Введение

Современная промышленность характеризуется непрерывным повышением производительности машин и агрегатов, повышением качества выпускаемой продукции и снижением ее стоимости. Большие скорости протекания производственных процессов и повышение требований к точности их выдерживания привели к широкому применению систем автоматического регулирования. Система автоматического регулирования должна обеспечивать поддержание на определенном уровне или изменение по заданному закону некоторых переменных характеристик (регулируемых величин) в машинах и агрегатах с помощью различного рода технических средств без участия человека.

Необходимо также добавить, что проведение некоторых технологических процессов возможно только при условии их полной автоматизации, так как малейшее замешательство человека и несвоевременное его воздействие на процесс могут привести к серьёзным последствиям.

Внедрение автоматизации способствует безаварийной работе оборудования, значительно снижает случаи травматизма, предупреждает загрязнение окружающей среды.

1. Исследование линейной системы автоматического регулирования

1.1 Описание выбранной линейной системы автоматического регулирования

В данной работе для исследования мною выбрана система автоматического регулирования температуры химического реагента.

Рис. 1 Принципиальная схема автоматического регулирования уровня

– задающее устройство (многооборотный переменный резистор типа СП-5)

– датчик температуры (термопреобразователь сопротивления медный ТСМ)

ОВ – обмотка возбуждения электродвигателя

Принцип действия датчика ТСМ основан на изменении удельного электрического сопротивления при изменении температуры. Датчик температуры включен в одно плечо мостовой схемы. При уменьшении темпера­туры реагента на выходе теплообменника, сопротивление этого датчика уменьшается, возни­кает разбаланс мостовой схемы, в измерительной диагонали моста появляется ток , который подается на электронный усилитель, где он усиливается и нормируется до стандартного значения равного 4 – 20 мА, а затем на исполнительное устройство. Исполнительным устройством в данной САР является механизм электрический однооборотный (МЭО), включающий в себя электродвигатель с задвижкой. Электродвигатель поворачивает задвижку, увеличивая количество пара поступающего в теплообменник, и температура реагента увеличивается до заданного значения.

1.2 Составление структурной схемы выбранной системы автоматического регулирования по принципиальной схеме

Определим объект регулирования и действующие на него факторы.

Объект регулирования (ОР) – теплообменник, в котором происходит нагрев реагента;

Регулируемая величина X(t) – температура реагента;

Возмущающее воздействие F(t) – изменение температуры реагента;

Управляющее воздействие Q(t) – изменение подачи пара в теплообменник для восстановления заданной температуры.

Функциональная схема ОР и сигналы, действующие на него, показаны на рисунке 2.

F(t) – изменение температуры реагента

ОР – технологическая емкость

Q(t) – подачи пара

в теплообменник X(t) – температура реагента

Рис. 2 Функциональная схема ОР и сигналы, воздействующие на него

Определим элементы функциональной схемы.

Исполнительное устройство (МЭО) – механизм электрический однооборотный, от которого зависит количество поданного пара в теплообменник;

Датчик (Д) – термопреобразователь сопротивления, который служит для измерения регулируемой величины (температуры реагента), выходной сигнал от датчика – сопротивление ;

Задающее устройство (ЗУ) – многооборотный переменный резистор СП-5, выходной сигнал от ЗУ – сопротивление ;

Устройство сравнения – измерительная диагональ моста. Работа устройства сравнения заключается в сравнении двух сигналов от Д и ЗУ.

Составим структурную схему регулирования температуры химического реагента (рисунок 3).

Рис. 3 Структурная схема регулирования температуры химического реагента

Задающее устройство (ЗУ) является усилительным звеном:

, где K₁ = 1.

Датчик (ТСМ) является усилительным звеном:

, где K₂ = 0,85.

Мостовая измерительная схема является усилительным звеном:

, где K₃ = 0,9.

Электронный усилитель является усилительным звеном:

, где K₄ = 1,5.

Исполнительное устройство (МЭО) является апериодическим звеном:

, где K₅ = 4; T₅ = 0,3 c.

Теплообменник является апериодическим звеном второго порядка:

, где K₆ = 1; T₇ = 0,4 с; T₆ = 1,7 c

Здесь K_i – коэффициент усиления или передаточный коэффициент звена;

T_i – постоянная времени звена.