Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системы управления химико-технологическими процессами. Часть 1. Учебное пособие
.pdf
Рис. 117. Манометр для измерения давления агрессивных сред
Мембраны могут быть металлическими или керамическими.
Мембрана может контактировать с кристаллом непосредственно или
передавать давление гидравлически через силиконовое масло или
кремнийорганическую жидкость.
Датчики на основе этой технологии имеют различные размеры
и конфигурацию. Они чувствительны к температуре и обычно имеют
возможность ее измерения с целью последующей корректировки результатов измерений.
Основным преимуществом пьезорезистивных датчиков является более высокая стабильность характеристик по сравнению с
тензометрическими. ИПД на основе монокристаллического кремния устойчивы к воздействию ударных и знакопеременных нагрузок.
Если не происходит механического разрушения чувствительного
элемента, то после снятия нагрузки он возвращается к первоначальному состоянию, что объясняется использованием идеально-упругого
материала.
Емкостные преобразователи используют метод изменения ем-
кости конденсатора при изменении расстояния между обкладками.
Известны керамические или кремниевые емкостные первичные преобразователи давления и преобразователи, выполненные с использованием упругой металлической мембраны. При изменении давления
мембрана с электродом деформируется и происходит изменение емкости.
В элементе из керамики или кремния пространство между обкладками обычно заполнено маслом или другой органической жидкостью (рис. 118).
211
Рис. 118. Емкостный датчик давления
Достоинством чувствительного емкостного элемента является
простота конструкции, высокая точность и временная стабильность,
возможность измерять низкие давления и слабый вакуум, долговечность, устойчивость к вибрации, ударам, скачкам давления.
К недостатку можно отнести нелинейную зависимость емкости
от приложенного давления.
Резонансный метод используется в датчиках давления на основе вибрирующего цилиндра, струнных датчиках, кварцевых
датчиках, резонансных датчиках на кремнии. В основе метода
лежат волновые процессы: акустические или электромагнитные.
Это объясняет высокую стабильность датчиков и высокие выходные
характеристики прибора.
Примером может служить кварцевый резонатор (рис. 119). При
прогибе мембраны происходит деформация кристалла кварца, подключенного в электрическую схему, и его поляризация. В результате
изменения давления частота колебаний кристалла меняется. Подобрав параметры резонансного контура, изменяя емкость конденсатора
или индуктивность катушки, можно добиться резонанса.
Преимуществом резонансных датчиков является высокая точность и стабильность характеристик, которая зависит от качества используемого материала
Рис. 119. Кварцевый резонатор
212
К недостаткам можно отнести индивидуальную характеристику
преобразования давления, значительное время отклика, не возможность проводить измерения в агрессивных средах без потери точности показаний прибора.
Индуктивный метод основан на изменении индуктивности. Частным примером может служить датчик, чей чувствительный элемент
состоит из катушки индуктивности и сердечника из ферромагнитного материала (рис. 120).
Рис. 120. Датчик измерения индуктивности
При прогибе мембраны под действием давления перемещается
и сердечник, изменяя тем самым индуктивность катушки. Изменение
индуктивности затем преобразуется в унифицированный выходной
сигнал.
Преимуществом такой системы является достаточно высокая
точность и незначительная температурная зависимость. Однако датчик чувствителен к магнитным воздействиям.
213
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что такое технологический процесс?
2. Что такое объект управления?
3. Что такое система управления?
4. В чем состоит принцип разомкнутого управления?
5. В чем состоит принцип управления по возмущению?
6. В чем состоит принцип замкнутого управления?
7. В чем состоит принцип комбинированного управления?
8. По каким признакам осуществляется классификация САУ?
9. Что представляет собой математическая модель объекта?
10. Как осуществляется оценка модели на адекватность?
11. Каковы основные способы математического описания САУ?
12. Что представляет собой статическая характеристика системы?
13. Что такое переходный процесс?
14. Какие типовые возмущающие воздействия используются для
определения статических и динамических характеристик сис-
тем?
15. Что такое переходная функция?
16. Что такое импульсная функция?
17. Что представляют собой частотные характеристики системы
(объекта)?
18. Что такое порядок дифференциального уравнения?
19. Как осуществляется линеаризация дифференциальных уравне-
ний?
20. Как определяется прямое преобразование Лапласа функции f(t)?
21. Как определяется обратное преобразование Лапласа?
22. Что такое передаточная функция?
23. Каковы типовые звенья САР?
24. На какие группы разделяются типовые звенья?
25. Какими уравнениями описываются типовые звенья?
26. Каковы передаточные функции типовых звеньев?
27. Каковы выходные характеристики типовых звеньев?
28. Каковы способы соединения звеньев и их передаточные
функции?
29. По каким признакам классифицируются объекты управления?
214
30. Какие основные свойства объектов управления используются
при проектировании САУ?
31. Как определяются динамические характеристики объектов
управления?
32. Что такое технологический процесс?
33. Что такое объект управления?
34. Что такое система управления?
35. В чем состоит принцип разомкнутого управления?
36. В чем состоит принцип управления по возмущению?
37. В чем состоит принцип замкнутого управления?
38. В чем состоит принцип комбинированного управления?
39. По каким признакам осуществляется классификация САУ?
40. Что представляет собой математическая модель объекта?
41. Как осуществляется оценка модели на адекватность?
42. Каковы основные способы математического описания САУ?
43. Что представляет собой статическая характеристика системы?
44. Что такое переходный процесс?
45. Какие типовые возмущающие воздействия используются для
определения статических и динамических характеристик сис-
тем?
46. Что такое переходная функция?
47. Что такое импульсная функция?
48. Что представляют собой частотные характеристики системы
(объекта)?
49. Что такое порядок дифференциального уравнения?
50. Как осуществляется линеаризация дифференциальных уравне-
ний?
51. Как определяется прямое преобразование Лапласа функции f(t)?
52. Как определяется обратное преобразование Лапласа?
53. Что такое передаточная функция?
54. Каковы типовые звенья САР?
55. На какие группы разделяются типовые звенья?
56. Какими уравнениями описываются типовые звенья?
57. Каковы передаточные функции типовых звеньев?
58. Каковы выходные характеристики типовых звеньев?
215
59. Каковы способы соединения звеньев и их передаточные
функции?
60. По каким признакам классифицируются объекты управления?
61. Какие основные свойства объектов управления используются
при проектировании САУ?
62. Как определяются динамические характеристики объектов
управления?
63. Что такое измерительный прибор?
64. Как различаются измерительные приборы?
65. Что представляет собой измерительный преобразователь?
66. Как различаются измерения по способу получения ин-
формации?
67. Что такое погрешность измерений?
68. Как определяется точность измерений?
69. Как подразделяются погрешности по характеру проявления?
70. Как подразделяются погрешности по способу выражения?
71. Как определяется абсолютная вариация показаний прибора?
72. Что такое класс точности?
73. Что такое поверка?
74. Какие принципы положены в основу ГСП?
75. Что такое первичный преобразователь?
76. Какими основными физическими величинами характеризуют-
ся химико-технологические процессы?
77. Какие методы и приборы используются для измерения темпе-
ратуры?
78. Какие температурные шкалы используются для количествен-
ного определения температуры?
79. Какие методы измерения температуры вам известны?
80. Каким образом подразделяются приборы для измерения тем-
пературы?
81. Как определяется давление?
82. Каковы единицы измерения давления?
83. Каким образом подразделяются приборы измерения давления
по принципу действия?
84. Каким образом подразделяются приборы измерения давления
по роду измеряемой величины?
216
Приложение
Меры длины
В системе СИ за единицу длины был принят метр, а в 1983 г. ХVII
Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое определение
метра: "Метр – длина пути, проходимого в вакууме светом за 1/299792458
доли секунды".
В ряде стран еще используется не эталонные меры длины:
1 дюйм = 2,54·10-2 м;
1 фут = 0,3048 м;
1 ярд = 0,91440 м;
1 миля сухопутная = 1609,34 м;
1 миля морская (географическая) = 1' земного экватора = 1853,25 м;
1 кабельтов = 1/10 морской мили = 1852 м;
1 морская лига = 3 морские мили = 5560,08 м;
1 старорусская миля = 7 вёрст = 7467,6 м.
Меры массы:
За единицу веса в соответствии с современными положениями СИ
принят килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма (платиновая цилиндрическая гиря, высота и диаметр которой равны
по 39 мм), хранящегося в международном бюро мер и весов.
Внесистемные наиболее распространенные единицы массы:
1 килограмм = 1000 г = 2,205 фунта;
1 фунт = 16 унций = 4,53592 ·10-1 кг;
1 тройский фунт = 12 тройских унций = 5760 гран = 3,73242 ·10-1 кг;
1 унция = 2,895·10-2 кг;
1 тройская унция = 3,11035·10-2 кг;
1 гран = 6,479891·10-5 кг;
1 карат = 3,086 гран = 2·10-4 кг.
Меры жидких тел:
Литр (фр. litre, от лат. litra - мера объема ёмкости; русское обозначение — л; международное -L или l) - внесистемная метрическая единица
измерения объёма и вместимости, равная 1 кубическому дециметру. Литр
не является единицей Международной системы единиц (СИ), но вместе с
такими единицами, как час или сутки, включён в число тех внесистемных
единиц, которые допускаются к применению без ограничения срока наравне
с единицами СИ с областью применения «все области». Единица объёма в
СИ - кубический метр (м³).
1 литр = 103 мл = 1 дм³ =10-3 м³
217
Внесистемные наиболее распространенные единицы объема жидких
тел:
1 пинта (англ.) = 1,2 пинты США = 568,24 мл
1 кварта (англ.) = 2 пинты (англ.) = 40 жидких унций = 1,1365 л
1 жидкая унция = 0,028 л
1 галлон (англ.) = 4,546 л
1 баррель нефтяной = 42 галлона = 159 л
1 бушель = 8 галлонов = 36,36 л
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основной
Кузнецов, А. П. Управление системами и процессами [Текст] :
учеб. пособие / А. П. Кузнецов. М. : МГУ, 2011. – 95 с. Knigafond.ru
Корабко, В. И. Теория управления [Текст] : учебник/ В. И. Корабко. М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2012. – 384 с. Knigafond.ru
Подчукаев В. А. Теория автоматического управления (аналитические методы) [Текст] : учебник/ В. А. Подчукаев. М. ФИЗМАТЛИТ,
2011. Knigafond.ru
Дополнительный
Беспалов, А. В. Системы управления химико-технологическими процессами [Текст] : учебник для вузов/ А. В. Беспалов, Н. И.
Харитонов. М. : ИКЦ "АКАДЕМКНИГА", 2007. – 696 с.
Руководство по выполнению курсового проектирования по автоматизации [Текст] : учеб. пособие / В. К. Битюков, А. Н. Гаврилов,
А. Е. Емельянов, Ю. В. Пятаков – Воронеж : Воронеж. гос. технолог.
акад., 2006. – 104 с.
Власов, К. П. Теория автоматического управления [Текст] :
учеб. пособие. – Хабаровск : Изд-во «Гуманитарный центр», 2006. -
218 с.
218
Гаврилов, А. Н. Автоматизированные системы управления технологическими процессами [Текст] : учеб. пособие/ А. Н. Гаврилов,
Ю. В. Пятаков; Воронеж. гос. технол. акад. – Воронеж : ВГТА, 2007.
– 240 с.
Гаврилов, А. Н. Информационные системы [Текст]: учебн. пособие / А. Н. Гаврилов. – Воронеж : ВЭПИ, 2006. – 168 с.
Горев, С. М. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности [Текст] : курс лекций: в 2 ч. /
С. М. Горев. – Петропавловск-Камчатский : КамчатГТУ, 2003. Ч. 1.
– 121 с.
Кирюшин, О. В. Управление техническими системами [Текст] :
курс лекций / О. В. Кирюшин. – Уфа : Изд-во УГНТУ, 2003. – 80 с.
Лазарев, В. Л. Робастные системы управления в пищевой промышленности [Текст] : учеб. пособие / В. Л. Лазарев. - СПб. :
СПбГУНиПТ, 2003. - 150 с.
Лазарева, Т. Я. Основы теории автоматического управления
[Текст] : учеб. пособие / Т. Я. Лазарева, Ю. Ф. Мартемьянов. -2-е
изд., перераб. и доп. -Там-бов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. -
352 с.
Мирошник, И. В. Теория автоматического управления. Линейные системы [Текст] / И. В. Мирошник. -СПб. : Питер, 2005 – 354 с.
Михеев, В. П. Датчики и детекторы [Текст] : учеб. пособие. / В. П.
Михеев, А. В. Посандеев. – М. : МИФИ, 2007. – 172 с.
Новиков, С. И. Практическая идентификация динамических характеристик объектов управления теплоэнергетического оборудования [Текст] : учеб. пособие / С. И. Новиков. – Новосибирск: Изд-во
НГТУ, 2004. – 64 с.
Пономарев, С. В. Метрология, стандартизация, сертификация
[Текст] : учебник для вузов / С. В. Пономарев, Г. В. Шишкина, Г. В.
Мозгова. – Тамбов : Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. – 96 с.
219
Учебное издание
ГАВРИЛОВ Александр Николаевич
ПЯТАКОВ Юрий Владиславович
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ
Ч. 1
В авторской редакции
Подписано в печать 14.06.2014. Формат 60х 84 1/16.
Усл. печ. л. 13,5. Тираж 150 экз. Заказ . С - 11
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
(ФГБОУ ВПО «ВГУИТ»)
Отдел полиграфии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ»
Адрес университета и отдела полиграфии:
394036, Воронеж, пр. Революции, 19
220
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]