требует внешней энергии для своей работы, то он называется регулятором прямого действия.
По закону регулирования регуляторы различаются на Р., П., ПИ, и ПИД-регуляторы.
По форме представления информации регуляторы подразделяются на аналоговые и цифровые.
Преимущества цифровых регуляторов:
1.Точность реализации расчетного закона регулирования.
2. легкость перенастройки на иной закон регулирования
3.реализация сложных законов регулирования
Исполнительное устройство воздействует на объект в соответствии с сигналом автоматизации в металлургических процессах.
Построение систем автоматизации в металлургических процессах.
Общепринятым способом упрощения решения сложных задач является декомпозиция (разделение). Общей задачи управления на ряд более простых задачи установление правил взаимодействия этих простых задач. На этом основан иерархический принцип построения систем управления. Он заключается в разделении общей задачи на ряд более простых задач и объединении однотипных по функциям локальных задач в уровни иерархии или просто уровни.
Принципы построения автоматизированных систем управления технологическими процессами. (АСУТП)
Назначения АСУТП целенаправленное введение технологического процесса и обеспечение смежных и вышестоящих систем управления информацией с помощью развитых средств контроля и управления.
Основные управляющие функции:
Техническое средство АСУТП можно разделить на 3 уровня:
1.уровень датчики и исполнительные механизмы
2. уровень цифровые микропроцессорные контролеры
3. уровень автоматизированное рабочее место оператора (АРМ).
Типовые системы автоматического регулирования это обычно быстродействующие системы. Типовые системы устраняют возмущения, связанные с нестабильностью входного потока, сырья и энергии.
Можно выделить 3 основных фактора, влияющих на работу типовых систем регулирования.
При выборе регулируемых переменных нужно стремиться к тому, чтобы объект по каналу управления обладал минимальной инерционностью. В то же время переменные должны отражать цель регулирования.
Каскадной называется система регулирования, состоящая из нескольких контуров, причем каждый внутренний контур является объектом управления для своего внешнего контура.
Место расположения датчиков должно быть выбрано так, чтобы повысить достоверность получаемой информации и надежность измерения.
Измерительные органы нужно выбрать так, чтобы обеспечить надежность работы, широкий диапазон регулирования и благоприятную регулировочную характеристику.
Типовые системы регулирования пирометаллургических процессов:
Типовые системы регулирования в гидрометаллургии: