4. Выбор исполнительных устройств

Для регулирования расхода пара используется регулирующий клапан Camflex II 35-35212(рисунок8) вместе с электрическим переключателем Masoneilan 496-2 фирмы «Dresser Masoneilan». Camflex II - мощный автоматический распределительный клапан, который обладает следующими особенностями:

• мощная тяга гарантирует быстрое, положительное выравнивание во время установки;

• обеспечивает большие пропускные способности;

• стандартная модель рассчитана на большой диапазон температур (-196˚C к 400˚C);

• уникальный самовыравнивающий эксцентричный штепсель вращения;

• большое разнообразие уменьшенных вариантов отделки доступно во всех размерах;

• дополнительное запатентованное отличительное скоростное устройство (DVD) обеспечивает шумовое ослабление до 18дБ;

• доступны различные сплавы;

• большой видимый индикатор положения клапана.

Рисунок 8 – Внешний вид регулирующего клапана Camflex II 35-35212

5. Математическое описание сау и выбор автоматического управляющего устройства

   1. Определение математической модели объекта

Объект управления на структурной схеме САУ представляется в виде соединения двух звеньев: апериодического и звена чистого запаздывания (рисунок 9).

Рисунок 9 – Структурная схема объекта управления

Кривой разгона ОР называется кривая изменения во времени выходной величины в переходном процессе вызванным однократным изменением выходной величины. Кривая разгона объекта управления взята из технической литературы [1] и представлена на рисунке 10

Рисунок 10 – Кривая разгона ОР

Динамические параметры объекта управления определяются по кривой разгона и имеют следующие значения:

• 

• 

• 

Подставив динамические параметры в структурную схему объекта управления получим математическую модель ОУ(рисунок 11):

Рисунок 11 – Математическая модель объекта управления

2. Определение передаточных функций измерительно преобразовательных и исполнительных устройств

Автоматический регулятор на структурной схеме САУ представляется в виде соединения трех звеньев (рисунок 12).

Рисунок 12 – Структурная схема автоматического регулятора

Усилительное звено показывает коэффициент усиления К_р, который для разрабатываемой системы имеет следующее значение:

• 

Исполнительным механизмом в автоматизированной системе управления является регулирующий клапан Camflex II 35-35212, передаточная функция которого имеет следующий вид:

Закон регулирования в общем виде описывается следующим выражением:

Подставив значения закон регулирования примет следующий вид:

3. Выбор закона автоматического управления в общем виде

Чтобы выбрать регулятор и рассчитать параметры его настройки, необходимо знать следующее:

• Динамические параметры объекта регулирования:

Максимальный, в условиях эксплуатации коэффициент передачи объекта управления

Постоянную времени объекта управления

Запаздывание

• Величину максимально возможного возмущения по нагрузке в процессе эксплуатации объекта управления:

• Основные показатели качества переходного процесса:

Максимально допустимое динамическое отклонение регулируемой величины

X_д ≤ 25 ^oC

Максимально допустимое статическое отклонение регулируемой величины

X_ст ≤ 3 ^oC

Допустимое время регулирования

t_рег ≤ 520 с

По этим известным величинам рассчитываем следующее:

• Величину, обратную относительному времени запаздывания находим по формуле

, (5)

Подставив значения получим,

= = 0.046

• Допустимое относительное время регулирования находим по формуле

, (6)

37.88 с

• Допустимый динамический коэффициент регулирования находим по формуле

, (7)

0.403

• Допустимое остаточное отклонение регулируемой величины находим по формуле

, (8)

Подставив в эту формулу значения, получим = 0.0483 ^oC

Выразим эту величину в процентах, получим = 4.83%

Большинство автоматизированных металлургических процессов в САУ с регулятором непрерывного действия протекают успешно, если в системе имеет место один из трёх типовых процессов регулирования:

• Апериодический

• С 20% перерегулированием

• С min интегральной квадратичной ошибкой.

По значению выбираем тип регулятора.

Значению = 0.046 соответствует релейный тип регулятора. Так как показатель колебательности М принадлежит промежутку 1.3<М<1.8, то выбираем процесс с 20% перерегулированием.

Рисунок 13 – Динамические коэффициенты регулирования на статических объектах при 20% перерегулировании.

1 – И-регулятор; 2 – П-регулятор; 3 – ПИ-регулятор; 4 – ПИД-регулятор.

Пользуясь графиком зависимости от (рисунок 13) при выбранном оптимальном процессе, определяем, что 0.403 при может обеспечить П-,ПИ-,ПИД-регулятор.

Проверим возможность использования П-регулятора.

Рисунок 14 – Остаточное отклонение на статических объектах:

1 – апериодический процесс; 2 – процесс с 20%-ным перерегулированием;

3 – процесс с min .

По рисунку 14 при остаточное отклонение равно

По значению определяю величину фактического остаточного отклонения :

Подставив значения, получим

Так как допустимое значение , следовательно П-регулятор не подходит.

Рисунок 15 – Относительное время регулирования на статических объектах

1 – И-регулятор; 2 – П-регулятор; 3 – ПИ-регулятор; 4 – ПИД-регулятор.

Проверим возможность использования ПИ-регулятора. Из рисунка 15 следует, что , тогда и не превышает допустимое время регулирования. Выбираем ПИ-регулятор.

Приближенное определение настроек регулятора произведем по следующим формулам:

• Коэффициент усиления регулятора найдем по формуле

, (9)

• Время удвоения (изодрома) найдем по формуле

, (10)

с