Методические указания к практическим занятиям по предмету “Автоматизация производственных (стр. 5 из 9)
4.2 Ознакомиться с принципом действия регуляторов прямого действия.
4.3 Выделить достоинства и недостатки регуляторов прямого действия.
4.4 Сделать вывод об изученном материале.
5 Содержание отчета
5.1 Изобразить принципиальные схемы пропорционального и интегрального регуляторов.
5.2 Описать принципиальные схемы пропорционального и интегрального регуляторов.
5.3 Сделать вывод.
6 Контрольные вопросы
6.1 Назовите основные законы регулирования. В чем их сущность?
6.2 Как подразделяются типы регуляторов в зависимости от реализуемых законов регулирования?
6.3 На какие основные звенья подразделяется структура регулятора?
6.4 Объясните принцип работы регулятора прямого действия.
6.5 Назовите достоинства и недостатки регуляторов прямого действия.
Практическая работа № 6
Изучение типовых заданий на автоматизацию механических, гидромеханических, тепловых и массообменных процессов
1 Цель работы
Привитие навыков изучения типовых схем автоматизации одноагрегатного ленточного дозатора и процесса смешивания с автономным регулированием расходов компонентов и типовых заданий на автоматизацию тепловых и массообменных процессов.
2 Перечень справочной литературы
2.1 Основы автоматизации технологических процессов пищевых производств / В.Ф. Яценко, В.А. Соколов, Л.Б. Сивакова и др. Под ред. В.А. Соколова.– М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.–400с. с. 290…292.
2.2 Автоматизация производственных процессов и АСУТП в пищевой промышленности / Л.А Широков, В.И. Михайлов, Р.З. Фельдман и др.; Под ред. Л.А. Широкова.– М.: Агропромиздат, 1986.–311с. с. 115…126.
3 Краткие теоретические сведения
Автоматизация объектов процессов непрерывного дозирования сыпучих материалов. Непрерывное дозирование применяется для получения смесей сыпучих материалов или жидкостей. При автоматизации процессов дозирования необходимо обеспечить требуемое количество каждого компонента в смеси.
Дозирование сыпучих материалов производится бункерными и ленточными дозаторами. Ленточные дозаторы обеспечивают более высокую точность дозирования. В общем случае они представляют собой совокупность питателя и грузоприемного устройства – весового конвейера. Производительность дозатора определяется тремя параметрами: нагрузкой весового конвейера Р, скоростью движения ленты конвейера V и длиной грузоприемной части конвейера L.
Существуют различные конструкции ленточных дозаторов, однако все их можно разделить на одно- и двухагрегатные. В одноагрегатных дозаторах функции питателя и грузоприемного устройства – весового конвейера совмещены. В двухагрегатных дозаторах питатель и весовой конвейер разделены.
Ленточные дозаторы как объекты регулирования могут быть представлены интегрирующим звеном с чистым запаздыванием. Время чистого запаздывания определяется временем τ пребывания материала на весовом конвейере: τ = L/V.
При автоматизации процесса дозирования на двухагрегатных ленточных дозаторах обеспечение требуемой производительности дозатора может быть достигнуто путем регулирования нагрузки материала на ленте грузоприемной части конвейера: W = P/L. В одноагрегатных дозаторах регулирование производится по нагрузке и скорости движения ленты весового конвейера.
На рис. 6.1 показана СА одноагрегатного ленточного дозатора непрерывного действия. Количество сыпучего материала, поступающего из бункера на ленточный транспортер, зависит от скорости дозирования, которая изменяется в соответствии с частотой вращения ротора электродвигателя 1е.
Схема автоматизации работает следующим образом. Датчик частоты вращения S приводного электродвигателя 1а передает сигнал на блок умножения 1в. Одновременно на этот же блок поступает сигнал датчика нагрузки W на весовом
участке конвейера 2а. На выходе блока умножения формируется сигнал, пропорциональный текущей произ-водительности F дозатора. Этот сигнал поступает на регулирующий блок 1г с изодромным законом регулирования. Регулирующее воз-действие подается на электропривод постоянного тока, который изменяет скорость движения ленты транспор-тера таким образом, чтобы обеспечить соответствие текущей и заданной производительностей дозатора.Посредством измерительных и показывающих приборов 1б и 2б, установленных на щите, осуществля-ется контроль соответственно величин S и W. С помощью измерительного, показывающего и самопишущего при-бора 1д осуществляется контроль на щите текущей производительности
Рисунок 6.1. СА одноагрегатного дозатора. Переключение режима уп-
ленточного дозатора. равления с автоматического на ручной
производится ключом выбора режима SA1.
Автоматизация объектов процессов смешивания. Приготовление промежуточных продуктов в пищевых производствах требует реализации процессов смешивания двух и более потоков различных материалов, не реагирующих между собой. В процессах смешивания могут участвовать как жидкие, так и твердые сыпучие компоненты. Смесители снабжаются мешалками, которые, с одной стороны, обеспечивают равномерность смеси, с другой стороны, ускоряют процесс смешивания. В зависимости от организации технологического процесса смесители могут быть периодического или непрерывного действия.
Как объект автоматизации смеситель по каналу «расход входного компонента – показатель качества смеси» может быть представлен апериодическим звеном с чистым запаздыванием или без него. Это зависит от физических параметров компонентов смеси и эффективности перемешивания. По этим же причинам диапазоны изменения инерционности процесса смешивания могут изменяться в широких пределах.
Возмущающие воздействия, вызывающие отклонение хода процесса смешивания, возникают при изменениях расходов и свойств компонентов, участвующих в смеси.
Автоматическое регулирование процесса смешивания сводится к регулированию расходов поступающих компонентов в зависимости от качества получаемой смеси. При наличии информации о качестве смеси, поступающей с прибора-анализатора, например хроматографа, спектрометра, масспектрометра, схема регулирования может быть построена, как показано на рис. 6.2.
Расходы компонентов К1 и К2, формирующих заданную смесь, измеряются посредством расходомеров соответственно 1а и 2а. Результаты измерений фиксируются на вторичных показывающих и самопишущих приборах 1б и 2б, после чего подаются на регулятор соотношения расходов 1в, который через панель дистанционного управления 1г воздействует на регулирующий клапан 1д расхода второго (ведомого) компонента К2 в зависимости от расхода первого (ведущего) компонента К1. Расход компонента К1 регулируется в зависимости от уровня в смесителе, который измеряется поплавковым датчиком 4а и регулируется регулятором 4б, воздействующим через панель дистанционного управления 4в на регулирующий клапан 4г.Рисунок 6.2. СА процессов смешивания Качество смеси измеряется дат-
с использованием информации чиком 3а, который передает сигнал
о качестве смеси. через вторичный показывающий и
самопишущий прибор 36 в регулятор соотношения 1в. На основании сигнала качества осуществляется корректировка величины соотношения расходов компонентов К1 и К2 таким образом, чтобы обеспечить требуемое качество смеси.
Рассмотренная схема автоматического регулирования практически трудно реализуема, так как измерение качества смеси — достаточно сложная задача. В связи с этим часто качество смеси обеспечивают путем жесткого регулирования расходов поступающих компонентов. На рис. 6.3 приведена СА с автономным, т. е. независимым, Рисунок 6.3. СА процессов смешиваниярегулированием расходов с автономным регулированием
компонентов смеси. расходов компонентов.
Работа этой схемы понятна на основании вышеизложенного материала.
Автоматизация объектов тепловых процессов
Передача тепла в тепловых процессах пищевых производств производится с помощью радиации, смешения холодного и теплого или горячего потоков, а также теплообмена через стенки.
Как объекты регулирования тепловые процессы характеризуются значительной инерционностью и наличием запаздывания. Инерционные свойства объектов дополнительно увеличиваются вследствие того, что промышленные датчики температуры – мано-метрические термометры, термопа-ры, терморезисторы – в свою очередь обладают инерцион-ностью. Вместе с тем тепловые объекты относятся к статическим объектам, т. е. объектам, характеризуемым самовыравнива-нием. Это обстоятельство повы-шает устойчивость АСР, облегчая задачу регулирования. В общем случае тепловые объекты описы-ваются апериодическими звеньями второго порядка с чистым запаз-дыванием. Возмущающими воз-действиями тепловых объектов являются теплосодержание, харак-Рисунок 6.4. АСР температуры в теризуемое температурой, и расход
теплообменнике. входных продуктов, их количество
в емкостях и сборниках, а также
теплосодержание и расход греющих сред.
АСР тепловых объектов имеют медленно протекающие переходные процессы. В качестве закона регулирования наиболее часто используется изодромный.
На рис. 6.4 приведена АСР температуры в теплообменнике. Сигнал от датчика 1а температуры продукта (Пвых) на выходе из теплообменника поступает на показывающий и самопишущий прибор с изодромным законом регулирования 1б. Регулирующее воздействие передается через панель дистанционного управления 1в на регулирующий клапан 1г, который изменяет подачу теплоносителя Fвх в теплообменник.