2. Автоматическое регулирование давления тгв. Пд-регуляторы давления. Переходный процесс в системах с пд-регулятором
Автоматическое регулирование – это поддержание на заданном уровне или изменение какой-либо физической величины в объекте регулирования по требуемому закону без непосредственного участия человека.
Для этого используются системы автоматического регулирования (САР), основное назначение которых – свести к минимуму отклонения регулируемого процесса от заданного состояния, возникающих под действием различных причин.
Аппарат, машина, агрегат или процесс, в котором регулируются те или иные параметры технологического режима, называется объектом регулирования, а техническое устройство, при помощи которого осуществляется (автоматическое) регулирование – (автоматическим) регулятором.
Автоматический регулятор вместе с объектом регулирования образуют систему автоматического регулирования.
Автоматический регулятор – это элемент САР, формирующий управляющее воздействие, которое через исполнительный механизм регулирующего органа воздействует на объект регулирования.
Под термином «регулятор» понимается регулирующий блок, сочетающий в себе элемент сравнения, усилитель и элементы, формирующие требуемый закон регулирования – вид зависимости между изменением входной и выходной величины.
Пропорционально-дифференциальными(ПД) регуляторы, у которых изменение выходной величины пропорционально отклонению и скорости отклонения входной величины. Эта зависимость представлена формулой,где пропорционально-дифференциальные регуляторы можно рассматривать как систему усилительного и идеально дифференцирующего звеньев, соединенных параллельно.
k-коэффициент
усиления регулятора
ТД-постоянная времени регулятора
Пример реализации пропорционального-дифференциального регулятора давления приведен на Error: Reference source not found При медленном изменении входного давления нижняя и верхняя мембраны прогибаются почти одновременно, но поскольку площадь нижней мембраны больше, то суммарная сила давления направлена вверх и перемещение затвора клапана пропорционально силе давления. При быстром повышении входного давления в первый момент времени прогибается только нижняя мембрана, т.к. через малое отверстие вентиля газ не успевает пройти и воздействовать на верхнюю мембрану. Поэтому клапан в начальный момент времени резко открывается, и только потом, в процессе выравнивания давления, положение затвора становиться пропорциональным давлению. Т.о. регулятор влияет не только на величину отклонения давления от заданного значения, но и на скорость изменения этого отклонения. В установившемся состоянии эта скорость равна нулю, и данные регулятор не отличается от пропорционального (статические характеристики у них одинаковые).
Билет 2
1.Состав сау. Пример параметризации теплообменника объекта управления
САУ состоит из управляющих устройств (УУ) и объекта управления (ОУ). Величины, характеризующие состояние ОУ, называются выходными или управляемыми. Воздействия, поступающие на вход УУ, называются задающими. Воздействия, вырабатываемые УУ и непосредственно изменяющие состояние ОУ, называются управляющими. Возмущающие воздействия–вызывающее несанкционированное отклонение управляемой величины от заданного значении.Задающие и возмущающие воздействия объединяют в группу входных воздействий.
САУ может быть реализована с использованием следующих фундаментальных принципов управления [1, 2, 8-10, 16]:
управления по задающему воздействию или принципа разомкнутого управления;
управления по отклонению или принципа обратной связи;
управления по возмущению или принципа компенсации.
Рассмотрим в качестве примера САУ температурой нагрева воды в парожидкостном кожухотрубчатом теплообменнике по возмущению (Error: Reference source not found). Входной поток технологической воды, характеризуемый величиной расхода на подаче в теплообменник F и входной температурой Твх, подается в теплообменник, где происходит его нагрев до заданной температуры паром. Поток пара, подаваемого в теплообменник характеризуется расходом Fп. В процессе теплопередачи пар конденсируется; конденсат полностью или частично отводится из теплообменника
Целью управления является обеспечение заданного постоянного значения температуры выходного потока воды Твых. За основное возмущение в рассматриваемой САУ (см. Error: Reference source not found) принято отклонение входного расхода нагреваемой воды от номинального значения расхода, на которое рассчитана работа теплообменника. Заметим, что при существенном падении этого расхода при неименном режиме работы вода внутри трубок теплообменника может закипеть, что приведет к резкому росту давления в выходном трубопроводе, что представляет серьезную аварийную опасность.
В САУ на Error: Reference source not found измерительная система в составе первичного измерительного преобразователя расхода 1 и вторичного нормирующего преобразователя с унифицированным выходом 2 осуществляет контроль возмущения. Унифицированный сигнал, соответствующий измеренному значению расхода Fизм поступает на регулятор 3. Регулятор вычисляет корректирующий сигнал управления для текущего значения нагрузки (расхода нагреваемой воды) и заданного значения температуры Тзд. Сформированное воздействие изменяет положение регулирующего клапана, изменяя тем самым расход пара Fп, подаваемого в теплообменник. В результате значение управляемой величины Твых не отклониться от заданного
НО применение этой схемы только в случае жесткой стабилизации всех параметров, кроме F, т.е. гарантированное отсутствие возмущений по входной температуре нагреваемой воды и входному расходу греющего пара.Если нестабильны, при изменении Твх, расход греющего пара изменяться системой не будет, так как в ней нет ни датчика контроля Твх, ни контура компенсации возмущений по Твх. В таком случае в системе, после завершения переходного процесса, будет иметь место статическая ошибка управления: Твых будет отличаться от заданного значения.
Целью автоматического регулирования систем горячего водоснабжения является обеспечение постоянного значения температуры воды на центральных теплопунктах. Постоянство температуры в местах разбора не гарантируется из-за остывания воды в разводящих трубопроводах. этот недостаток устраняется применением циркуляционных линий с насосами.
При закрытой системе водоснабжения объектом регулирования являются поверхностные водоводяные теплообменники. Температуру на выходе этих теплообменников регулируют дросселированием (Error: Reference source not found – параллельная схема, Error: Reference source not found–а – смешанная двухступенчатая схема и Error: Reference source not found–б – двухступенчатая последовательная схема) или байпасированием потока сетевой воды (Error: Reference source not found). В последнем случае поток сетевой воды трехходовым регулируемым клапаном разделяется на два: один поступает в нагреватель, другой – в обводную линию.
При таком способе управления обеспечивается примерно постоянный расход сетевой воды. Однако постоянство расхода приводит к завышению температуры воды в обратном трубопроводе тепловой сети в период малых нагрузок в системе горячего водоснабжения.
При открытой системе теплоснабжения горячая вода к потребителю поступает непосредственно из тепловой сети. В этом случае температура регулируется смешением потоков из подающего и обратного трубопроводов тепловой сети. Используется схема с установкой регулируемого клапана на подающем трубопроводе и обратного клапана – наобратном (Error: Reference source not found), а также схема с применением трехходового клапана (Error: Reference source not found) [1, 2, 16, 20].
