21) Динамические свойства измерительных преобразователей основных параметров средств измерения Электрические средства измерения
Электрические средства измерения можно считать безинерционными
Средства измерения температуры
Основная трудность при изменении температуры (при выборе точки) связана с тем, что последнее распределенный параметр.
Статические характеристики термопреобразователей считаются линейными. При измерении температуры газовых потоков необходимо учесть, что на показание влияет скорость потока, а также способ установки ПИП.
С точки зрения динамики первичные преобразователи представляют собой звено второго порядка, но в большинстве случаев динамические свойства преобразователя могут быть аппроксимированы этот элемент может быть заменен уравнением 1-порядка с учетом запаздывания. Время запаздывания от 3 до 30 сек, а постоянная времени может достигать 2-3 мин.
Sd ‑
У/t
‑ чувствительность датчика; Т -
постоянная времени;
Сi и mi ‑ соответственно теплоемкость и масса деталей датчика; Fd ‑ поверхность датчика; ‑ коэффициент теплоотдачи , определяющий процесс теплообмена между датчиком и измеряемой средой.
Динамика термопреобразователя зависит от условия теплообмена. С этой точки зрения термометр предположительно располагать в жидкой среде.
С динамической точки зрения предподчительнее бесконтактные. У пирометра от 0.3 до 3 сек.
Средства измерения расхода
Средства изменения переменного перепада
Недостаток: нелинейная статическая характеристика, малый диапазон измерения
Расходомеры переменного перепада это безинерционные средства измерения
Индукционные расходомеры (для электропроводных сред)
Недостаток: нельзя измерять углеводороды, газы и пар, статическая характеристика нелинейная, большой диапазон.
Если поле постоянное (используется для измерения расхода сред с электронной проводимостью) При переменном магнитном поле динамика определяется частотой возбуждения поля у таких приборов в одну секунду от 1 до 100 измерений.
Ультразвуковые расходомеры. С точки зрения динамики – безинерционные. Статическая характеристика линейна. Могут быть использованы для измерения в трубопроводах большого диаметра.
Средства измерения состава и концентрации
Общее свойство это большая инерционность время вхождения в класс точности составляют минуты. С точки зрения С точки зрения динамики наиболее предпочтительными являются пленочные сенсоры, у которых время реакции от 5 до 30 сек.
22) Задачи в области автоматизации технологических процессов химических производств отрасли. Особенности автоматизации химической промышленности
Непрерывная интенсификация производственных процессов ведет, как правило, к усложнению функций управления предприятием. С одной стороны, достижения в области математики, кибернетики экономики, а также быстрое развитие вычислительной техники существенно расширило возможности создания новых высокоэффективных производственных процессов и методов управления ими. Встречное развитие технологий производства и технологий управления привело к созданию новых высоко эффективных процессов и типов оборудования, которые невозможно рассматривать и тем более проектировать в отрыве от систем управления. Характерным примером являются станки с программным управлением, промышленные роботы, автоматические и автоматизированные технологические участки.
Создание и эксплуатация систем автоматизации на промышленном предприятии перестало быть функцией только специалистов по автоматизированному и автоматическому управлению. Они требуют различных форм участия практически всех групп административно-управленческого и инженерно-технического персонала предприятия. Следовательно, современных инженер , даже непосредственно не связанный по роду своей деятельности с автоматизацией управления, должен обладать достаточно широкими знания ми в этой области.
Под автоматизацией понимают комплекс технических и организационных мероприятий по созданию систем управления техническими в которых функции человека (по управлению) полностью или частично ликвидированы.
В настоящее время в области автоматизации управления производством сложились два относительно самостоятельных направления ‑ автоматизация управления технологическими процессами и автоматизация управления организационно-экономической деятельностью.
Усложнение технических процессов: увеличение скорости протекания, увеличение единицы мощности аппаратов, ужесточение требований к качеству продукции приводит к усложнению задач стоящих перед автоматизацией.
Для создания эффективных систем управления необходимы знания не только о методах управления и технических средствах, но и свойствах объектов, процессов протекающих в них и требованиях к протеканию процесса. В результате в некоторых случаях комплексных анализ тех процессов может привести к его изменению.
В простейшем случае основное внимание уделяется минимизации отклонения регулируемого параметра от заданного значения. В большинстве случаев такой подход бывает достаточным. Такой подход неприемлем если, если критерий качества управления включает экономические показатели, а также качество управления других связанных параметров.
*****
Химическая промышленность характеризуется высоким уровнем автоматизации.
‑ большая единичная мощность аппаратов;
‑ совмещение в одном аппарате нескольких операций;
‑ наличие большого количества параметров характеризующих состояние процесса;
‑ непрерывность производства;
‑ пожаро- и взрывоопасность, агрессивность и токсичность.
23) Объекты управления и их свойства
Объект управления это динамическая система, параметры которой меняются под воздействием управляющих и возмущающих воздействий. Система является объектом управления (регулирования), когда имеет параметры, которые можно целенаправленно менять для достижения какого-то результата.
Регулируемые величины - это параметры, которые характеризуют состояния объекта.
Управляющее воздействие - это группа параметров изменение которых оказывает целенаправленное влияние на объект.
Возмущающее воздействие - это переменные, изменение которых не связаны с воздействием системы на объект. Возмущающие воздействия отражают влияние внешних условий и изменений самого объекта. Источником возмущений является среда, как физическая, так и информационная. Возмущающие воздействия делятся на внешние и внутренние. Например изменение параметров тепловых и материальных потоков подводимых к системе и т.д. Внутренними ‑ изменение свойств объекта с течением времени
Наиболее опасными являются чаще всего внешние возмущения, т.к. они носят случайный характер и могут изменятся ступенчатые характеристики. Внутренние возмущения в большинстве случаев могут быть достаточно точно определены, что позволяет вводить в систему дополнительные контура улучшающие качество регулирования.
Одним из существенных возмущений является изменение нагрузки. Под нагрузкой понимают количество вещества или энергии проходящее в единицу времени.
Объекты управления характеризуются различными признаками. Некоторые из них присущи в той или иной степени всем объектам, а некоторые характеристики индивидуальны и используются в качестве классификационных признаков
Одномерные объекты (имеют один входной и выходной параметр);
Многомерные объекты (имеют несколько контролируемых параметров);
Объекты сосредоточенными параметрами – это объекты имеющие одинаковы значения в данный момент по всему объекту (объекты в плоскости)
Объекты с рассредоточенными параметрами
Еще одна классификация – уравнение описания объекта, объекты могут быть:
одноемкостные;
многоемкостные;
Общими для всех объектов является следующие признаки
запаздывание;
емкость;
самовыравнивание;
Объекты бывают:
устойчивые
неустойчивые
нейтральные
Запаздывание – выражает свойства системы, передавать сигнал со входа на выход не сразу, а через некоторый промежуток времени при этом характеристика сигнала не изменяется. Различают чистое запаздывание (транспортное) и емкостное (переходное). Чистое запаздывание встречается редко, его можно определить как отношение относительной длины объекта к скорости потока энергии или массы в объекте. Емкостное запаздывание присуще всем объектам.
сдвиг фаз будет составлять – Незатухающие колебания в системе возникают когда сдвиг фаз равен 180, т.е. ,
где 0 - период собственных колебаний системы, откуда при 0=2 будут наблюдаться незатухающие колебания.
Так как запаздывание не изменяет форму и амплитуду сигнала, то коэффициент передачи объекта будет равен 1.
Предел пропорциональности регулятора ‑ это диапазон шкалы, выраженных в процентах при изменении в пределах которого y (регулируема величина) исполнительного механизма перемещается из одного крайнего положения в другое.
Е мкость – это свойство объекта накапливать (или сохранять) вещество или энергию. Она характеризует инерционность. От величины емкости зависит скорость изменения выходной величины при изменении входной. Количественно емкость описывается коэффициентом связывающим входную величину со скоростью изменения выходной: