Έλεγχος και ρύθμιση των κύριων τεχνολογικών παραμέτρων: παροχή, στάθμη, πίεση και θερμοκρασία

Το σύνολο των μεμονωμένων λειτουργιών σχηματίζει συγκεκριμένες τεχνολογικές διαδικασίες. Στη γενική περίπτωση, η τεχνολογική διαδικασία πραγματοποιείται μέσω τεχνολογικών πράξεων που εκτελούνται παράλληλα, διαδοχικά ή συνδυαστικά, όταν η αρχή της επόμενης λειτουργίας μετατοπίζεται σε σχέση με την αρχή της προηγούμενης.

Η διαχείριση διαδικασιών είναι ένα οργανωτικό και τεχνικό πρόβλημα και σήμερα λύνεται με τη δημιουργία αυτόματων ή αυτοματοποιημένων συστημάτων διαχείρισης διεργασιών.

Ο σκοπός του τεχνολογικού ελέγχου διεργασιών μπορεί να είναι: σταθεροποίηση κάποιας φυσικής ποσότητας, αλλαγή της σύμφωνα με ένα δεδομένο πρόγραμμα ή σε πιο σύνθετες περιπτώσεις βελτιστοποίηση κάποιου συνοπτικού κριτηρίου, υψηλότερη παραγωγικότητα της διαδικασίας, χαμηλότερο κόστος του προϊόντος κ.λπ.

Οι τυπικές παράμετροι διεργασίας που υπόκεινται σε έλεγχο και ρύθμιση περιλαμβάνουν ρυθμό ροής, στάθμη, πίεση, θερμοκρασία και μια σειρά από παραμέτρους ποιότητας.

Τα κλειστά συστήματα χρησιμοποιούν τις τρέχουσες πληροφορίες σχετικά με τις τιμές εξόδου, προσδιορίζουν την απόκλιση ε (T) ελεγχόμενη τιμή Y (t) από την καθορισμένη τιμή Yo) και λαμβάνουν μέτρα για τη μείωση ή την πλήρη εξάλειψη του ε(T).

Το απλούστερο παράδειγμα ενός κλειστού συστήματος, που ονομάζεται σύστημα ελέγχου απόκλισης, είναι το σύστημα σταθεροποίησης της στάθμης του νερού στη δεξαμενή, που φαίνεται στο σχήμα 1. Το σύστημα αποτελείται από έναν μορφοτροπέα μέτρησης δύο σταδίων (αισθητήρα), μια συσκευή ελέγχου 1 ( ρυθμιστής) και ένας μηχανισμός ενεργοποιητή 3, ο οποίος ελέγχει τη θέση του ρυθμιστικού σώματος (βαλβίδα) 5.

Ρύζι. 1. Λειτουργικό διάγραμμα του αυτόματου συστήματος ελέγχου: 1 — ρυθμιστής, 2 — μορφοτροπέας μέτρησης στάθμης, 3 — μηχανισμός κίνησης, 5 — ρυθμιστικό σώμα.

Έλεγχος ροής

Τα συστήματα ελέγχου ροής χαρακτηρίζονται από χαμηλή αδράνεια και συχνούς παλμούς παραμέτρων.

Συνήθως, ο έλεγχος ροής περιορίζει τη ροή μιας ουσίας χρησιμοποιώντας μια βαλβίδα ή πύλη, αλλάζοντας την πίεση στον αγωγό αλλάζοντας την ταχύτητα της κίνησης της αντλίας ή τον βαθμό παράκαμψης (εκτροπή μέρους της ροής μέσω πρόσθετων καναλιών).

Οι αρχές εφαρμογής των ρυθμιστών ροής για υγρά και αέρια μέσα φαίνονται στο σχήμα 2, α, για χύδην υλικά — στο σχήμα 2, β.

Ρύζι. 2. Σχήματα ελέγχου ροής: α — υγρά και αέρια μέσα, β — χύδην υλικά, γ — αναλογίες μέσων.

Στην πρακτική της αυτοματοποίησης των τεχνολογικών διαδικασιών, υπάρχουν περιπτώσεις που είναι απαραίτητο να σταθεροποιηθεί η αναλογία ροής δύο ή περισσότερων μέσων.

Στο σχήμα που φαίνεται στο Σχήμα 2, γ, η ροή προς το G1 είναι η κύρια και η ροή G2 = γG — υποτελής, όπου γ — η αναλογία ταχύτητας ροής, η οποία ορίζεται στη διαδικασία στατικής ρύθμισης του ρυθμιστή.

Όταν αλλάζει η κύρια ροή G1, ο ελεγκτής FF αλλάζει αναλογικά τη δευτερεύουσα ροή G2.

Η επιλογή του νόμου ελέγχου εξαρτάται από την απαιτούμενη ποιότητα σταθεροποίησης παραμέτρων.

Έλεγχος επιπέδου

Τα συστήματα ελέγχου στάθμης έχουν τα ίδια χαρακτηριστικά με τα συστήματα ελέγχου ροής. Στη γενική περίπτωση, η συμπεριφορά του επιπέδου περιγράφεται από τη διαφορική εξίσωση

D (dl / dt) = Τζιν — Ουρική αρθρίτιδα + Garr,

όπου S είναι η περιοχή του οριζόντιου τμήματος της δεξαμενής, L είναι η στάθμη, Gin, ουρική αρθρίτιδα είναι ο ρυθμός ροής του μέσου στην είσοδο και έξοδο, Garr — η ποσότητα του μέσου που αυξάνει ή μειώνει τη χωρητικότητα (μπορεί να ίσο με 0) ανά μονάδα χρόνου Τ.

Η σταθερότητα της στάθμης υποδηλώνει την ισότητα των ποσοτήτων του υγρού που παρέχεται και καταναλώνεται. Αυτή η κατάσταση μπορεί να διασφαλιστεί επηρεάζοντας την παροχή (Εικ. 3, α) ή τον ρυθμό ροής (Εικ. 3, β) του υγρού. Στην έκδοση του ρυθμιστή που φαίνεται στο Σχήμα 3, c, τα αποτελέσματα των μετρήσεων της παροχής υγρού και του ρυθμού ροής χρησιμοποιούνται για τη σταθεροποίηση της παραμέτρου.

Ο παλμός στάθμης υγρού είναι διορθωτικός, αποκλείοντας τη συσσώρευση σφαλμάτων λόγω αναπόφευκτων σφαλμάτων που συμβαίνουν όταν αλλάζουν η παροχή και ο ρυθμός ροής. Η επιλογή του ρυθμιστικού νόμου εξαρτάται επίσης από την απαιτούμενη ποιότητα σταθεροποίησης παραμέτρων. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατή η χρήση όχι μόνο αναλογικών αλλά και ελεγκτών θέσης.

Ρύζι. 3. Σχέδια συστημάτων ελέγχου στάθμης: α — με επίδραση στην παροχή ρεύματος, b και c — με επίδραση στον ρυθμό ροής του μέσου.

Ρύθμιση πίεσης

Η σταθερότητα της πίεσης, όπως και η σταθερότητα του επιπέδου, υποδηλώνει την υλική ισορροπία του αντικειμένου. Στη γενική περίπτωση, η μεταβολή της πίεσης περιγράφεται από την εξίσωση:

V (dp / dt) = Τζιν — Ουρική αρθρίτιδα + Garr,

όπου VE είναι ο όγκος της συσκευής, p είναι η πίεση.

Οι μέθοδοι ελέγχου πίεσης είναι παρόμοιες με τις μεθόδους ελέγχου στάθμης.

Ελεγχος θερμοκρασίας

Η θερμοκρασία είναι ένας δείκτης της θερμοδυναμικής κατάστασης του συστήματος. Τα δυναμικά χαρακτηριστικά του συστήματος ελέγχου θερμοκρασίας εξαρτώνται από τις φυσικοχημικές παραμέτρους της διαδικασίας και τον σχεδιασμό της συσκευής. Η ιδιαιτερότητα ενός τέτοιου συστήματος είναι η σημαντική αδράνεια του αντικειμένου και συχνά του μορφοτροπέα μέτρησης.

Οι αρχές εφαρμογής των θερμορυθμιστών είναι παρόμοιες με τις αρχές εφαρμογής των ρυθμιστών στάθμης (Εικ. 2), λαμβάνοντας υπόψη τον έλεγχο της κατανάλωσης ενέργειας στην εγκατάσταση. Η επιλογή του ρυθμιστικού δικαίου εξαρτάται από την ορμή του αντικειμένου: όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο πιο περίπλοκη είναι η κανονιστική νομοθεσία. Η σταθερά χρόνου του μορφοτροπέα μέτρησης μπορεί να μειωθεί αυξάνοντας την ταχύτητα κίνησης του ψυκτικού υγρού, μειώνοντας το πάχος των τοιχωμάτων του προστατευτικού καλύμματος (χιτώνιο) κ.λπ.

Ρύθμιση σύνθεσης και ποιοτικών παραμέτρων προϊόντος

Κατά την προσαρμογή της σύνθεσης ή της ποιότητας ενός δεδομένου προϊόντος, είναι δυνατή μια κατάσταση όταν μια παράμετρος (για παράδειγμα, υγρασία κόκκου) μετράται διακριτά. Σε αυτή την κατάσταση, η απώλεια πληροφοριών και η μείωση της ακρίβειας της διαδικασίας δυναμικής προσαρμογής είναι αναπόφευκτη.

Το συνιστώμενο σχήμα ενός ρυθμιστή που σταθεροποιεί κάποια ενδιάμεση παράμετρο Y (t), η τιμή της οποίας εξαρτάται από την κύρια ελεγχόμενη παράμετρο — τον δείκτη ποιότητας προϊόντος Y (ti) φαίνεται στο Σχήμα 4.

Ρύζι. 4. Σχέδιο του συστήματος ποιοτικού ελέγχου του προϊόντος: 1 — αντικείμενο, 2 — αναλυτής ποιότητας, 3 — φίλτρο παρέκτασης, 4 — υπολογιστική συσκευή, 5 — ρυθμιστής.

Η υπολογιστική συσκευή 4, χρησιμοποιώντας ένα μαθηματικό μοντέλο της σχέσης μεταξύ των παραμέτρων Y (t) και Y (ti), αξιολογεί συνεχώς τη βαθμολογία ποιότητας. Το φίλτρο παρέκτασης 3 δίνει μια εκτιμώμενη παράμετρο ποιότητας προϊόντος Υ (ti) μεταξύ δύο μετρήσεων.