Файл: Шински Ф. Системы автоматического регулирования химико-технологических процессов.pdf

С пульта управления с определенной частотой в блокп соотно­ шения направляются импульсные сигналы. Частота последних за­ висит от величины соотношения, установленного в каждом блоке, и соответствует заданному для данпого контура расходу. Далее дискретные сигналы поступают в регулятор, который снабжен счетным импульсным устройством. Если импульсы подаются в это устройство от задатчика, то они суммируются, а если от датчика текущего значения параметра, то вычитаются. Разность между

числом импульсов, посылаемых от обоих источников, запоминается и преобразуется в непрерывный по времени сигнал, который напра­ вляется на регулирующий клапан. При этом спгпал, подаваемый на клапан, пропорционален интегралу от рассогласования величин /• и с во времени, т. е. имеет место интегральное регулирование и дей­ ствует только астатическая составляющая. Обозначим через Y рассогласование между текущим и заданным значениями параметра (в объемных единицах), необходимое для изменения выходного сиг­ нала на 100%, а через F — максимальный расход. Тогда выходной

Поскольку на выходе счетного устройства формируется импульс­ ный сигпал, шток клапана перемещается скачками. Один скачок штока соответствует примерно 1 % его полного хода. Клапан будет стремиться реагировать на каждый импульс, поданный па него. Но так как большинство клапанов не воспринимает сигналы с ча­ стотой выше 100 импульсов в секунду, то перемещение штока будет плавным.

При интегральном законе регулирования отклонение параметра (расхода среды) от заданного значения теоретически уменьшается

160

до нуля, но интегральная ошибка не ликвидируется. Рассмотрим характер изменения расхода среды с начального момента, как это показано на рис. VI - 12 .

Из рисунка видно, что для достижения задаппого значения рас­ хода требуется некоторое время. Несмотря на то, что отклонение текущего значения расхода от заданного может с течением времени стать равным нулю, имеет место довольно большая интегральная ошибка регулирования, равная площади между кривыми заданного

ваналоговый; 3 — ПИ-регулятор.

итекущего значепни параметра. Интегральная ошибка Е, опреде­ ляющая величину регулирующего выходного сигнала, равна

Действительное значение объемной ошибки регулирования пред­ ставляет собой произведение величины Е (в%) на максимальный расход F:

чению расхода среды соответствует определенная объемная ошибка. На пульте управления обычно располагают два регистрирую­ щих счетных устройства — одно для регистрации заданного, дру­ гое для регистрации текущего суммарного расхода среды. Объем­ ная ошибка возникает при разности показаний обоих счетных устройств, равной 5—10 импульсов. В установившемся состоянии частота подачи импульсов в обоих устройствах одинакова, поэтому объемная ошибка постоянна. При регулировании непрерывных процессов с подачей больших количеств веществ величина объем­ ной ошибки не имеет значения, так как число соответствующих ей импульсов пренебрежимо мало по сравнению с их большим числом, достигающим нескольких тысяч. При небольших же расходах мате­ риалов, когда общее число импульсов составляет сотни, объемная

ошибка может привести к значительным погрешностям.

Из этого затруднения можно выйти, дополнив систему вторым интегрирующим элементом — интегральным регулятором. Нотогда контур регулирования теряет устойчивость, так как фазовый сдвиг для любого периода колебаний становится равным 180°. Включив в систему регулирования ПИ-регулятор, можно сделать ее устойчи­ вой. Схема регулирования такого тппа приведена на рис. VI-13.

На выходе счетного устройства возникает сигнал рассогласова­ ния между заданным и текущим значениями расходов, который

.можно записать в виде

EF=$F{r—c)dt

Проходя через преобразователь, дискретные сигналы преобра­ зуются в аналоговые и далее поступают на ПИ-регулятор. Исполь­ зуя равенство (VI,7) и учитывая пропорцпональио-интегральыую составляющую R2, получим:

" • - ^ ( - f r + T f k J " ' )

из которого видно, что объемная ошибка прп дополнительном вклю­

а также двух интегрирующих элементов будет приводить к воз­ никновению предельных колебаний (см. гл. V). При регулировании расхода позиционеры, как правило, использовать не рекомендуется, однако в данном случае, в связи с большим периодом колебаний контура регулирования, их применение позволяет предотвратить лредельные колебания.

Системы избирательного регулирования

Часто требуется, чтобы с целью повышения экономичности •процесса, увеличения производительности оборудования или обес­ печения безопасности производства два и более параметра не превышали определенные предельные значения. При этом обычно бывает необходим логический отбор регулируемых перемеипых.

162

Задачи такого рода встречаются при проектировании систем авто­ матической защиты и блокировки оборудования, при разработке систем экстремального регулирования, в случае необходимости дуб­ лирования средств автоматизации, при регулировании нелинейных ' объектов.

В качестве примера системы автоматической защиты рассмотрим схему регулирования компрессора, на выходной линии которого установлены регуляторы расхода и давления. При работе регулятора расхода регулятор давления не должен допустить подъема давле­ ния выше заданного предела. При работе же регулятора давления регулятор расхода должен препятствовать превышению заданного предельного значения расхода.

Р. Г,

Схема регулирования компрессора и график переходного процесса приведены на рис. VI-15. Выходные сигналы регуляторов давления и расхода направляются в блок предельного значения параметров, а затем подаются на регулятор, изменяющий число оборотов двига­ теля компрессора. В случае превышения предельных значений давления и расхода изменяется число оборотов двигателя и соот­ ветствующий параметр не выходит за заданные пределы.

Системы избирательного регулирования применяют при необ­ ходимости ведения процесса по максимальному или минимальному значениям какого-либо параметра, причем экстремальное значение параметра может меняться. Рассмотрим пример поддержания мак­ симальной температуры в реакторе с неподвижным слоем (рис. VI - 16) . В зависимости от старения катализатора, изменения рас­ хода и других причин зона с максимальной температурой может перемещаться. В этом случае измеряют и сравнивают текущие значения температур в различных зонах по длине реактора н мак­ симальную температуру используют для регулирования процесса.