Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системный анализ химико-технологических процессов как объектов управления и методы настройки регуляторов. Учебное пособие
.pdf
Рис. 51. Настройка регуляторов программы
81
Рис. 52. Панель отчёта
Задание 16
1. Вызовите на выполнение программу «Трен_9». Программа го-
това к работе.
2. Выполните все ручные операции в нужной последовательно-
сти.
3. После открытия линии охлаждения включите программу
управления. Эта программа выполняется в автоматическом
режиме. Наблюдайте.
4. После завершения всех процедур нажмите кнопку «ОТЧЁТ» и
получите отчет о своей работе.
82
11. ПРАКТИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ
На реальном объекте попасть в «спокойную» зону, когда побочные
возмущения отсутствуют, почти нереально. Особенно это проблематично на вновь пускаемых объектах, когда ещё многие регуляторы не
настроены. Но даже на действующих объектах не всегда возможно
провести активный эксперимент с нанесением необходимого ступенчатого возмущения.
Иногда невозможно качественно настроить даже такие простые
контуры, как контуры регулирования расхода, если позиционер на
клапане не может обеспечить надёжное позиционирование штока клапана, что приводит к возникновению явления гистерезиса в контуре.
Такая ситуация возникает по ряду причин: люфт в элементах позиционера, «перетянут» сальник и свободное перемещение штока затруднено, шток стал работать в том положении, в котором его часть,
соприкасающаяся с сальником, ещё не «приработана» и др.
Ещё одной, не менее, а чаще наиболее существенной причиной
«шума» параметра, является состояние измеряемого и регулируемого
потока. Так при измерении потоков жидкости из кипятильников колонн, когда после вытекания из куба, где жидкость находится в состоянии кипения, и тем более после насосов, установленных на этом
потоке, перед диафрагмой (измерителем расхода) скапливаются пары,
которые периодически «перебрасывается» через диафрагму, внося
очень существенный «шум» в процедуру измерения расхода.
То же самое можно отметить для потоков пара в кипятильники ко-
лонн. Этот поток всегда подаётся при температуре насыщения (это
способствует максимальной теплоотдаче, которая не возможна, если
пар перегрет). В этом случае перед диафрагмой скапливается конденсат, который периодически «перебрасывается», вызывая весьма значительный «шум» параметра. Такой же эффект возникает при измерении потоков газа, который находится при температуре конденсации.
Причинами «шума» при измерении уровней являются: наличие
«шумного» потока, поступающего в аппарат (или уходящего из аппарата), специфика работы и конструкция аппарата, например, тарельчатых ректификационных колонн, реакторов с перемешиванием и др.
В этих условиях приходится настраивать регуляторы «на ходу» и
тогда лучше придерживаться определённых правил, которые помогают успешно провести процедуру настройки.
Разделим все контуры на две категории: «быстрые» и «медленные»
(инерционные).
83
К «быстрым» можно отнести контуры регулирования расхода и
уровня (за редким исключением). Часто контуры регулирования давления также можно отнести к разряду «быстрых» В таких контурах
время переходного процесса при нанесении ступенчатого возмущения
(при разомкнутом контуре) не превышает 5-10 сек.
К «медленным» можно отнести контуры регулирования температу-
ры, состава, давления или уровня, если давление или уровень не регулируются непосредственно потоками, воздействующими на эти параметры. Например, давление в колонне регулируется подачей хладагента в конденсатор или уровень во флегмовой ёмкости регулируется
подачей пара в кипятильник. В таких контурах время переходного
процесса при нанесении ступенчатого возмущения (при разомкнутом
контуре) может превышать 30 сек.
11.1. Настройка «быстрых» контуров
Эти регуляторы всегда настраиваются в первую очередь.
Для них нецелесообразно использовать описанную ранее процеду-
ру экспериментального определения характеристик объекта с последующим определением настроек регулятора. Эти регуляторы удобнее
настраивать «на ходу».
При настройке «быстрых» регуляторов старайтесь не использовать
дифференциальную составляющую, так как она может усиливать
«шум» в контуре, вызванный, чаще всего, наличием явлений гистерезиса в клапане, особенностями измеряемого потока или конструкцией
и спецификой работы аппарата (как было показано выше).
В контурах регулирования расхода старайтесь больше использо-
вать интегральную составляющую ПИ-регулятора и как можно меньше пропорциональную (т.е. большой диапазон пропорциональности и
малое время интегрирования). Для очень «шумных» расходов время
интегрирования может быть увеличено или использована возможность применения нелинейного коэффициента усиления. Для контуров регулирования расхода может быть выбран вариант, когда Р = 0;
тогда будет работать только интегральная часть регулятора. Таким
образом, в регуляторе остаётся один настроечный параметр и проблема настройки значительно упрощается.
В контурах с астатическими объектами (уровни) старайтесь больше
использовать пропорциональную часть и меньше интегральную. Чем
больше время интегрирования, тем меньше вероятность возникновения колебаний в контуре. Чем больше диапазон пропорциональности,
84
тем медленнее регулятор реагирует на отклонение параметра от за-
д
T
и
Т
данного значения, и процесс «подтягивания» параметра к заданию
становится более затянутым.
11.2. Настройка «медленных» контуров
Эти регуляторы настраиваются во вторую очередь, тем более, что
некоторые из них могут использоваться в каскадных контурах в качестве ведущего регулятора (ведомым в таких контурах используется,
как правило, регулятор расхода).
Наиболее часто каскадные регуляторы используются при регули-
ровании температуры и уровня. Поскольку температура наименее
«шумный» параметр, то в этих контурах можно использовать дифференциальную составляющую регулятора.
При настройке «медленных» регуляторов в полной мере может
быть использована описанная выше процедура экспериментального
определения характеристик объекта с последующим определением
настроек регулятора. Если такой возможности нет, то придётся воспользоваться методом настройки регулятора «на ходу». Процедура
настройки «медленных» регуляторов занимает намного больше времени, чем «быстрых», и длится от нескольких часов до нескольких
десятков часов.
Рекомендуется, для начала, в режиме ручного управления привести
объект в установившееся состояние в желаемой точке. В регуляторе
отключить интеграл и дифференциал, для этого ввести
= 0 , а
= 10000 (или число, равное верхней допустимой границе). Установить
начальное приближение диапазона пропорциональности, например, в
пределах 200-300.
Включить регулятор в режим АВТ. Необходимо подобрать такой
диапазон пропорциональности, который был бы близок к режиму автоколебания контура. Если внешние возмущения малы, то, изменяя в
небольших пределах величину задания регулятору, добиться нужного
режима. На этом шаге обязательно должно появиться остаточное отклонение, то есть текущее значение параметра будет отличаться от
заданного значения в установившемся режиме.
На следующем шаге следует подобрать такое время интегрирова-
ния, чтобы устранить остаточное отклонение; при этом, при уменьшении времени интегрирования следует увеличивать диапазон пропорциональности, все время держась на грани появления автоколебатель-
85
ного режима. В конце этой процедуры следует постараться уменьшить
время регулирования даже при некоторой колебательности процесса,
которую можно устранить, постепенно увеличивая время дифференцирования.
11.3. Настройка каскадных контуров
Не бойтесь каскадных контуров. Следите за тем, чтобы всегда
нижний контур был намного «быстрее», чем верхний (корректирующий). Чем больше отличаются по быстродействию эти контуры, тем
легче настроить верхний контур.
В нижнем каскаде почти всегда используется регулятор расхода, а
в верхнем – регулятор температуры или регулятор уровня. Таким образом, вверху всегда должен находиться «медленный» регулятор, а
внизу – «быстрый».
После того, как настроен нижний регулятор, на принципах: макси-
мальное быстродействие – минимальные колебания, он может рассматриваться как простой исполнительный механизм (клапан). После
этого настройка контура верхнего уровня (корректирующего) не будет
отличаться ничем от обычного «медленного» контура.
86
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Прусенко, В.С. Одноконтурные пневматические системы авто-
матического регулирования тепловых процессов / В.С. Прусенко. –
М.-Л.: Гос. энерг. изд-во, 1963. – Биб-ка по автоматике. – Вып. 76.
2. Centum 3000. Руководство пользователя. Справочное руково-
дство (часть D). Функциональные блоки. Детали // Yo kogawa Elekt ric
Corporation. 8-е изд.
3. Денисенко, В.В. ПИД-регуляторы: принципы построения и мо-
дификации: в 2 ч. Ч. 1. / В.В. Денисенко // СТА. – 2006. – № 4. – С. 66-
74.
4. Денисенко, В.В. ПИД-регуляторы: принципы построения и мо-
дификации: в 2 ч. Ч. 2. / В.В. Денисенко // СТА. – 2007. – № 1. – С. 78-
88.
87
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Ю.Л. Павлов, Н.Н. Зиятдинов, Д.А. Рыжов
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ КАК ОБЪЕКТОВ
УПРАВЛЕНИЯ И МЕТОДЫ
НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРОВ
Редактор Е.И. Шевченко
Лицензия № 020404 от 6.03.97 г.
Подписано в печать 19.04.13 Формат 60×84/16
Бумага офсетная Печать Riso 5,11 усл. печ. л.
5,5 уч.-изд. л. Тираж 150 экз. Заказ 97 «С»
52
Издательство Казанского национального исследовательского
технологического университета
Офсетная лаборатория Казанского национального
исследовательского технологического университета
420015, Казань, К.Маркса, 68
88
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]