Автоматизация типовых технологических процессов и промышленных установок (аттп и пу)

Глазунов Виктор Фёдорович

16 лекций

л/р + семинары

Литература

1. Белов М.В., Новиков В.А., Рассудов Л.Н. «Автоматизированный ЭП производственных механизмов и технологических комплексов» - М: Академия, 2004 год

2. Глазунов В.Ф., Прокушев С.В. «Автоматизация оборудования для непрерывной обработки текстильного производства». – ИГЭУ, 2002 год

3. Карытин А.М. и другие «АТТП и ПУ».-М: Энергоатомиздат, 1988 год

4. Морозовский В.Т. «Многосвязные системы автоматического регулирования».-М: Энергия, 1969 год

5. Глазунов, Летвинский, Куленко «Инженерные расчеты электроприводов текстильных машин». - ИГЭУ (МУ 1028)

6. МУ для л/р 542, 190, 193, 935, 938

Оптимизация режимов работы главного электропривода обжимного стана

Обжимные станы – слябинги (для изготовления листа) и блюминги

Блюм работает в очень напряженном режиме. Это реверсивный стан. 1200 пропусков/час, мощностью 10МВт

Необходимо построить оптимальную диаграмму Ω(t) (t) I(t), соответствующую оптимальному режиму работы, т.е. обеспечивающему заданное перемещение заготовки за минимальное время t_min при ограничении потерь q_min ≤ А

Задача решается методом вариационного исчисления. Запишем уравнение движения привода для простоты на холостом ходу, т.е. примем M_c=0 при постоянном потоке двигателя Ф=сonst

Нагрев двигателя за время работы t определятся потерями энергии в якоре

Требуется отработать заданное перемешенное за минимальное время t при ограничении потерь в двигатели q_пер < А. Математически задача сводится к нахождению экстремали функционала

(1)

(2)

(3)

Объединим (1) (2) (3) в один функционал

(4)

λ – некоторые коэффициенты, которые находятся в процессе решения задачи

После преобразования

(5)

(6)

Уравнение Эйлера для функционала Q

(8)

Оптимальное, в смысле быстродействия, управление двигателем при выполнение функционалов (1) (2) (3), должно выполняться при линейном изменении тока. Скорость изменяется в соответствии с (10) по параболическому закону

Найдем постоянную интегрирования с₁ и с₂ и множитель λ₀. Они определяются граничными условиями Ω(0)=Ω(Т)=0, I(0)=I(T)=-I₀, которые соответствуют началу разгона и торможения двигателя

Подставляя (12) в (11), получим

Определим I₀ и t через параметры двигателя

Подставим с₁, с₂ и λ₀ в уравнение для скорости

Приравняем (15) и (16) и получим

Управление двигателем производится изменением напряжения на якоре

U_я=R*I+….

Получаем зависимость тока от скорости I=f(Ω)

Рис.1. Диаграмма зависимости от времени

Выбор ведущего электродвигателя в системе взаимосвязанного электропривода поточного объекта

Рис.1. Схема ЭП с централизованным преобразователем

Для улучшения согласованной работы двигателей в системе взаимосвязанного электропривода (ВСЭ) с централизованным преобразователем (ЦП) необходимо иметь в качестве ведущего двигателя двигатель с максимально жесткой естественной характеристикой, т.к. он имеет минимальные отклонения скорости при изменении своей нагрузки, что требует меньшего запаса по потоку при регулировании скоростей ведомых двигателем. Поэтому в качестве ведущего двигателя по условиям статической устойчивости выбирается двигатель с максимальной мощностью

По условиям динамической устойчивости в качестве ведущего необходимо выбирать двигатель, находящийся в начале технологического потока. Это объясняется действием перекрестной связи по натяжению между смежными машинами и ее разным действием перед перекрестном связей в том случае, когда двигатель находится в начале потока или в другом месте

Рис.2. Ведущий ЭД в начале потока

Рис.3. Ведущий ЭД в конце потока

Н_Д1 – передаточная функция (ПФ) двигателя при управлении от стороны якоря

H_F – ПФ волокна по натяжению

K_F – коэффициент обратной связи по натяжению

При расположении ведущего двигателя в начале потока действующая между локальными подсистемами перекрестная связь по натяжению воспринимается каждой последующей по направлению движения полотна как возмущение, не влияющее на их устойчивость и устойчивость всей системы в целом. Матрица обратных связей в этом случае является треугольной. При этом возмущение распространяется в такой системе любое только в направлении движения полотна.

При расположении ведущего двигателя в конце потока действие перекрёстной связи по натяжению между локальными подсистемами распространяется в обе стороны от подсистемы, в которой возникло возмущение. При этом устойчивость всей системы ЭП определяется параметрами всех локальных подсистем. Тогда как в первом случае эта устойчивость определяется устойчивостью каждой локальной подсистемы

Рис.4.

Такая система стабилизация скорости чувствительна к ускорению при пуске. При быстром разгоне напряжение якоря быстро нарастает, скорость двигателя не успевает за ростом напряжения на якоре, что приводит к запаздыванию нарастания потока двигателя и возможному его опрокидыванию