Введение

Целью данной курсовой работы является исследование системы частотно-импульсного дозирования жидкостей при свободном истечении.

Большую группу систем автоматического дозирования (САД) составляют напорные и безнапорные системы истечения. Специфика технических производств потребовала создания различных по принципу действия и назначению систем истечения - объемных и весовых, непрерывного и дискретного действия. Наибольшее распространение в химической промышленности получили объемные дозирующие устройства, способные работать в качестве дискретных питателей в импульсных САД.

1 РАСЧЁТ ЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

1.1 Выбор линейной системы автоматического управления

Автором данной курсовой работы была выбрана система частотно-импульсного дозирования жидкостей.

9 - напорная ёмкость; 11 – мерная ёмкость; ИУ2 – исполнительное устройство; 10, 12, 13, 14 – клапаны.

Рисунок 1 - Принципиальная схема системы частотно-импульсного дозирования жидкостей свободного истечения

Принцип действия системы автоматического дозирования.

Здесь точность дозирования простым исполнительным устройством ИУ2, работающим в трудных эксплуатационных условиях, определяется выносной задающей частью - прибором управления ПУ, связанным с исполнительными устройствами электрическими или пневматическими импульсными линиями. В импульсной САД свободного истечения при подаче пневматического командного импульса к исполнительному устройству ИУ2 открываются клапаны 10 и 13 и мерная ёмкость 11 заполняется из напорной ёмкости 9, а затем клапаны 10 и 13 закрываются и открываются клапаны 12 и 14, и жидкость из ёмкости 11 сливается.

Объект регулирования (OP) - импульсная САД свободного истечения, в которой происходит процесс регулирования.

Регулируемая величина X(t) - объём дозы поступаемой и истекаемой жидкости за цикл при заданной частоте следования командных импульсов, устанавливаемой в приборах управления.

Исполнительное устройство (ИУ) - электрические или пневматические импульсные линии, связанные с прибором управления ПУ и клапанами 10, 12, 13, 14.

От прибора управления ПУ зависит частота импульсов подаваемых по импульсным линиям связи к клапанам, которые определяют объёмы поступления и истечения жидкости из мерной ёмкости. Чем больше частота импульса, тем чаще жидкость будет поступать, и истекать из мерной ёмкости.

Управляющее воздействие Q(t) - подача жидкости в мерную ёмкость.

Выходной сигнал от задающего устройства - предписанная частота импульсов f_np, выходной сигнал от датчика - действительная частота импульсов f_d, которая подаётся на сравнивающее устройство с помощью импульсных линий связи. Работа сравнивающего устройства заключается в сравнении этих двух сигналов. В результате, чем больше частота и длительность вырабатываемых импульсов, тем чаще и на дольше открываются и клапаны, тем самым обеспечивается большой объём доз поступающей жидкости в измерительную ёмкость и её свободное истечение из неё. Производительность Q импульсных САД определяется формулой:

Q = V_o·f,

где V_o - объем доз за цикл;

f - частота следования командных импульсов.

1.2 Функциональная схема системы

На основе имеющейся функционально-принципиальной схемы построим функциональную схему.

Функциональная схема – это схема, состоящая из функциональных элементов, которые показывают их функциональное назначение при автоматическом управлении технологическим процессом и связь между ними.

9 – напорная ёмкость; Кл 10, 12, 13, 14 – клапаны.

Рисунок 2 - Функциональная схема системы частотно-импульсного дозирования жидкостей

^1.3 Построение структурной схемы системы

Передаточные функции звеньев исследуемой системы.

Передаточная функция резервуара с жидкостью:

W₉ (р) = k_б / Тр+1 = 5/0.5р+1,

где Т - постоянная времени импульсов, Т = 0.5 с;

k_б - передаточный коэффициент резервуара с жидкостью (бака), k_б = 5

Передаточная функция закрытого ресивера:

W₁₁ (р) = k_р / Тр+1 = 7/ 0.7р+1,

где Т - постоянная времени ресивера, Т = 0.7 с;

k_р - передаточный коэффициент ресивера, k_р = 7

Передаточная функция клапана 10:

W₁₀(р) = k_кл = 6,

где k_кл - передаточный коэффициент клапана 10

Передаточная функция клапана 13:

W₁₃(р) = k_кл = 6,

где k_кл - передаточный коэффициент клапана 13

Передаточная функция клапана 12:

W₁₂(р) = k_кл = 8,

где k_кл - передаточный коэффициент клапана 12

Передаточная функция клапана 14:

W₁₄(р) = k_кл = 8,

где k_кл - передаточный коэффициент клапана 14.

W₉(p)- Передаточная функция резервуара с жидкостью;

W₁₁(p)- Передаточная функция закрытого ресивера;

W₁₀(p), W₁₂(p), W₁₃(p), W₁₄(p)- Передаточные функции клапанов 10, 12, 13 и 14. соответственно.

Рисунок 3 - Структурная схема системы частотно-импульсного дозирования жидкостей