Лекции в электронном виде (PDF), страница 7

Электрические (электрическая энергия).В основе ЭИМ лежат асинхронные электрическиедвигатели с постоянным числом оборотов.МЭО – механизм электрический однооборотный.МЭО − 4{ /160− 0{.25{крутящиймомент кгс  м времяоборотав сек.(10;25;63;1 00;160 )уголповоротавоборотахЭлектрические ИМ в динамическом отношении являются нелинейными звеньями.100  % ,Т и  с Управляют ЭИМ с помощью подачи на его входимпульсов.Скорость s o =j=tи- скважность – входной сгналtп + tп∆µtиtgα = s o⇒dµ∆µ tgβ =tgβ =dtt п + t и tgβ ⋅ (t и + t п ) = tgα ⋅ t пdµ= so ⋅ jdts ⋅ µ (s ) = s o ⋅ j(s )jµ (s ) s o100ИМ μ(t)Wим (s ) ===(И-звено)j(s )sТ им ⋅ sПри импульсном управлении ЭИМ становится И-звеном (в первом приближении)ШИМ – широтно-импульсный модулятор(выход преобразует в импульсы)ФБШИМЭИМШИМ + ЭИМ = И − звеноД2ДП678678 }реализуется вWФБ (s ) = k p ⋅ s + k и + k д ⋅ s 2микропроцессорном контроллереФБ реализуется в виде ПДД2 – звена.tgα =Теория автоматического управления (лекции) п.п.

all.doc5010.3. Релейно-импульсные ПИ-регуляторыс электрическим исполнительным механизмом.РС-29 – система КОНТУР;Р-17 – система КАСКАД(завод МЗТА)Структурная схема импульсногоПИ-регулятора с ЭИМ.ε(t ) = U(t ) − y (t )Импульсный ПИ-регулятор с ЭИМ реализуется с помощью релейного элемента РЭ, охваченногоООС в виде цепочки R-C (А-звено).Релейный элемент:⇐ Статистическая характеристика РЭ.ξ(t ) = ε (t ) − ε oc (t )Статическая характеристика показывает, какой сигналбудет на выходе РЭ.∆ н - зона нечувствительности∆В - зона возврата∆∆Если ξ(t ) f н (или ξ(t ) p − н ), то реле сработает22⇒ сигнал на выходе РЭ +24В ⇒ запустится ЭИМ.Если сигнал положительный, то ЭИМ будет крутиться в одну сторону, и наоборот.ООСНа вход поступает сигнал 0, +24В или -24В.А-звено можно настроить.

Настроечные параметры Т ос и k ос .Зона нечувствительности нужна для того, чтобы ЭИМ невключался/выключался постоянно (теоретически ∆ н = 0 ).Зона возврата участвует в формировании импульсов z (t ) .∆Подадим на вход сумматора ε(t ) f н (ступеньку).2Wрпи (s ) = k p +kp- идеальный ПИ-регуляторТи ⋅ s- импульсное приближение ПИ-регулятора.Передаточная функция импульсного регулятора:Wрэ (s ) ⋅ Wим (s )Wримп (s ) =1 + Wрэ (s ) ⋅ Wос (s )Wрэ (s ) ≈ k рэ 〉〉 1Wим (s ) =so100%; sо =sТиk ocWoc (s ) =- А-звеноToc ⋅ s + 1Так как Wрэ (s )〉〉 1 , то пренебрегаем 1 в знаменателе.Тогда:T ⋅ s + 1 sоsо1 Wримп (s ) = oc⋅ =⋅  1 +k ocsk oc Toc Toc ⋅ s Теория автоматического управления (лекции) п.п.

all.doc51k oc= Voc - скорость обратной связиTocОбозначимkрso= k p ; Toc = Tи . Тогда Wримп (s ) = k р +VocTи ⋅ s10.4. Общие сведения о регулирующих органах.РО – регулирующий органИМ – исполнительный механизмРегулирующие органы бывают:1. пассивные – дросселирование потока2. активные – изменение производительности нагнетателяПассивные РО плохи, так как срабатывают на напор.1. Пассивные (дроссельные) РО.а) Шиберы.Fпс - проходное сечениеh - ход РО (0 ÷ h max )Q - расход через РОШиберы имеют:− Конструктивную характеристику− Расходную характеристикуОбычно используют относительные характеристики (чтобы были похожие характеристики):Fпс= 0÷1Fпсmaxh= 0÷1maxhКонструктивная характеристика:ПРИМЕРЫ:Теория автоматического управления (лекции) п.п.

all.doc52б) Регулирующие клапаны (почти без инерционны).← Тарельчатый клапан (еще есть игольчатые, шиберные)Имеют нелинейные характеристики.Желательно, чтобы РО имел линейные конструктивные ирасходные характеристики.2. Активные РО.а) Нагнетатель (насос, компенсатор, дутьевой вентилятор, дымосос), имеет возможностьизменять производительность.б) Направляющие аппараты на всасе.Чем меньше поворот направляющего аппарата, тем сильнеезакручивание потока.11. Схемы автоматизации технологических процессов и установок.11.1.

Функциональные схемы автоматизации (ФСА)ФСА выполняются в соответствии с ГОСТ 21.404-85 «Условное обозначение приборов и средствавтоматизации в схемах».ФСА:− упрощенные;− развернутые.Условные обозначения:1. Графические.- приборы вне щита (пульта)- приборы на щите (пульте)- исполнительный механизм2. Буквенные (латинский алфавит).а) буквыНа первом месте – обозначение измеряемого (регулируемого) параметра:Т – температураР – давлениецифрыF – расходL – уровеньQ –качественные показатели (концентрация, солесодержание и т.

п.)M – влажностьR – радиоактивностьб) На второй позиции – функциональный признак (например, у измерительного прибора – онпоказывающий или регистрирующий)I – индикация (показывающий)R – регистрацияC – регулированиеA – сигнализацияS – защита, блокировкав) Цифры в нижней части – номер позиции для сертификации.Теория автоматического управления (лекции) п.п. all.doc53Пример:Упрощенная схема – теплообменник.Е – первичный измерительный преобразовательтермометр сопротивления, сужающее устройство).(термопара,Развернутая схема.Показывающий (регистрирующий) прибор1-1. TE – термометр сопротивления (ТСМ)1-2. TY – нормирующий преобразователь (Ш-78)1-3.

TC – автоматический регулятор (РС-29)1-4. HA – блок управления1-5. H – задатчик (изменяет задание регулятору)1-6. NS – усилитель1-7. GI – указатель положения РО1-8.– исполнительный механизмH – если задатчиком управляют вручную (операторкрутит ручку)HA – в блоке управления тоже сто-то задается вручную (например, открывается/закрывается РО)По месту – значит, что приборы находятся рядом собъектом.11.2.

Автоматизация отдельных установок.11.2.1. Общие сведения.Классификация:1. Котельные установки (КУ):− топливные (газ, уголь, мазут);− утилизационные.2. Котельные установки (КУ):− барабанные (с естественной циркуляцией);− прямоточные (с принудительной циркуляцией).3. Котельные установки (по давлению):− низкого давления (до 1 МПа);− среднего давления (1÷10 МПа);− высокого давления (10÷22.5 МПа);− среднего давления (более 22.5 МПа).4. Котельные установки (по производительности):− малой (до 75 т/час);− остальные (более 75 т/час: 120, 240, 500, 1000 т/час).11.2.2.

Барабанный котел как объект автоматизации.Упрощенная технологическая схема БКУ.S т - разряжение в топке1-6 – исполнительные механизмы:1. В т - расход топливаТеория автоматического управления (лекции) п.п. all.doc542.3.4.5.Q в - расход воздухаQ дг - расход дымовых газовD пв - питательная водаD впр - впрыск6. D пр - продувочная водаQ ух2 - соединение О 2 в дымовых газах.Структурная схема объекта регулирования.возмущенияDппQнрВтРппQвQугвQдгSтDпвНбDвпрtппDпрСNaCl11.2.3. Постановка задачи автоматизации.Обеспечение:D пп заданное с Pпп = const , t пп = const . При этом ηку = max (должно быть).Основные задачи:1. Автоматизация топливно-воздушного тракта:1.1. регулирование тепловой нагрузки ( Р пп , D пп ) с воздействием на В т .1.2.

регулирование экономичности горения (регулирование соотношения топливо-воздух),регулирующее воздействие Q в , регулируемый параметр Q ух2 .1.3. регулирование S т , регулирующее воздействие – направляющий аппарат дымососа.2. Автоматизация пароводяного тракта:2.1. регулирование уровня в барабане Н б , регулирующее воздействие D пв .2.2. регулирование t пп , регулирующее воздействие D впр .3. Автоматизация солевого режима.11.3. АСР тепловой нагрузки котла.11.3.1. Расхода топлива Вт измеряется.Тепловая нагрузка определяется Р пп .

Если D пп ↑ , то Р пп ↓ .Данная система – двухконтурная АСР.I – внутренний контурII – внешний контурТеория автоматического управления (лекции) п.п. all.doc55Упрощенная функциональная схема АСР.1-1. измерение расхода топлива В т .1-2. регулятор расхода(стабилизирующий).1-3. измерение давления Р пп .1-4. регулятор давления(корректирующий).1-5. задатчик ( Р пп ← заданное).11.3.2. Расхода топлива Вт не измеряется.О В т судят по косвенным оценкам (импульс по теплу).Косвенный импульс получают из упрощенного теплового баланса в нестационарном режиме.dPВ т ⋅ Q нр − D пп (i пп − i пв ) = A ⋅ б ⇒dtdPВ т ≅ а 1 ⋅ D пп + а 2 ⋅ бdt1-1. измеритель расхода пара D ппdPб1-2.

измерительdt1-3. регулятор топлива1-4. измерение давления Р пп1-5. регулятор давления(корректирующий1-6. задатчик ( Р пп ← заданное).11.4. АСР экономичности процесса горения.Регулируется соотношение топливо-воздух с коррекцией по концентрации кислорода в дымовыхгазах.I – внутренний контурII – внешний контурВ1. регулятор соотношения тQв2. корректирующийрегуляторпоконцентрации кислорода в уходящих газах3. измеритель расхода В т топлива.Если расход топлива В т не измеряется, тоFEвместоиспользуется импульс по теплоте3(см.