1 5. Построение аср уровня. Реализация, учет шкал при пересчете настроек регуляторов

Типичная одноконтурная автоматическая система регулирования (АСР) технологического параметра – это контур (система с обратной связью), состоящий из элементов:«Выход объекта (измеряемый параметр) ППНПКРВПИУВходобъекта (управляющий параметр)», где

ПП – первичный преобразователь (чувствительный элемент);

НП – нормирующий преобразователь, преобразует сигнал от первичного преобразователя в стандартный (токовый) сигнал;

КР – контроллер (регулятор);

ВП – выходной преобразователь (усилитель мощности, межсистемный преобразователь), преобразует сигнал от контроллера к виду, воспринимаемому исполнительным механизмом ИМ (например, токовый сигнал преобразуется в пневматический для пневматического ИМ);

ИУ - исполнительное устройство.

Пример: АСР уровня

LT – Прибор для измерения уровня с контактным устройством бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту (уровнемер бесшкальный с пневмо- или электропередачей).

Учет шкал при пересчете настроек регуляторов:

К_Д=20-4мА/0-100 %

К_К=100-0 % / 20-4мА

16. Построение аср температуры. Реализация, учет шкал при пересчете настроек регуляторов

Типичная одноконтурная автоматическая система регулирования (АСР) технологического параметра – это контур (система с обратной связью), состоящий из элементов:

«Выход объекта (измеряемый параметр) ППНПКРВПИУ Вход объекта (управляющий параметр)», где

ПП – первичный преобразователь (чувствительный элемент);

НП – нормирующий преобразователь, преобразует сигнал от первичного преобразователя в стандартный (токовый) сигнал;

КР – контроллер (регулятор);

ВП – выходной преобразователь (усилитель мощности, межсистемный преобразователь), преобразует сигнал от контроллера к виду, воспринимаемому исполнительным механизмом ИМ (например, токовый сигнал преобразуется в пневматический для пневматического ИМ);

ИУ - исполнительное устройство.

Пример: АСР температуры

Учет шкал при пересчете настроек регуляторов:

К_Д=20-4мА /Еmax-Еmin (мВ)

К_К= Тmax-Тmin (⁰С) / 20-4мА

17. Каскадные , комбинированные аср: условия применения, порядок расчета настроек регуляторов и компенсирующих звеньев, примеры применения.

Каскадные системы - наиболее распространенный класс АСР. Они обеспечивают требуемое качество управления для промышленных объектов с большим запаздыванием и значительными возмущениями.

Н апример, необходимо поддержание заданного значения температуры выхода Твых.

Возмущениями могут быть: изменение количества сырья Gс в печь, изменение количества Gт и состава Qт топлива в печь, погодные условия и т.д.

В

Одноконтурная АСР печи

силу большой инерционности печи эти возмущения будут вызывать достаточно большие динамические ошибки по Твых. Использование комбинированных АСР проблематично, т.к. не все возмущения могут быть измерены, да и число их может быть велико.

Идея построения каскадной АСР: В объекте может быть выделен промежуточный выходной параметр, который является: а) либо основным наиболее сильным возмущением, б) либо это параметр, который оказывает сильное влияние на выходную (регулируемую) величину, и сам зависит от возмущений. Изменение этого параметра менее инерционно, чем выходного.

Параметр типа а – расход топлива, который может изменяться из-за, например, изменения давления в топливной линии, а параметром типа б – температура дымовых газов (температура перевала печи).

Организуется два контура регулирования. Стабилизирующий контур поддерживает промежуточный параметра на значении, которое формируется корректирующим контуром, который поддерживает Твых на заданном значении.

Настройки регуляторов рассчитываются путем декомпозиции каскадной системы на две эквивалентных одноконтурных. Настройки корректирующего контура рассчитываются по передаточной функции эквивалентного объекта,

W_экв=W_об2/W_об1, (3.3)

где W_об1 – передаточная функции промежуточного объекта (канал «управляющее воздействие промежуточный параметр»). W_об2 – передаточная функция по каналу «управляющее воздействие-выходной параметр».

По сравнению с одноконтурными каскадные АСР обеспечивают следующие преимущества:

1. существенное (в 1,5 – 20 раз) улучшение качества управления при отработке возмущений и обычно не значительное (в 1,5 – 2 раза) – при отработке управляющих воздействий.

2. поддержание управляемого (основного выходного параметра, в примере Т_вых) на заданном значении с высокой степени точности при большом запаздывании основного объекта управления.

3. быструю компенсацию возмущений, воздействующих на стабилизирующий (внутренний) контур регулирования, вследствие чего эти возмущения не приводят к большому отклонению управляемого параметра от заданного значения.

Структурная схема каскадной АСР

Внутренний контур – стабилизирующий, Р-1 стабилизирующий регулятор; внешний контур – корректирующий, Р-2 – корректирующий регулятор..

Комбинированные системы используются довольно редко, т.к. для большинства объектов нефтепереработки, нефтехимии и нефтедобычи количество возмущений обычно велико и многие из них не могут быть измерены. В теплоэнергетике достаточно часто для регулирования (стабилизации) уровня в барабане используются многоимпульсные системы регулирования, которые являются примером комбинированных систем.

Построение комбинированных систем проводится по следующей схеме:

1. синтезируется (оптимизируется) АСР, построенная на основе принципа по отклонению;

2. рассчитываются структура и параметры компенсаторов; в классе линейных систем – это означает, что рассчитываются передаточные функции компенсирующих каналов Wк(s)исходя из условий инвариантности выходной величины к конкретному возмущению.

Используется принцип двухканальности Б.Н. Петрова: для обеспечения инвариантности выхода Y к возмущению f оно должно распространяться в системе не менее, чем по двум каналам, причем характеристики каналов должны быть одинаковыми, но противоположными по знаку. В случае, когда второй канал распространения возмущения организуется путем воздействия на управляющий вход объекта, это означает, что должно выполняться условие

W^воб(s) = -Wk(s)*W^yоб(s),

где W^воб(s) и W^yоб(s) – передаточные функции объекта по возмущающему и управляющему каналам.

Из данного условия следует, что

Wk(s) = W^воб(s)/ W^yоб(s). (*)

Структурная схема комбинированной АСР

Может оказаться, что Wk(s) является физически (или технически, если не позволяют возможности контроллера) не реализуемым звеном. В этом случае характеристики Wk(s) аппроксимируются подходящим динамическим звеном с заданной степенью точности. Обычно вначале обеспечивается выполнение условия (*) в статике, а затем по частотным характеристикам проводится последовательная аппроксимация интегро-дифференцирующими звеньями, начиная с первого порядка, до достижения заданной точности.