Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системы управления технологическими процессами. Учебное пособие
.pdf
101
Шиберные устройства рис. 2.48 ставятся, как правило, на
большие диаметры и большие давления.
а б
Рис. 2 .48. Шиберное устройство: а - внешний вид; б - направление потока
Дроссельный клапан (рис. 2.49, а) на схемах автоматизации
изображают следующим образом (рис. 2.49, б)
а б
Рис. 2.49. Дроссельный клапан: а - внешний вид; б - обозначение на ФСА
РО характеризуются:
1) конструктивной связью между перемещением штока и
соответствующим проходным сечением штока;
2) рабочей характеристикой, описывающей связь между перемещением и расходом вещества и энергии через проходное сечение в данный момент. Условный диаметр прохода сечения определяется следующим образом:
v
g
D
=
y
D
- для жидкости;
n,
819
Q
=
y
134 Ph,
g
- для газа,
×
2
D
y
w
g=h,
136
- для пара;
102
где v - максимальный регулируемый расход жидкости, л/мин; w -
Исп олните льный
АHh
максимальный регулируемый расход пара, кг/ч; Q - максимальный
регулируемый расход газа, м3/ч;g - плотность протекающих жид-
кости, пара и газа соответственно; h - перепад давлений в клапане,
кгс/см2; P2 - абсолютное давление на выходе из клапана.
2.14. Усилители
В качестве усилителей и преобразователей используются
устройства различного типа: электромагнитные, электронные и
магнитные усилители, усилители типа «сопло - заслонка», золотниковый усилитель, струйный и др.
Различают усилители сигнала (которые ставятся обычно в
информационной части системы) и усилители мощности. Усилители мощности ставят, как правило, между регулятором и исполнительным механизмом. Усилители мощности могут быть:
1) золотниковые;
2) магнитные (рис. 2.50). Они удобны отсутствием подвиж-
ных частей. Но чем магнитный усилитель мощнее, тем больше его
инерционность. У магнитных усилителей наблюдается чистое запаздывание. Время чистого запаздывания тем больше, чем больше
требуется перемещение сердечника. Поршневые и мембранные
ИМ чистого запаздывания не имеют.
механизм
U
2
Шток
РО
а б
Рис. 2.50. Магнитный усилитель: а - внешний вид; б - пример реализации
U
1
103
3) электромашинные (могут обеспечить большое усиле-
ние сигнала при небольших габаритах и расходах энергии)
4) «сопло-заслонка» (рис. 2.51, 2.52).
Рис. 2. 51. Пример реализации усилителя типа «сопло-заслонка»
P
a
P
y
1
dc/8
hdc/4
Рис. 2. 52. График распределения давления
2.15. Автоматические регуляторы
Автоматические регуляторы подразделяются:
1) по виду регулируемой величины (температуры, давления…) ;
104
2) по виду используемой энергии (электрические, пневма-
e
z
тические);
3) по способу воздействия на ИМ:
а) двухпозиционные, которые изменяют управляющий сигнал в заданных пределах (например, холодильник, электромагнитное реле и т. п.).
б) регуляторы непрерывного действия, которые обеспечивают непрерывное изменение выходного сигнала при любом изменении входного. Они могут обеспечить регулирование с высокой точностью и хорошие показатели качества переходного процесса, но они более сложные и дорогие, чем двухпозиционные. К
регуляторам прямого действия относятся также импульсные и
цифровые регуляторы.
Главный признак, по которому выбирается автоматический регулятор, - закон регулирования (алгоритм управления):
ПЗ, П, ПИ, ПИД.
П-регуляторы могут использоваться для регулирования
объектов, имеющих достаточное время разгона и небольшое чистое запаздывание. Для регулирования объектов, имеющих значительное запаздывание и небольшое время разгона можно использовать ПИ-регуляторы. Последние могут обеспечить большую
точность регулирования, но, как правило, сложнее, дороже и менее надёжны. Для регулирования объектов с малым временем
разгона, в которых может наблюдаться большое чистое запаздывание и переменная нагрузка, можно использовать ПИДрегуляторы, которые обеспечивают большую (по сравнению с П
и ПИ-регуляторами) точность регулирования при высоком быстродействии (рис. 2.53).
1
Запаздывание
t
Рис. 2.53. Временные характеристики ПИД-регулятора
t
105
Все перечисленные регуляторы имеют один вход и выход,
но есть автоматические регуляторы, которые имеют два независимых входных воздействия и одно управляющее воздействие,
обеспечивающее поддержание двух взаимодействующих величин
(например, расхода).
Примером такого регулятора служит пневматический регулятор соотношения ПР 3.33. Иногда достаточно использовать
двухпозиционные регуляторы с двумя независимыми входами.
Например, реле с двумя независимыми входами может реализовать 16 различных команд управления (рис. 2.54).
P
0 1 0 1
1
P
0 0 1 1
2
P
0 0 0 1
а
Рис. 2.54. Реализация логического умножения на пневматическом
реле при независимых сигналах Р1 и Р
2
Величина давления в проходных камерах А и Г не влияет
на величину входного давления. На выходное давление Ра оказывают влияние только глухие камеры Б и В.
а) Пусть в камере В давление Р1=0 кгс/см2, в камере Б давление равно 0,6-0,7 кгс/см2 (так как имеется двойной подпор).
Таким образом, жёсткий центр перемещается вверх. Верхний
контакт замыкается, нижний - открывается. Следовательно, Ра=0.
б) Давление в камере Р1= 1 кгс/см2, а в камере Б - 0,60,7 кгс/см2. Следовательно, жёсткий центр перемещается вниз и
Р
=0.
а=Р2
106
в) Давление в камере В Р1= 0 кгс/см2, а в камере Б -
П1П2П3М
ный механизм
П
0,6-0,7 кгс/см2. Следовательно, жёсткий центр перемещается
вверх. Верхний контакт замыкается, нижний - открывается. Давление на выходе Ра=0.
г) Пусть давление в камере В Р1=1 кгс/см2, а в камере
Б=0,6-0,7 кгс/см2. Следовательно, жёсткий центр перемещается
вниз. Верхний контакт открывается, нижний- закрывается. Таким
образом, давление на выходе Ра=Р2=1 кгс/см2.
Примером системы управления при помощи пневматического реле служит АСР рис. 2.55.
Р П1 1 0 1 0
JS
L П2 0 1 1 0
Мотор
PIC
LE
LI
LC
JS
Исполнитель-
3
П3 1 0 0 0
Рис. 2.55. Пример функциональной схемы управления мотором на базе
реле с двумя независимыми входами
ГЛАВА 3. СОСТАВЛЕНИЕ И ЧТЕНИЕ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ
3.1. Проектирование принципиальных схем автоматизации
Автоматизация процесса предусматривает [1,3,4,11]:
автоматическое управление режимом технологического
процесса: контроль параметров, их регистрация, сигнализация,
107
регулирование, блокировка при аварийном режиме, защита от
перегрузок;
автоматическое управление последовательностью операций
во времени: пуск и остановка электродвигателей, машин и автоматов, подача и прекращение подачи электропитания, сырья и
готового продукта; автоматическая проверка исправности схемы
автоматизации и т. п.
Отмеченные вопросы в пищевой промышленности решаются наиболее часто при выполнении функциональных и электрических схем автоматизации.
3.2. Выбор параметров контроля и управления процессом
Качество получаемой в пищевой промышленности продукции зависит от величин, определяющих нормальное протекание
процесса. Поэтому при построении автоматических систем регулирования, прежде всего, необходимо определить величины,
подлежащие контролю и регулированию, а также выявить точки
приложения управляющих воздействий и каналы их распространения по объекту управления.
Контролируемые величины выбирают так, чтобы их число
было минимальным, но при этом обеспечивалось достаточно
полное представление о ходе протекания технологического процесса. Сигнализации подлежат все параметры, выход которых за
границы предельных значений может привести к аварии или значительным отклонениям технологического режима. К таким параметрам относятся, например, уровень жидкости, давление, температура в аппарате, качественные показатели и т. п.
Результаты анализа и выбора параметров сводятся в таблицу прил. 1.
Необходимо предусмотреть достаточное для работы схемы
количество точек контроля, регулирования и сигнализации.
3.3. Выбор приборов контроля, регуляторов и средств
автоматизации
Выбор средств автоматизации должен быть произведён
технически грамотно и экономически обоснованно с учётом дан-
108
ных таблицы прил. 1. При выборе измерительных преобразователей и измерительных устройств, в первую очередь, принимают во
внимание такие факторы, как пожаро- и взрывоопасность, агрессивность и токсичность среды, а также другие физикохимические свойства веществ. По условиям работы применяют
измерительные устройства пневматического, электрического и
гидравлического типа.
Например, для пожаро- и взрывоопасных условий применяют пневматические средства автоматизации. При больших расстояниях между источниками и приёмниками сигналов информации используют, как правило, электрические системы.
Измерительные преобразователи выбирают исходя из пределов изменения регулируемой или контролируемой величины
объекта, свойств измеряемой среды (агрессивности, токсичности,
вязкости, температуры, давления и т. п.), точности измерения и в
соответствии с нормальным рядом шкал выпускаемых приборов.
По классу точности и чувствительности измерительные
преобразователи и измерительные устройства должны отвечать
технологическому заданию. Согласно требованиям к качеству
регулирования учитывается инерционность преобразователей и
измерительных устройств [4].
Цифровое значение класса точности выбираемого прибора
не должно превышать величину относительной погрешности, допускаемой по технологии.
Технические средства автоматизации должны выбираться с
учётом всех условий и требований технического задания и желательно отечественной разработки (выпуска). В некоторых случаях можно предусмотреть приборы, выпускаемые научноисследовательскими учреждениями.
Выбор первичных преобразователей, регуляторов, вторичных приборов, исполнительных устройств - следует проводить по
справочным пособиям [8,9]. Выбранные приборы и средства автоматизации должны отвечать требованиям системы ГСП (Государственной системы приборов и средств автоматизации). Для
местного контроля используют простые и надёжные приборы, так
как они обычно находятся в неблагоприятных условиях (значительные колебания температуры, влажности, вибрация и т. д.).
109
При выборе средств централизованного контроля и управления (микроконтроллер и управляющая ЭВМ) необходимо руководствоваться специальными соображениями: число контуров
контроля и регулирования, мощность процессора, объем памяти
и т. п.
Все автоматические устройства, нанесённые на функциональную схему автоматизации, включаются в спецификацию, форма которой приведена в таблице прил. 5. Если не удалось подобрать прибор по каталогам, то в примечании (см. прил. 5) следует указать потребность в спецразработке или специзготовлении.
Перечисленные указания разработаны с учётом требований
ГОСТ 21.110-2013 «Правила выполнения спецификации оборудования, изделий и материалов» и рекомендаций, изложенных в
руководящем материале ГПКИ Проектмонтажавтоматика РМ4206-95 «Системы автоматизации. Спецификации оборудования,
изделий и материалов. Указания по выполнению». Для курсового
и дипломного проектирования в параметрических группах рекомендуется заносить комплекты средств автоматизации в порядке
возрастания их цифрового позиционного обозначения (прил. 5).
Графа 1 - для раздела «Приборы и средства автоматизации»
содержит позиционные обозначения приборов согласно функциональным схемам автоматизации.
В графе 2 - допускается указывать наименование среды и её
параметры, их предельные значения и место установки датчика,
функциональное назначение прибора (показание, регистрация,
регулирование, сигнализация и т. п.), типы и характеристика
входного и выходного сигналов.
В графе 3 указывают тип, марку технических средств, изделий и материала, модификацию, а также обозначение стандарта,
технических условий или шифр другого документа на продукцию.
В графе 4 приводят код оборудования, изделий и материалов по Общероссийскому классификатору продукции (ОКП). При
отсутствии в стандартах, технических условиях, каталогах и т. п.
информации по кодам ОКП эту графу не заполняют.
В графе 5 приводят название завода - изготовителя. Для
импортного оборудования указывают страну, фирму.
110
В графе 6 приводят обозначение единицы измерения (штуки - «шт.» или комплект - «компл.»).
В графе 7 указывают количество технических средств системы автоматизации.
В графе 8 указывают массу единицы оборудования, изделия в килограммах. Для технических средств массой до 25 кг, не
требующих при монтаже применения подъемно-транспортных
средств, графу допускается не заполнять.
В графе 9 в разделе «Приборы и средства автоматизации»
для первичных преобразователей (датчиков), которые соприкасаются с измеряемой средой (или к которым её подводят), указывают наименование среды, её параметров, их предельные значения и место установки датчика.
Пример оформления спецификации для схемы прил. 3 представлен в прил. 5.
3.4. Описание схем контроля, регулирования,
сигнализации
Описание схемы автоматизации выполняется по ходу технологического процесса согласно функциональной схеме [9].
Для описания работы каждого контура системы регулирования или контроля нужно знать алгоритм функционирования,
принцип действия приборов. При этом необходимо указывать
типы приборов, средств автоматизации, позиции по функциональной схеме. Аналогичные контуры допускается объединять.
При необходимости приводятся циклограммы работы приборов, описание схем сигнализации, защиты и блокировки.
3.5. Функциональная схема автоматизации (ФСА)
ФСА являются основным техническим документом, определяющим структуру, объем и характер системы автоматизации техпроцессов промышленного объекта. Они представляет собой чертеж,
на котором схематически условными обозначениями изображены:
· технологическое оборудование и коммуникации;
· средства локальной автоматизации с линиями связи;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]