المخططات الهيكلية للكائن الخاضع للتنظيم. التحكم الآلي في العمليات التكنولوجية طرق التحكم الآلي

تشمل المعلمات التكنولوجية الرئيسية التي تخضع للرقابة والتنظيم في العمليات التكنولوجية الكيميائية معدل التدفق والمستوى والضغط ودرجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني ومؤشرات الجودة (التركيز والكثافة واللزوجة وغيرها)* [أساسيات قياس هذه المعلمات، التحكم الآلي تتم دراسة الأجهزة والمحركات في دورات "القياسات والأدوات التكنولوجية" و"معدات الأتمتة التقنية". نحن هنا نتناول ميزات تنظيم هذه المعلمات، مع الأخذ في الاعتبار الخصائص الثابتة والديناميكية لقنوات التحكم وأجهزة التحكم ومعدات التشغيل الآلي، ونقدم أمثلة على الأنظمة الأكثر شيوعًا لتنظيم معلمات معينة.]. تنظيم التدفق. تحدث الحاجة إلى تنظيم التدفق عند أتمتة أي عملية مستمرة تقريبًا. يعد Flow ACS، المصمم لتحقيق الاستقرار في الاضطرابات في تدفقات المواد، جزءًا لا يتجزأ من أنظمة التشغيل الآلي ذات الحلقة المفتوحة للعمليات التكنولوجية. غالبًا ما تستخدم أجهزة ASR للتدفق كدوائر داخلية في الأنظمة المتتالية لتنظيم المعلمات الأخرى. لضمان تكوين خليط معين أو للحفاظ على التوازنات المادية والحرارية في الجهاز، يتم استخدام أنظمة لتنظيم نسبة معدلات تدفق العديد من المواد في ASRs ذات الدائرة الواحدة أو المتتالية.

تتميز أنظمة التحكم في التدفق بميزتين: القصور الذاتي المنخفض للكائن المنظم نفسه؛ وجود مكونات عالية التردد في إشارة تغيير التدفق الناتجة عن نبضات الضغط في خط الأنابيب (الأخيرة ناتجة عن تشغيل المضخات أو الضواغط أو تقلبات التدفق العشوائية عند اختناق التدفق من خلال جهاز تقييد).

في التين. 2.1 يُظهر رسمًا تخطيطيًا لكائن لتنظيم التدفق. عادةً ما يكون مثل هذا الكائن عبارة عن قسم من خط الأنابيب بين نقطة قياس التدفق (على سبيل المثال، موقع تثبيت جهاز التقييد 1 ) والهيئة التنظيمية 2. يتم تحديد طول هذا القسم حسب قواعد تركيب أجهزة التقييد والمنظمين وعادة ما يكون عدة أمتار. يتم وصف ديناميكيات القناة "تدفق المادة عبر الصمام - تدفق المادة عبر مقياس التدفق" تقريبًا من خلال رابط غير دوري من الدرجة الأولى مع تأخير خالص. وقت التأخير النقي عادة

أرز. 2.1. رسم تخطيطي لكائن تنظيم التدفق: /-مقياس التدفق؛ 2 - صمام التحكم

يضبط أجزاء من الثواني للغاز وعدة ثواني للسائل؛ الثابت الزمني هو عدة ثوان.

نظرًا للقصور الذاتي المنخفض للكائن الخاضع للتنظيم، يتم فرض متطلبات خاصة على اختيار معدات التشغيل الآلي وطرق حساب ACP. على وجه الخصوص، في المنشآت الصناعية، يصبح القصور الذاتي لدوائر التحكم في التدفق وتنظيمه متناسبًا مع القصور الذاتي للكائن، ويجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند حساب أنظمة التحكم.

يُظهر التقدير التقريبي لصافي التأخير والثوابت الزمنية لعناصر الدائرة الفردية (الشكل 2.2) أن محولات التدفق الأولية الحديثة، المبنية على مبدأ التعويض الديناميكي، يمكن اعتبارها مكبرات صوت. يتم تقريب المشغل بواسطة وصلة غير دورية من الدرجة الأولى، يكون الثابت الزمني لها عدة ثوانٍ، ويزداد أداء المشغل بشكل ملحوظ عند استخدام أدوات تحديد الموضع. يتم تقريب الخطوط النبضية التي تربط وسائل التحكم والتنظيم بواسطة رابط غير دوري من الدرجة الأولى مع تأخير خالص، يتم تحديد معلماتها بطول الخط وتقع في غضون ثوانٍ قليلة. بالنسبة للمسافات الكبيرة بين عناصر الدائرة، من الضروري تركيب مضخمات طاقة إضافية على طول خط النبض.

نظرًا لانخفاض القصور الذاتي للجسم، قد يكون تردد التشغيل أعلى من الحد الأقصى، مما يحد من مساحة التشغيل العادية للمنظم الصناعي، والتي يتم من خلالها تنفيذ قوانين التنظيم القياسية. وخارج هذا المجال، تختلف الخصائص الديناميكية لوحدات التحكم عن الخصائص القياسية، الأمر الذي يتطلب إجراء تعديلات على إعدادات التشغيل مع مراعاة قوانين التحكم الفعلية.

أرز. 2.2. رسم تخطيطي لنظام التحكم في التدفق:

1 - شيء؛ 2 - محول التدفق الأولي؛ 3 - منظم؛ 4 - خطوط الاندفاع. 5 - المحرك

عادة ما يتم تحديد اختيار قوانين التحكم من خلال الجودة المطلوبة للعمليات العابرة. لتنظيم التدفق بدون خطأ ثابت في ASRs ذات الدائرة الواحدة، يتم استخدام وحدات تحكم PI. إذا كان التدفق ACP عبارة عن حلقة داخلية في نظام التحكم المتتالي، فيجب إعادة

أرز. 2.3. مخططات التحكم في التدفق بعد الطرد المركزي (أ)والمكبس ( ب) المضخات:

/ - عداد التدفق؛ 2 - صمام التحكم؛ 3- منظم؛ 4 - مضخة

يمكن لمنظم التدفق تنفيذ قانون التنظيم P. إذا كان هناك تداخل عالي التردد في إشارة التدفق، فإن استخدام منظمات ذات مكونات تفاضلية في قانون التحكم دون تجانس أولي للإشارة يمكن أن يؤدي إلى تشغيل غير مستقر للنظام. لذلك، في أنظمة التحكم في التدفق الصناعي، لا يوصى باستخدام وحدات التحكم PD أو PID.

تستخدم أنظمة التحكم في التدفق إحدى الطرق الثلاث لتغيير التدفق:

خنق تدفق المادة من خلال هيئة تنظيمية مثبتة على خط الأنابيب (صمام، بوابة، بوابة)؛

تغيير الضغط في خط الأنابيب باستخدام مصدر طاقة يمكن التحكم فيه (على سبيل المثال، تغيير سرعة محرك المضخة أو زاوية دوران شفرات المروحة)؛

التجاوز، أي نقل المادة الزائدة من خط الأنابيب الرئيسي إلى الخط الالتفافي.

يتم التحكم في التدفق بعد مضخة الطرد المركزي بواسطة صمام تحكم مثبت على خط أنابيب التفريغ (الشكل 2.3، أ). إذا تم استخدام مضخة المكبس لضخ السائل، فإن استخدام مثل هذا ACP غير مقبول، لأنه أثناء تشغيل المنظم، قد يغلق الصمام تمامًا، مما سيؤدي إلى تمزق خط الأنابيب (أو إلى الارتفاع إذا تم تثبيت الصمام على شفط المضخة). في هذه الحالة، يتم استخدام تجاوز التدفق لتنظيم التدفق (الشكل 2.3، ب).

يتم تنظيم معدل تدفق المواد الصلبة السائبة عن طريق تغيير درجة فتح صمام التحكم عند مخرج القادوس (الشكل 2.4، أ) أو عن طريق تغيير سرعة الحزام الناقل (الشكل 2.4، ب). في هذه الحالة، يمكن أن يكون مقياس التدفق بمثابة جهاز وزن يحدد كتلة المادة الموجودة على الحزام الناقل.

تعديل نسبة التكلفةيمكن تنفيذ مادتين وفقًا لأحد المخططات الثلاثة الموضحة أدناه.

1. مع إنتاجية إجمالية غير محددة، استهلاك مادة واحدة (الشكل 2.5، أ) ز 1 , تسمى "الرائدة" ويمكن أن تتغير بشكل تعسفي؛ يتم توفير المادة الثانية بنسبة ثابتة فيمع الأول، وبالتالي فإن معدل التدفق "المدفوع" يساوي واي جي 1 .

أرز. 2.4. مخططات تنظيم استهلاك المواد الصلبة السائبة:

أ -تغيير درجة فتح صمام التحكم. ب - تغيير سرعة الناقل. / - القبو؛ 2 - الناقل. 3 - منظم 4 - تنظيم صمام؛ 5- محرك كهربائي

في بعض الأحيان، بدلاً من منظم النسبة، يتم استخدام مرحل النسبة ومنظم تقليدي لمتغير واحد (الشكل 2.5،6). تتابع الانتاج 6, تحديد معامل نسبة معينة ذ،يتم تقديمه في شكل مهمة إلى المنظم 5، والذي يضمن الحفاظ على معدل التدفق "التابع".

بالنسبة لمعدل التدفق "الرائد" المحدد، بالإضافة إلى نسبة ASR، يتم أيضًا استخدام ASR لمعدل التدفق "الرائد" (الشكل 2.5، ج). مع هذا المخطط، في حالة حدوث تغيير في معدل التدفق المستهدف ز\ سوف يتغير الاستهلاك تلقائيا ز% (بنسبة معينة مع جي).

ASR لنسبة التدفق عبارة عن حلقة داخلية في نظام متتالي لتنظيم المعلمة التكنولوجية الثالثة في(على سبيل المثال، درجة الحرارة في الجهاز). في

أرز. 2.5. مخططات تنظيم نسبة التكلفة:

أ، ب- عند حمولة إجمالية غير محددة؛ الخامس- عند حمولة إجمالية معينة؛ ز- عند حمل إجمالي معين وتصحيح معامل النسبة حسب المعلمة الثالثة؛ "، 2 - عدادات التدفق 3 - منظم النسبة؛ 4, 7 - صمامات التحكم؛ 5 - منظم التدفق. 6 - نسبة التتابع. 8 - منظم درجة الحرارة. 9 - جهاز الحد

في هذه الحالة، يتم تعيين معامل النسبة المحدد بواسطة منظم خارجي اعتمادًا على هذه المعلمة بحيث جي= ذ{ ذ) ز\ (الشكل 2.5،د). كما هو مذكور أعلاه، خصوصية إعداد ASRs المتتالية هي أن الحد Xrn^Yar^Yarv تم تعيينه على مهمة المنظم الداخلي. بالنسبة لنسبة التدفق ASR، فهذا يتوافق مع القيد Yh^y^Yb - إذا تجاوزت إشارة الخرج الخاصة بالمنظم الخارجي الحدود [dg rn, x rv]، فإن إعداد منظم النسبة يظل عند الحد الأقصى للقيمة المسموح بها في(أي Yh أو Yb) - التحكم في المستوى. المستوى هو مؤشر غير مباشر للتوازن الهيدروديناميكي في الجهاز. يشير ثبات المستوى إلى الامتثال لتوازن المواد، عندما يكون تدفق السائل مساوياً للتدفق، ويكون معدل تغير المستوى صفراً. وتجدر الإشارة إلى أن "التدفق" و"الحوض" مفهومان عامان هنا. في أبسط الحالات، عندما لا تحدث أي تحولات طورية في الجهاز (المجمعات، الخزانات الوسيطة، مفاعلات الطور السائل)، يكون التدفق الداخلي مساويًا لمعدل تدفق السائل المزود إلى الجهاز، ويكون التصريف مساويًا لمعدل تدفق إزالة السائل من الجهاز. في العمليات الأكثر تعقيدًا، المصحوبة بتغير في حالة الطور للمواد، يكون المستوى من سمات ليس فقط العمليات الهيدروليكية، ولكن أيضًا عمليات النقل الحراري والكتلي، ويأخذ التدفق والصرف في الاعتبار التحولات الطورية للمواد. تتم مثل هذه العمليات في المبخرات والمكثفات ووحدات التبخر وأعمدة التقطير وما إلى ذلك.

في الحالة العامة، يتم وصف التغير في المستوى بمعادلة النموذج

(2.1)

حيث S هي مساحة القسم الأفقي (الحر) للجهاز G B x،

اعتمادًا على الدقة المطلوبة لصيانة المستوى، يتم استخدام إحدى طريقتي التحكم التاليتين:

أرز. 2.6. مثال على دائرة التحكم في المستوى الموضعي:

/ - مضخة؛ 2 - الجهاز. 3 - مؤشر المستوى؛ 4 - منظم المستوى؛ 5,6 - صمامات التحكم

1) التحكم الموضعي، حيث يتم الحفاظ على المستوى في الجهاز ضمن حدود محددة وواسعة إلى حد ما: ل„^ ل^. ل ب . يتم تثبيت أنظمة التحكم هذه على مجمعات السوائل أو الحاويات الوسيطة

أرز. 2.7. دوائر التحكم في المستوى المستمر:

أ- تنظيم "التدفق" ؛ ب- التنظيم "على الصرف"؛ الخامس- تتالي ACP؛ / - منظم المستوى؛ 2 - صمام التحكم؛ 3, 4 - عدادات التدفق 5- منظم النسبة

(الشكل 2.6). عندما يتم الوصول إلى القيمة الحدية للمستوى، يتم تحويل التدفق تلقائيًا إلى خزان احتياطي؛

2) التنظيم المستمر، الذي يضمن استقرار المستوى عند قيمة معينة، أي. ل = ل°.

يتم وضع متطلبات عالية بشكل خاص على دقة التحكم في المستوى في المبادلات الحرارية، حيث يؤثر مستوى السائل بشكل كبير على العمليات الحرارية. على سبيل المثال، في المبادلات الحرارية البخارية، يحدد مستوى المكثفات سطح التبادل الحراري الفعلي. في مثل هذه ASRs، يتم استخدام وحدات تحكم PI لتنظيم المستوى دون خطأ ثابت. يتم استخدام منظمات P فقط في الحالات التي لا تكون فيها مراقبة الجودة مطلوبة ولا تحتوي الاضطرابات في النظام على مكون ثابت، مما قد يؤدي إلى تراكم خطأ ثابت.

في حالة عدم وجود تحولات طورية في الجهاز، يتم ضبط المستوى فيه بإحدى الطرق الثلاث:

عن طريق تغيير معدل تدفق السائل عند مدخل الجهاز (تنظيم "التدفق"، الشكل 2.7، أ);

تغيير معدل تدفق السائل عند مخرج الجهاز (التحكم "عند الصرف"، الشكل 2.7.6)؛

تنظيم نسبة معدلات تدفق السائل عند مدخل الجهاز والخروج منه مع تصحيح المستوى (سلسلة ASR، الشكل 2.7،ج)؛ يمكن أن يؤدي تعطيل دائرة التصحيح إلى تراكم الأخطاء عند تنظيم المستوى، لأنه بسبب الأخطاء الحتمية في ضبط منظم النسبة، فإن معدلات تدفق السائل عند مدخل ومخرج الجهاز لن تكون متساوية تمامًا مع بعضها البعض وبسبب خصائص التكامل للكائن [انظر. المعادلة (2.1)] سيرتفع (أو ينقص) المستوى في الجهاز بشكل مستمر.

في الحالة التي تكون فيها العمليات الهيدروديناميكية في الجهاز مصحوبة بتحولات طورية، يمكن تعديل المستوى عن طريق تغيير إمداد سائل التبريد (أو سائل التبريد)، كما هو موضح في الشكل. 2.8. في مثل هذه الأجهزة، يكون المستوى مترابطًا مع معلمات أخرى (على سبيل المثال، الضغط)، وبالتالي فإن اختيار طريقة لتنظيم المستوى في كل محدد

أرز. 2.8. دائرة التحكم بالمستوى في المبخر:

1 - المبخر؛ 2 - منظم المستوى 3 - صمام التحكم

أرز. 2.9. تعديل مستوى السرير المميع:

أ- إزالة المواد الحبيبية. ب - التغير في استهلاك الغاز. 1 - أجهزة السرير المميعة؛ 2 - منظم المستوى. 3 - الهيئة التنظيمية

في هذه الحالة يجب أن يتم ذلك مع مراعاة حلقات التحكم المتبقية.

يتم احتلال مكان خاص في أنظمة التحكم في المستوى بواسطة ASRs في الأجهزة ذات طبقة مميعة (مميعة) من مادة حبيبية. من الممكن إجراء صيانة مستقرة لمستوى الطبقة المميعة ضمن نطاق ضيق إلى حد ما من نسبة تدفق الغاز وكتلة الطبقة. مع التقلبات الكبيرة في تدفق الغاز (أو تدفق المواد الحبيبية)، يحدث نظام احتجاز الطبقة أو الترسيب. ولذلك، يتم وضع متطلبات عالية بشكل خاص على دقة التحكم في مستوى الطبقة المميعة. يتم استخدام تدفق المواد الحبيبية عند مدخل أو مخرج الجهاز (الشكل 2.9، أ) أو تدفق الغاز لتسييل الطبقة (الشكل 2.9، أ) كتأثيرات تنظيمية. ب).\

تنظيم الضغط.الضغط هو مؤشر لنسبة معدلات تدفق الطور الغازي عند مدخل الجهاز والخروج منه. يشير ثبات الضغط إلى الامتثال لتوازن المواد في الطور الغازي. عادةً، يتم تثبيت الضغط (أو الفراغ) في عملية التثبيت في أي جهاز واحد، ويتم إنشاؤه في جميع أنحاء النظام وفقًا للمقاومة الهيدروليكية للخط والجهاز. على سبيل المثال، في تركيب المبخر متعدد التأثيرات (الشكل 2.10)، يتم تثبيت الفراغ الموجود في المبخر الأخير. وفي الأجهزة الأخرى، في حالة عدم وجود اضطرابات، يتم إنشاء فراغ، والذي يتم تحديده من ظروف التوازنات المادية والحرارية، مع مراعاة المقاومة الهيدروليكية لخط الإنتاج.

في الحالات التي يؤثر فيها الضغط بشكل كبير على حركية العملية، يتم توفير نظام تثبيت الضغط في الأجهزة الفردية. ومن الأمثلة على ذلك عملية التصحيح، التي يعتمد فيها منحنى توازن الطور بشكل كبير على الضغط. بالإضافة إلى ذلك، عند تنظيم عملية التقطير الثنائي، غالبًا ما يكون ذلك بطريقة غير مباشرة

مؤشر تكوين الخليط هو نقطة الغليان، والتي ترتبط بشكل فريد بالتركيب فقط عند ضغط ثابت. ولذلك، عادة ما يتم توفير أنظمة خاصة لتثبيت الضغط في أعمدة تقطير المنتج (الشكل 2.11).

تتم كتابة معادلة التوازن المادي للجهاز في الطور الغازي على النحو التالي:

أين الخامس - حجم الجهاز. 0 V x و (Zout هو معدل تدفق الغاز الذي يتم إمداده إلى الجهاز وإزالته منه على التوالي؛ G 0 e هي كتلة الغاز المنتج (أو المستهلك)" في الجهاز لكل وحدة زمنية.

وكما يتبين من مقارنة المعادلتين (2.1) و (2.2)، فإن طرق تنظيم الضغط تشبه طرق تنظيم المستوى. في أمثلة الضغط ACP التي تمت مناقشتها أعلاه، فإن التأثيرات التنظيمية المحددة هي معدل تدفق الغازات غير المكثفة التي تمت إزالتها من أعلى العمود (أي G Bb ix، الشكل 2.11) ومعدل تدفق مياه التبريد إلى المكثف البارومتري مما يؤثر على معدل تكثيف البخار الثانوي (على سبيل المثال onG 0 6، الشكل 2.10).

مكان خاص بين أنظمة التحكم في الضغط تحتلها أنظمة تنظيم انخفاض الضغط في الجهاز، الذي يميز النظام الهيدروديناميكي، والذي يؤثر بشكل كبير على سير العملية. ومن أمثلة هذه الأجهزة الأعمدة المعبأة (الشكل 2.12، أ)، وأجهزة القاعدة المميعة (الشكل 2.12،6)، وما إلى ذلك.

تنظيم درجة الحرارة. درجة الحرارة هي مؤشر للحالة الديناميكية الحرارية للنظام وتستخدم كمؤشر

أرز. 2.10. التحكم في الفراغ في تركيب المبخر متعدد التأثيرات:

1,2 - المبخرات. 3 - مكثف بارومتري 4 - منظم الفراغ 5 - صمام التحكم

أرز. 2.11. ضغط ASR في عمود التقطير:

/ - عمود؛ 2 - المكثف الراجع؛ 3 - خزان الارتجاع؛ 4 - منظم الضغط؛ 5- صمام التحكم

أرز. 2.12. دائرة التحكم في الضغط التفاضلي: أ- في جهاز عمودي بفوهة؛ ب - في جهاز ذو طبقة مميعة؛ / - جهاز؛ 2 - منظم الضغط التفاضلي. 3 - صمام التحكم

إحداثيات متحركة عند تنظيم العمليات الحرارية. تعتمد الخصائص الديناميكية للأشياء في أنظمة التحكم في درجة الحرارة على المعلمات الفيزيائية والكيميائية للعملية وتصميم الجهاز. ولذلك، فمن المستحيل صياغة توصيات عامة لاختيار درجة الحرارة ACP، ويلزم تحليل كل عملية محددة.

تشمل السمات العامة لأنظمة التحكم في درجة الحرارة القصور الذاتي الكبير للعمليات الحرارية وأجهزة استشعار درجة الحرارة الصناعية. ولذلك، فإن إحدى المهام الرئيسية عند تصميم أنظمة التحكم في درجة الحرارة هي تقليل القصور الذاتي لأجهزة الاستشعار.

دعونا ننظر، على سبيل المثال، في الخصائص الديناميكية لمقياس الحرارة في حالة وقائية (الشكل 2.13، أ). يمكن تمثيل المخطط التفصيلي لمقياس الحرارة على أنه اتصال متسلسل لأربع حاويات حرارية (الشكل 2.13.6): الغطاء الواقي 1, فجوة الهواء 2, جدران ميزان الحرارة 3 وسائل العمل نفسه 4. إذا أهملنا المقاومة الحرارية لكل طبقة، فيمكن تقريب جميع العناصر بواسطة روابط غير دورية من الدرجة الأولى، والتي تكون معادلاتها بالشكل:

م/- كتلة الغطاء والفجوة الهوائية والجدار والسائل على التوالي؛ ج ص ي - القدرات الحرارية المحددة؛ آل، أ.ج- معاملات نقل الحرارة. ^ ل. هرتز- أسطح نقل الحرارة.

وكما يتبين من المعادلات (2.3)، فإن الاتجاهات الرئيسية لتقليل القصور الذاتي لأجهزة استشعار درجة الحرارة هي:

زيادة معاملات نقل الحرارة من الوسط إلى الغلاف نتيجة الاختيار الصحيح لموقع تركيب المستشعر؛ وفي هذه الحالة يجب أن تكون سرعة حركة الوسط كحد أقصى؛ ومع تساوي جميع الأمور الأخرى، فمن الأفضل تركيب موازين الحرارة في الطور السائل (مقارنة بالطور الغازي)، وفي البخار المتكثف (مقارنة بالمكثفات)، وما إلى ذلك؛

تقليل المقاومة الحرارية والقدرة الحرارية للغطاء الواقي نتيجة اختيار مادته وسمكه؛

تقليل الثابت الزمني لفجوة الهواء بسبب استخدام الحشو (نشارة سائلة ومعدنية)؛ بالنسبة للمحولات الحرارية (المزدوجات الحرارية)، يتم لحام تقاطع العمل بغطاء واقي؛

اختيار نوع المحول الأساسي؛ على سبيل المثال، عند اختيار مقياس حرارة المقاومة، المزدوج الحراري أو مقياس الحرارة المانومتري، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن المزدوج الحراري ذو القصور الذاتي المنخفض لديه أقل القصور الذاتي، ومقياس الحرارة المانومتري لديه أكبر قدر من القصور الذاتي. تنظيم الرقم الهيدروجيني. يمكن تقسيم أنظمة التحكم في الأس الهيدروجيني إلى نوعين، اعتمادًا على دقة التحكم المطلوبة. إذا كان معدل التغير في الرقم الهيدروجيني صغيرا وكانت الحدود المسموح بها لتقلباته واسعة جدا، يتم استخدام أنظمة التحكم الموضعية التي تحافظ على الرقم الهيدروجيني ضمن الحدود المحددة: pH H sgpH

السمة المشتركة للكائنات عند تنظيم الرقم الهيدروجيني هي عدم خطية خصائصها الثابتة، المرتبطة بالاعتماد غير الخطي للأس الهيدروجيني على استهلاك الكاشف. في التين.

ويبين الشكل 2.14 منحنى المعايرة الذي يميز أرز. 2.13. المبدأ (المبادئ) والهيكلية(ب) 1 - مخططات مقياس الحرارة: 2 حالة وقائية 4 - - فجوة الهواء؛ 3 - جدار ميزان الحرارة.

سائل العمل

أرز. 2.14. اعتماد قيمة الرقم الهيدروجيني على استهلاك الكاشف ز\. اعتماد الرقم الهيدروجيني على استهلاك الحمض

في القسم الأول، يقترب الكائن في خصائصه الثابتة من عنصر التتابع. من الناحية العملية، هذا يعني أنه عند حساب ACP الخطي، يكون كسب المنظم صغيرًا جدًا بحيث يتجاوز إعدادات التشغيل الخاصة بالمنظمين الصناعيين. نظرًا لأن تفاعل التحييد نفسه يحدث على الفور تقريبًا، يتم تحديد الخصائص الديناميكية للأجهزة من خلال عملية الخلط وفي الأجهزة التي تحتوي على أجهزة خلط يتم وصفها بدقة تامة بواسطة المعادلات التفاضلية من الدرجة الأولى مع تأخير. علاوة على ذلك، كلما كان الثابت الزمني للجهاز أصغر، كلما زادت صعوبة ضمان التحكم المستقر في العملية، حيث يبدأ القصور الذاتي للأجهزة ووحدة التحكم والتأخير في خطوط النبض في التأثير.

لضمان تنظيم مستقر لدرجة الحموضة، يتم استخدام أنظمة خاصة. في التين. 2.15، أيُظهر مثالاً لنظام التحكم في الأس الهيدروجيني المزود بصمامين للتحكم. صمام 1, له قطر اسمي كبير، ويعمل على التحكم في التدفق الخام ويتم تكوينه لأقصى نطاق للتغيير في إشارة خرج وحدة التحكم [X آر إن ، اكس يتخلص من ] (الشكل 2.15.6، المنحنى /). صمام 2, يعمل على التنظيم الدقيق، وهو مصمم لإنتاجية أقل ويتم تهيئته بطريقة تجعله X ر =س ر °+<А فهو مفتوح تماما، ومتى س ص = س الخامس ° -أ - مغلق تمامًا (منحنى 2). لذا

أرز. 2.15. مثال لنظام التحكم في الرقم الهيدروجيني:

أ -رسم بياني وظيفي؛ ب - الخصائص الثابتة للصمامات. 1, 2 - صمام التحكم؛ 3 - منظم الرقم الهيدروجيني

أرز. 2.16. تقريب خطي تدريجي للخصائص الثابتة لجسم ما أثناء تنظيم الرقم الهيدروجيني.

أرز. 2.17. رسم تخطيطي لنظام التحكم في الأس الهيدروجيني مع منظمين

وبالتالي، مع انحراف طفيف في درجة الحموضة عن درجة الحموضة، متى إكس بي°-L^AGr^lgr 0 +)A، درجة فتح الصمام / لا تتغير عمليا، ويتم التنظيم بواسطة الصمام 2. لو \X ر-x ص°| > لام، صمام 2 يبقى في الوضع المتطرف، ويتم التنظيم بواسطة الصمام /.

في القسمين الثاني والثالث من الخاصية الثابتة (الشكل 2.14)، يكون التقريب الخطي صالحًا فقط في نطاق ضيق جدًا من تغيرات الأس الهيدروجيني، وفي الظروف الحقيقية قد يتبين أن خطأ التحكم الناتج عن الخطية كبير بشكل غير مقبول. في هذه الحالة، يتم الحصول على نتائج أكثر دقة من خلال التقريب الخطي متعدد التعريف (الشكل 2.16)، حيث يكون للكائن الخطي كسب متغير:

نعم الأرز. يوضح الشكل 2.17 مخططًا كتلة لمثل هذا ASR. اعتمادًا على عدم تطابق LrN، يتم تشغيل أحد المنظمات، ويتم ضبطه على الكسب المقابل للكائن.

تنظيم التكوين ومعايير الجودة. في عمليات التكنولوجيا الكيميائية، يتم لعب دور مهم من خلال الصيانة الدقيقة لمعايير جودة المنتجات (تكوين خليط الغاز، وتركيز مادة معينة في التدفق، وما إلى ذلك). تتميز هذه المعلمات بتعقيد القياس. وفي بعض الحالات، يتم استخدام الطريقة الكروماتوغرافية لقياس التركيب. وفي هذه الحالة، يتم معرفة نتيجة القياس في لحظات زمنية منفصلة، ​​متباعدة عن بعضها البعض حسب مدة دورة تشغيل الكروماتوغراف. وينشأ موقف مماثل عندما تكون الطريقة الوحيدة لقياس جودة المنتج هي من خلال تحليل العينات آليًا إلى حد ما.

أرز. 2.18. مخطط انسيابي لـ ACP لمعلمة جودة المنتج:

1 - شيء؛ 2 - محلل الجودة 3 - جهاز الحوسبة؛ 4 - منظم

يمكن أن يؤدي اختلاف القياس إلى تأخيرات إضافية كبيرة وانخفاض في دقة التحكم الديناميكي. وللحد من التأثير غير المرغوب فيه لتأخير القياس، يتم استخدام نموذج لربط جودة المنتج بالمتغيرات التي يتم قياسها بشكل مستمر. يمكن أن يكون هذا النموذج بسيطًا جدًا؛ يتم تحسين معاملات النموذج من خلال مقارنة قيمة المعلمة النوعية المحسوبة منه والتي تم العثور عليها نتيجة للتحليل التالي (يتم عرض الخوارزميات الخاصة بهذا التحسين في القسم 5.8). وبالتالي فإن إحدى الطرق العقلانية لتنظيم الجودة هي التنظيم وفق مؤشر محسوب غير مباشر مع توضيح الخوارزمية لحسابها بناء على بيانات التحليل المباشر. بين القياسات، يمكن حساب مؤشر جودة المنتج من خلال استقراء القيم المقاسة مسبقًا.

يظهر الشكل التخطيطي لنظام تنظيم معلمة جودة المنتج. 2.18. يقوم جهاز الكمبيوتر عمومًا بحساب تقدير نقاط الجودة بشكل مستمر س(ر) وفقا للصيغة

حيث يعكس المصطلح الأول الاعتماد Xمن متغيرات العملية المقاسة باستمرار أو الكميات المرتبطة بها ديناميكيًا، على سبيل المثال المشتقات، والثانية - من مخرجات مرشح الاستقراء.

ولزيادة دقة التركيب ومراقبة الجودة، يتم استخدام أجهزة مزودة بجهاز معايرة تلقائية. في هذه الحالة، يقوم نظام التحكم بمعايرة أجهزة تحليل التركيب بشكل دوري، وضبط خصائصها.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

تم النشر على http://www.allbest.ru/

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

فرع المؤسسة التعليمية لميزانية الدولة الفيدرالية للتعليم المهني العالي

"جامعة ولاية سمارة التقنية" في سيزران

قسم الكهروميكانيكا والأتمتة الصناعية

مشروع الدورة

في تخصص "تصميم الأنظمة الآلية"

تنظيم المعلمات التكنولوجية عند تركيب EOLU AVT-6

مكتمل:

طالب غرام. EABZ-401 جولوتين K.O.

التحقق:

فن. المعلم شوميلوف إ.

سيزران 2014

مقدمة

1. وصف التثبيت

3. حسابات المنظم

خاتمة

مقدمة

النفط معروف للإنسان منذ العصور القديمة. لعدة قرون، تم استخدام النفط كدواء ووقود ومواد إضاءة. مع تطور التكنولوجيا في روسيا، تطورت أيضًا صناعة تكرير النفط، مما ضمن إنتاج المنتجات النفطية المختلفة من النفط. تواجه صناعة النفط تحديًا كبيرًا: توفير المواد الخام والمنتجات الوسيطة للصناعات الكيماوية والبتروكيماوية. المواد الخام لتطوير هذه الصناعات هي الغاز الطبيعي والغاز المصاحب والغاز المسال وجزيئات الهيدروكربون الفردية. وبالإضافة إلى ذلك، بدأت مصافي النفط في إنتاج الهيدروكربونات العطرية، والمواد الخام لأسود الكربون، والأحماض الدهنية الاصطناعية والكحوليات، بالإضافة إلى العديد من المنتجات الأخرى. إن صناعة تكرير النفط الحديثة تخضع باستمرار للتطورات العلمية والتقنية. العمليات التكنولوجية الرئيسية في مصافي النفط هي: تحلية النفط وتجفيفه في المرحلة الأولية، والتكسير التحفيزي، والإصلاح التحفيزي، والأيزومرة، وتنقية هدرجة نواتج التقطير النفطية، وما إلى ذلك - في المراحل الثانوية والمراحل اللاحقة.

يزيد الاستخدام الواسع النطاق لعمليات تكرير النفط الثانوية من متطلبات فصل الزيت بدقة واختيارات أعمق. تتميز العمليات التكنولوجية الحديثة لتكرير النفط بإنتاجية عالية ومعدلات تدفق عالية وقيم معلمات معينة، لا يُسمح بانحرافها إلا في أصغر الحدود.

يفرض السوق العالمي الحديث متطلبات عالية على جودة النفط والمنتجات البترولية، لذلك من الضروري التحسين المستمر لجودة المنتجات. وهذا يتطلب استخدام أنظمة تحكم حديثة عالية الدقة.

تتم عمليات تقطير الزيت فيما يسمى بالوحدات الأنبوبية الجوية (AT) والوحدات الأنبوبية المفرغة (VT) أو الوحدات الأنبوبية المفرغة في الغلاف الجوي (AVT).

في المنشآت تقوم بالتقطير الضحل للزيت لإنتاج أجزاء الوقود (البنزين والكيروسين والديزل) وزيت الوقود. تم تصميم وحدات VT لتقطير زيت الوقود. يتم استخدام زيت الغاز وجزيئات الزيت والقطران التي يتم الحصول عليها منها كمواد خام لعمليات المعالجة اللاحقة (الثانوية) لإنتاج الوقود وزيوت التشحيم وفحم الكوك والقار والمنتجات البترولية الأخرى.

يتم الجمع بين عمليات تقطير الزيت الحديثة مع عمليات التجفيف وتحلية المياه والتقطير الثانوي وتثبيت جزء البنزين: ELOU-AT، ELOU-AVT، إلخ.

1. وصف التثبيت

تستمر العملية التكنولوجية في وحدة الغلاف الجوي لـ ELOU AVT-6 على النحو التالي. يتم أيضًا تسخين الزيت المجفف والمحلى في ELOU في مبادلات حرارية ويتم تغذيته للفصل في عمود التغطية الجزئي 1. يتم تكثيف غاز الهيدروكربون والبنزين الخفيف الخارج من الجزء العلوي من هذا العمود وتبريده في وحدات تبريد الهواء والماء وإرساله إلى خزان الإرجاع . يتم إرجاع جزء من المكثفات إلى أعلى العمود 1 على شكل ارتداد حاد. يتم تغذية الزيت المستخرج من أسفل العمود 1 إلى فرن أنبوبي 4، حيث يتم تسخينه إلى درجة الحرارة المطلوبة وإرساله إلى عمود الغلاف الجوي 2. ويتم إرجاع جزء من الزيت المستخرج من الفرن 4 إلى أسفل العمود 1. كطائرة ساخنة. يؤخذ البنزين الثقيل من أعلى العمود 2، وتزال أجزاء الوقود 180-220 (230)، 220 (230)-280 و280-350 درجة مئوية من الجانب من خلال أعمدة التجريد 3. يحتوي العمود الجوي، بالإضافة إلى الري الحاد، على ريتين دائريتين، تعملان على إزالة الحرارة الموجودة أسفل ألواح اختيار الكسر عند 180-220 و220-280 درجة مئوية. يتم إمداد بخار الماء شديد السخونة إلى الأجزاء السفلية من أعمدة الغلاف الجوي وتجريده من أجل تجريد الأجزاء شديدة الغليان. تتم إزالة زيت الوقود من أسفل عمود الغلاف الجوي وإرساله إلى وحدة التقطير الفراغي.

2. الرسم التخطيطي التكنولوجي للتثبيت

في التين. يوضح الشكل 1 رسمًا تخطيطيًا لوحدة التقطير الجوي لتركيب AVT-6 ELOU.

1- عمود التصدر؛

2 - عمود الغلاف الجوي.

3 - تجريد الأعمدة.

4 - فرن الغلاف الجوي.

أنا - زيت مع ELOU؛

الثاني - البنزين الخفيف.

ثالثا - البنزين الثقيل.

الرابع - الكسر 180-220؛

الخامس - الكسر 220-280؛

السادس - الكسر 280-350؛

سابعا - زيت الوقود.

تاسعاً- بخار الماء.

3. حساب المنظمين

الجدول بالحجم الكامل

صناعة تكرير النفط

لتنظيم المعلمات، يتم استخدام نظام التحكم التابع ثلاثي الدوائر. يظهر الشكل التخطيطي لمثل هذا النظام في الشكل 2.

لنظام التحكم في درجة الحرارة في فرن الغلاف الجوي:

R1(s) - وظيفة النقل لجهاز التحكم في سرعة المحرك الكهربائي؛

W11(s) - وظيفة نقل محول الثايرستور؛

W12(s) - وظيفة نقل المحرك الكهربائي؛

Woc1(s) - وظيفة نقل مستشعر السرعة؛

R2(s) - وظيفة نقل منظم استهلاك الوقود؛

W21(s) - وظيفة نقل المضخة؛

Woc2(s) - وظيفة نقل مستشعر استهلاك الوقود؛

R3(s) - وظيفة نقل جهاز التحكم في درجة الحرارة في فرن جوي؛

W31(s) - وظيفة نقل الفرن الجوي؛

Woc3(s) هي وظيفة النقل لمستشعر درجة حرارة الفرن الجوي.

دعونا نضبط الدائرة الأولى لنظام التحكم في السرعة على المستوى الفني الأمثل (الشكل 3).

وظيفة النقل المطلوبة للحلقة المفتوحة الأولى:

على الجانب الآخر:

من خلال استبدال القيمة في الصيغة (2)، يمكننا حساب دالة نقل وحدة التحكم:

دعونا نتحقق من دقة الحسابات باستخدام محاكاة الكمبيوتر في Simulink. (الشكل 5) يُظهر رسمًا بيانيًا لعملية الانتقال، والتي تتوافق معلماتها مع المستوى الفني الأمثل.

أرز. 4 رسم تخطيطي لنموذج نظام القيادة الكهربائية

أرز. 5 الرسم البياني الانتقالي

دالة النقل للحلقة المغلقة الأولى:

لنقم بضبط الدائرة الثانية لنظام التحكم في استهلاك الوقود على المستوى الفني الأمثل (الشكل 6).

وظيفة نقل الحلقة المفتوحة الثانية المطلوبة:

على الجانب الآخر:

من خلال استبدال القيمة في الصيغة (4)، يمكننا حساب دالة نقل وحدة التحكم:

دعونا نتحقق من دقة الحسابات باستخدام محاكاة الكمبيوتر في Simulink. (الشكل 8) يُظهر رسمًا بيانيًا لعملية الانتقال، والتي تتوافق معلماتها مع المستوى الفني الأمثل.

أرز. 7 رسم تخطيطي لنموذج نظام القيادة الكهربائية

أرز. 8 الرسم البياني الانتقالي

وظيفة النقل للحلقة المغلقة الثانية:

دعونا نضبط الدائرة الثالثة لنظام التحكم في درجة الحرارة على الوضع الأمثل المتماثل (الشكل 9).

وظيفة نقل الحلقة المفتوحة الثالثة المطلوبة:

على الجانب الآخر:

من خلال استبدال القيمة في الصيغة (6)، يمكننا حساب دالة نقل وحدة التحكم:

دعونا نتحقق من دقة الحسابات باستخدام محاكاة الكمبيوتر في Simulink. (الشكل 11) يُظهر رسمًا بيانيًا لعملية الانتقال، حيث تتوافق معلماتها مع المستوى الفني الأمثل.

أرز. 10 رسم تخطيطي لنموذج نظام القيادة الكهربائية

أرز. 11 الرسم البياني الانتقالي

خاتمة

خلال هذا المقرر، تم حساب وحدات التحكم لكل حلقة من حلقات نظام التحكم التابع، وتم التحقق من صحتها باستخدام المحاكاة الحاسوبية في برنامج Simulink. بناءً على الرسوم البيانية الناتجة للعملية العابرة، تم حساب التجاوز ووقت عدم التطابق والحد الأقصى للوقت ووقت العملية العابرة. تتوافق القيم المحسوبة مع القيم القياسية، اعتمادًا على الحالة المحددة (الأمثل الفني أو المتماثل). تمت أيضًا دراسة العملية التكنولوجية بالتفصيل في وحدة الغلاف الجوي ELOU AVT-6، والتي تتميز بالإنتاجية العالية ومعدلات التدفق العالية وقيم معلمات معينة، والتي لا يُسمح بانحرافها إلا في أصغر الحدود.

تم النشر على موقع Allbest.ru

وثائق مماثلة

مهام صناعة تكرير النفط والبتروكيماويات. ملامح تطور صناعة تكرير النفط في العالم. الطبيعة الكيميائية والتركيب والخواص الفيزيائية لمكثفات النفط والغاز. المنشآت الصناعية لتكرير النفط الأولي.

دورة المحاضرات، أضيفت في 31/10/2012


أهمية الصناعة الكيميائية والبتروكيماوية. هيكل الصناعة. موقع الصناعات الكيماوية والبتروكيماوية. تأثير الصناعات الكيماوية والبتروكيماوية على البيئة. الوضع الحالي واتجاهات التنمية.

الملخص، أضيف في 27/10/2004


أنواع المنشآت الصناعية. وحدة تقطير الزيت الجوي للمنشأة. مميزات تقنية التقطير الفراغي لزيت الوقود باستخدام النسخة الزيتية. أعمدة هبوط متقاطعة التدفق لتجزئة زيت الوقود بدقة لإنتاج نواتج تقطير الزيت.

الملخص، تمت إضافته في 14/07/2008


هيكل مصفاة النفط في موسكو في كبوتنيا: 8 ورش رئيسية و9 ورش فرعية، والتي تضم 48 وحدة معالجة. بيانات عن تثبيت ELOU-AVT-6. رسم تخطيطي لتركيب تبخر الزيت الثلاثي ELOU-AVT.

تقرير الممارسة، تمت إضافته في 19/07/2012


أتمتة الصناعة الكيميائية. غرض وتطوير تصميم تفصيلي لوحدات التكسير الهيدروجيني وتجديد المحفزات ووحدات النزع الهيدروجيني لوقود الديزل. نمذجة نظام التحكم الآلي. اختيار أدوات الأتمتة.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 16/08/2012


التركيب العنصري للنفط وخصائص المنتجات البترولية. مبرر اختيار ووصف المخطط التكنولوجي للعمود الجوي. حساب عمود التقطير K-1، K-2، الفرن الأنبوبي، المبادل الحراري، المكثف والثلاجة، اختيار المضخة.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 11/05/2015


تطوير مخطط وظيفي وهيكلي لنظام تحكم آلي لعملية التقطير الجوي للزيت. تطوير الاتصالات والاتصالات. الدعم البرمجي والرياضي للنظام. حساب التأثير الاقتصادي من تنفيذ أنظمة التحكم الآلي.

أطروحة، أضيفت في 08/11/2011


تاريخ المؤسسة JSOC Bashneft. مسؤوليات سيد الأجهزة ومعدات التشغيل الآلي. العملية التكنولوجية لإعداد النفط الميداني. تنظيمها باستخدام أجهزة الاستشعار والمحركات الأولية.

تقرير الممارسة، تمت إضافته في 04/09/2012


تصحيح المخاليط الثنائية. وحدة تقطير الزيت الجوي. تصميم الوحدة والعملية التكنولوجية. مراقبة وتنظيم مستوى واجهة الزيت/الماء في المجفف الكهربائي. تطوير مخطط وظيفي لأتمتة الجهاز.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 01/07/2015


عملية التقطير الأولي للزيت ومخططها ومراحلها الرئيسية وميزاتها المحددة. العوامل الرئيسية التي تحدد إنتاجية وجودة منتجات التقطير الأولي للنفط. التثبيت مع التبخر المزدوج للنفط، وإنتاج منتجات التقطير الأولية.

التنظيم التلقائي هو التحكم في العمليات التكنولوجية باستخدام أجهزة متقدمة ذات خوارزميات محددة مسبقًا.

في الحياة اليومية، على سبيل المثال، يمكن إجراء التنظيم التلقائي باستخدام منظم الحرارة، الذي يقيس درجة حرارة الغرفة ويحافظ عليها عند مستوى معين.

بمجرد ضبط درجة الحرارة المطلوبة، يقوم منظم الحرارة تلقائيًا بمراقبة درجة حرارة الغرفة وتشغيل المدفأة أو مكيف الهواء أو إيقاف تشغيله حسب الحاجة للحفاظ على درجة الحرارة المحددة.

في الإنتاج، يتم التحكم في العملية عادةً عن طريق الأجهزة والأتمتة، التي تقيس وتحافظ على المستوى المطلوب من المعلمات التكنولوجية للعملية، مثل درجة الحرارة والضغط والمستوى والتدفق. يعد التنظيم اليدوي في الإنتاج واسع النطاق أمرًا صعبًا لعدد من الأسباب، ولا يمكن تعديل العديد من العمليات يدويًا على الإطلاق.

العمليات التكنولوجية ومتغيرات العملية

للتنفيذ الطبيعي للعمليات التكنولوجية، من الضروري التحكم في الظروف المادية لحدوثها. يمكن أن تتغير المعلمات الفيزيائية مثل درجة الحرارة والضغط والمستوى والتدفق لأسباب عديدة، وتؤثر تغيراتها على العملية. تسمى هذه الظروف المادية المتغيرة "متغيرات العملية".

بعضها قد يقلل من كفاءة الإنتاج ويزيد من تكاليف الإنتاج. الهدف من نظام التحكم الآلي هو تقليل خسائر الإنتاج وتكاليف التحكم المرتبطة بالتغيرات التعسفية في متغيرات العملية.

في أي إنتاج تتأثر المواد الخام والمكونات الأولية الأخرى للحصول على المنتج المستهدف. تعتمد كفاءة واقتصاد أي إنتاج على كيفية التحكم في العمليات التكنولوجية ومتغيرات العملية من خلال أنظمة تحكم خاصة.

في محطة الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم، يتم طحن الفحم ثم حرقه لإنتاج الحرارة اللازمة لتحويل الماء إلى بخار. يمكن استخدام البخار في العديد من الأغراض: لتشغيل توربينات البخار أو المعالجة الحرارية أو تجفيف المواد الخام. وتسمى سلسلة العمليات التي تخضع لها هذه المواد والمواد بـ "العملية". غالبًا ما تُستخدم عملية الكلمات أيضًا للإشارة إلى العمليات الفردية. على سبيل المثال، يمكن تسمية عملية طحن الفحم أو تحويل الماء إلى بخار بعملية.

مبدأ التشغيل وعناصر نظام التحكم الآلي

في حالة نظام التحكم الآلي، يتم إجراء المراقبة والتنظيم تلقائيًا باستخدام أدوات تم تكوينها مسبقًا. المعدات قادرة على تنفيذ جميع الإجراءات بشكل أسرع وأكثر دقة مما كانت عليه في حالة التحكم اليدوي.

يمكن تقسيم إجراء النظام إلى قسمين: يكتشف النظام تغييرًا في قيمة متغير العملية ثم يقوم بإجراء تصحيحي يجبر متغير العملية على العودة إلى القيمة المحددة.

يحتوي نظام التحكم الآلي على أربعة عناصر رئيسية: عنصر أساسي، وعنصر قياس، وعنصر تنظيم، وعنصر نهائي.

يدرك العنصر الأساسي قيمة متغير العملية ويحولها إلى كمية فيزيائية تنتقل إلى عنصر القياس. يقوم عنصر القياس بتحويل التغير الفيزيائي الناتج عن العنصر الأساسي إلى إشارة تمثل حجم متغير العملية.

يتم إرسال إشارة الخرج من عنصر القياس إلى عنصر التحكم. يقوم عنصر التحكم بمقارنة الإشارة الصادرة من عنصر القياس بإشارة مرجعية تمثل القيمة المحددة، ويحسب الفرق بين هاتين الإشارتين. ثم يقوم عنصر التحكم بإنتاج إشارة تصحيح، وهي الفرق بين القيمة الفعلية لمتغير العملية وقيمته المحددة.

يتم إرسال إشارة الخرج من عنصر التحكم إلى عنصر التحكم النهائي. يقوم عنصر التحكم النهائي بتحويل الإشارة التي يتلقاها إلى إجراء تصحيحي يجبر متغير العملية على العودة إلى القيمة المحددة.

بالإضافة إلى العناصر الأربعة الرئيسية، قد تحتوي أنظمة التحكم في العمليات على معدات مساعدة توفر معلومات حول حجم متغير العملية. قد تشتمل هذه المعدات على أدوات مثل المسجلات والعدادات وأجهزة الإنذار.

أنواع أنظمة التحكم الآلي

هناك نوعان رئيسيان من أنظمة التحكم الآلي: مغلقة ومفتوحة، والتي تختلف في خصائصها، وبالتالي، في مدى ملاءمة التطبيق.

نظام التحكم الآلي ذو الحلقة المغلقة

في النظام المغلق، تمر المعلومات حول قيمة متغير العملية المتحكم فيه عبر سلسلة كاملة من الأدوات والأجهزة المصممة للتحكم في هذا المتغير وتنظيمه. وهكذا، في نظام مغلق، يتم إجراء قياس ثابت للقيمة الخاضعة للرقابة، ومقارنتها بالقيمة المحددة ويتم ممارسة التأثير المناسب على العملية لجعل القيمة الخاضعة للرقابة متوافقة مع القيمة المحددة.

على سبيل المثال، يعتبر هذا النظام مناسبًا تمامًا لمراقبة المستوى المطلوب من السائل في الخزان والحفاظ عليه. يستشعر المزاح التغييرات في مستوى السائل. يقوم محول القياس بتحويل تغيرات المستوى إلى إشارة يرسلها إلى المنظم. والذي بدوره يقوم بمقارنة الإشارة المستقبلة مع المستوى المطلوب المحدد مسبقًا. بعد ذلك، يقوم المنظم بتوليد إشارة تصحيح وإرسالها إلى صمام التحكم، الذي يقوم بضبط تدفق المياه.

نظام التحكم الآلي ذو الحلقة المفتوحة

في نظام الحلقة المفتوحة، لا توجد سلسلة مغلقة من أدوات وأدوات القياس ومعالجة الإشارات من الإخراج إلى مدخلات العملية، ولا يعتمد تأثير وحدة التحكم على العملية على القيمة الناتجة للتحكم عامل. لا توجد مقارنة بين القيمة الحالية والقيمة المطلوبة لمتغير العملية ولا يتم إنشاء أي إجراء تصحيحي.

أحد الأمثلة على نظام التحكم ذو الحلقة المفتوحة هو غسيل السيارات الأوتوماتيكي. هذه عملية تكنولوجية لغسيل السيارات وجميع العمليات الضرورية محددة بوضوح. عندما تخرج السيارة من المغسلة فمن المفترض أن تكون نظيفة. إذا لم تكن السيارة نظيفة بما فيه الكفاية، فلن يكتشف النظام ذلك. لا يوجد أي عنصر هنا من شأنه أن يوفر معلومات حول هذا الأمر ويصحح العملية.

في التصنيع، تستخدم بعض أنظمة الحلقة المفتوحة أجهزة ضبط الوقت لضمان اكتمال سلسلة من العمليات المتسلسلة. قد يكون هذا النوع من التحكم في الحلقة المفتوحة مقبولاً إذا لم تكن العملية حرجة للغاية. ومع ذلك، إذا كانت العملية تتطلب التحقق من شروط معينة وإجراء التعديلات إذا لزم الأمر، فإن نظام الحلقة المفتوحة غير مقبول. في مثل هذه الحالات، فمن الضروري استخدام نظام مغلق.

طرق التحكم الآلي

يمكن بناء أنظمة التحكم الآلي باستخدام طريقتين أساسيتين للتحكم: التحكم في الحلقة المغلقة، والذي يعمل عن طريق تصحيح الانحرافات في متغير العملية بعد حدوثها؛ ومع عمل الاضطراب مما يمنع حدوث انحرافات في متغير العملية.

مراقبة ردود الفعل

التحكم في الحلقة المغلقة هو أسلوب للتحكم الآلي يتم فيه مقارنة القيمة المقاسة لمتغير العملية مع نقطة الالتقاط الخاصة به ويتم اتخاذ الإجراء لتصحيح أي انحراف للمتغير عن نقطة الضبط.

العيب الرئيسي لنظام التحكم في الحلقة المغلقة هو أنه لا يبدأ في تنظيم العملية حتى ينحرف متغير العملية المتحكم فيه عن قيمته المحددة.

يجب أن تتغير درجة الحرارة قبل أن يبدأ نظام التحكم في فتح أو إغلاق صمام التحكم على خط البخار. في معظم أنظمة التحكم، يكون هذا النوع من إجراءات التحكم مقبولاً وهو مدمج في تصميم النظام.

في بعض العمليات الصناعية، مثل تصنيع الأدوية، لا يمكن السماح لمتغير العملية بالانحراف عن القيمة المحددة. أي انحراف قد يؤدي إلى فقدان المنتج. وفي هذه الحالة، هناك حاجة إلى نظام تنظيمي يتوقع التغييرات في العملية. يتم توفير هذا النوع الاستباقي من التنظيم من خلال نظام تحكم يحركه الاضطراب.

السيطرة على الاضطراب

التحكم المبني على الاضطراب هو تحكم استباقي لأنه يتنبأ بالتغيير المتوقع في المتغير الذي يتم التحكم فيه ويتخذ الإجراء قبل حدوث هذا التغيير.

هذا هو الفرق الأساسي بين التحكم في الإزعاج والتحكم في ردود الفعل. تحاول حلقة التحكم في الاضطراب تحييد الاضطراب قبل أن يؤثر على المتغير المعالج، بينما تحاول حلقة التحكم في التغذية الراجعة معالجة الاضطراب بعد أن يؤثر على المتغير المعالج.

يتمتع نظام التحكم في الإزعاج بميزة واضحة مقارنة بنظام التحكم في ردود الفعل. عند التحكم عن طريق الاضطراب، في الحالة المثالية، لا تتغير قيمة المتغير المتحكم فيه، بل تظل عند قيمة الإعداد الخاص به. لكن التحكم اليدوي في الاضطراب يتطلب فهمًا أكثر تعقيدًا لتأثير الاضطراب على المتغير المتحكم فيه، بالإضافة إلى استخدام أدوات أكثر تعقيدًا ودقة.

من النادر العثور على نظام نقي للتحكم في الاضطرابات في النبات. عندما يتم استخدام نظام التحكم في الإزعاج، فإنه عادةً ما يتم دمجه مع نظام التحكم في التغذية الراجعة. ومع ذلك، فإن التحكم في الاضطراب مخصص فقط للعمليات الأكثر أهمية والتي تتطلب تحكمًا دقيقًا للغاية.

أنظمة التحكم أحادية الدائرة ومتعددة الدوائر

نظام التحكم ذو الحلقة الواحدة أو حلقة التحكم البسيطة هو نظام تحكم ذو حلقة واحدة، والذي يحتوي عادةً على عنصر استشعار أساسي واحد فقط ويوفر معالجة إشارة دخل واحدة فقط لوحدة التحكم.

تحتوي بعض أنظمة التحكم على عنصرين أساسيين أو أكثر وتعالج أكثر من إشارة دخل واحدة لكل وحدة تحكم. تسمى أنظمة التحكم الآلي هذه أنظمة التحكم "متعددة الحلقات".

تشمل المعلمات التكنولوجية الرئيسية الخاضعة للرقابة والتنظيم في العمليات التكنولوجية الكيميائية التدفق والمستوى والضغط ودرجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني ومؤشرات الجودة (التركيز والكثافة واللزوجة وما إلى ذلك).

تحدث الحاجة إلى تنظيم التدفق عند أتمتة أي عملية مستمرة تقريبًا.

يعد Flow ACS، المصمم لتحقيق الاستقرار في الاضطرابات في تدفقات المواد، جزءًا لا يتجزأ من أنظمة التشغيل الآلي ذات الحلقة المفتوحة للعمليات التكنولوجية. يوضح الشكل 3.4 رسمًا تخطيطيًا لجسم ما لتنظيم التدفق. عادةً ما يكون هذا الكائن عبارة عن قسم من خط الأنابيب بين نقطة قياس التدفق (على سبيل المثال، موقع تثبيت جهاز التقييد 1) والجسم التنظيمي 2. يتم تحديد طول هذا القسم من خلال قواعد تثبيت أجهزة الفتحة والهيئات المنظمة وعادة ما تكون عدة أمتار. يتم وصف ديناميكيات القناة "تدفق المادة عبر الصمام - تدفق المادة عبر مقياس التدفق" تقريبًا من خلال رابط غير دوري من الدرجة الأولى مع تأخير خالص. عادة ما يكون وقت التأخير النقي جزءًا من الثانية للغاز وبضع ثوانٍ للسائل؛ الثابت الزمني هو عدة ثوان.

نظرًا للقصور الذاتي المنخفض للكائن الخاضع للتنظيم، يتم فرض متطلبات خاصة على اختيار معدات التشغيل الآلي وطرق حساب ACP. على وجه الخصوص، في المنشآت الصناعية، يصبح القصور الذاتي لدوائر التحكم في التدفق وتنظيمه متناسبًا مع القصور الذاتي للكائن، ويجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند حساب أنظمة التحكم.

أرز. 3.4. رسم تخطيطي لكائن تنظيم التدفق: 1-مقياس التدفق؛ 2-صمام التحكم.

يتم تحديد اختيار قوانين التحكم من خلال الجودة المعتادة المطلوبة للعمليات العابرة. لتنظيم التدفق بدون خطأ ثابت في ASRs ذات الدائرة الواحدة، يتم استخدام وحدات تحكم PI. إذا كان تدفق ACP عبارة عن حلقة داخلية في نظام التحكم المتتالي، فيمكن تنفيذ التحكم في التدفق من خلال قانون التنظيم P. إذا كان هناك تداخل عالي التردد في إشارة التدفق، فإن استخدام منظمات ذات مكونات تفاضلية في قانون التحكم دون تجانس أولي للإشارة يمكن أن يؤدي إلى تشغيل غير مستقر للنظام. لذلك، في أنظمة التحكم في التدفق الصناعي، لا يوصى باستخدام وحدات التحكم PD أو PID.

تستخدم أنظمة التحكم في التدفق إحدى الطرق الثلاث لتغيير التدفق:

خنق تدفق المادة من خلال هيئة تنظيمية مثبتة على خط الأنابيب (صمام، بوابة، بوابة)؛

تغيير الضغط في خط الأنابيب باستخدام مصدر طاقة يمكن التحكم فيه (على سبيل المثال، تغيير سرعة محرك المضخة أو زاوية دوران شفرات المروحة)؛

تجاوز، أي. نقل المادة الزائدة من خط الأنابيب الرئيسي إلى الخط الالتفافي.

يتم التحكم في التدفق بعد مضخة الطرد المركزي بواسطة صمام تحكم مثبت على خط أنابيب التفريغ (الشكل 3.5، أ). إذا تم استخدام مضخة مكبس لضخ السائل، فإن استخدام مثل هذا ACP غير مقبول، لأنه أثناء تشغيل المنظم قد يغلق الصمام تمامًا، مما سيؤدي إلى تمزق خط الأنابيب (أو إلى الارتفاع إذا تم تثبيت الصمام على محور المضخة).

في هذه الحالة ل
في هذه الحالة، يمكن أن يكون مقياس التدفق بمثابة جهاز وزن يحدد كتلة المادة الموجودة على الحزام الناقل.

أرز. 3.6. مخططات تنظيم استهلاك المواد الصلبة السائبة:

أ - عن طريق تغيير درجة فتح صمام التحكم؛

ب-التغير في سرعة الناقل. 1- القبو.

2 - الناقل. 3 - منظم. 4 – صمام التحكم.

5- محرك كهربائي

يمكن تنظيم نسبة استهلاك مادتين وفقًا لأحد المخططات الثلاثة الموضحة أدناه.

1. مع إنتاجية إجمالية غير محددة، يمكن أن يتغير استهلاك مادة واحدة (الشكل 3.7، أ) G1، تسمى "الرائدة"، بشكل تعسفي؛ يتم توفير المادة الثانية بنسبة ثابتة g مع المادة الأولى، بحيث يكون معدل التدفق "المدفوع" يساوي gG1. في بعض الأحيان، بدلاً من منظم النسبة، يتم استخدام مرحل النسبة ومنظم تقليدي لمتغير واحد (الشكل 3.7 ب). يتم توفير إشارة الخرج للمرحل 6، التي تحدد معامل النسبة المحدد g، في شكل مهمة للمنظم 5، مما يضمن الحفاظ على معدل التدفق "التابع".

2. بالنسبة لمعدل التدفق "الرائد" المحدد، بالإضافة إلى نسبة ASR، يتم أيضًا استخدام ASR لمعدل التدفق "الرائد" (الشكل 3.7، ج). باستخدام هذا المخطط، إذا تغير هدف معدل تدفق G1، فإن معدل تدفق G2 سيتغير تلقائيًا (بنسبة معينة مع G1).

3. ASR لنسبة التدفق عبارة عن حلقة داخلية في نظام متتالي لتنظيم المعلمة التكنولوجية الثالثة g (على سبيل المثال، درجة الحرارة في الجهاز). في هذه الحالة، يتم تعيين معامل النسبة المعطاة بواسطة منظم خارجي اعتمادًا على هذه المعلمة، بحيث G2 = g(y) G1 (الشكل 3.7 د).

أرز. 3.7 مخططات تنظيم نسبة التكلفة:

أ، ب – مع حمولة إجمالية غير محددة؛ ج - عند حمولة إجمالية معينة؛ د - عند حمل إجمالي معين وتصحيح معامل النسبة وفقًا للمعلمة الثالثة؛ 1,2 - أجهزة قياس التدفق؛ 3 - منظم النسبة؛ 4.7 – صمامات التحكم.

5 - منظم التدفق. 6 - نسبة التتابع. 8 - منظم درجة الحرارة. 9- جهاز الحد

المعلمات التكنولوجية الرئيسية التي تميز العمليات التكنولوجية الكيميائية هي معدل التدفق والمستوى والضغط ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة، فضلا عن معايير الجودة: تركيز المنتج النهائي وخصائصه الفيزيائية والكيميائية (الكثافة واللزوجة والرطوبة، وما إلى ذلك).

التحكم في التدفق

عند تنظيم التدفق، من الضروري مراعاة بعض الميزات التي ليست عادة متأصلة في أنظمة تنظيم المعلمات التكنولوجية الأخرى. الميزة الأولى- القصور الذاتي الصغير (الذي لا يكاد يذكر عادة) للكائن الخاضع للتنظيم، وهو، كقاعدة عامة، جزء من خط الأنابيب بين محول القياس الأساسي لقياس التدفق والهيئة التنظيمية. بعد نقل قضيب التحكم إلى موضع جديد، يتم ضبط معدل التدفق الجديد في جزء من الثانية، أو في الحالات القصوى، في بضع ثوانٍ. وهذا يعني أن الخصائص الديناميكية للنظام يتم تحديدها بشكل أساسي من خلال القصور الذاتي لجهاز القياس ووحدة التحكم والمشغل وخط نقل الإشارة (خطوط النبض). الميزة الثانيةيتجلى في حقيقة أن الإشارة المقابلة لمعدل التدفق المقاس تحتوي دائمًا على تداخل يكون مستواه مرتفعًا. يرجع جزء من الضوضاء إلى التقلبات الفيزيائية في معدل التدفق، والتي يكون تواترها مرتفعًا جدًا بحيث لا يتوفر لدى النظام الوقت للرد عليها. إن وجود مكونات عالية التردد في إشارة تغيير التدفق هو نتيجة نبضات الضغط في خط الأنابيب والتي بدورها تكون نتيجة لتشغيل المضخات والضواغط وتقلبات التدفق العشوائية، على سبيل المثال، عند اختناق التدفق من خلال جهاز التقييد. لذلك، في حالة وجود ضوضاء، لتجنب تضخيم الاضطرابات العشوائية في النظام، يجب استخدام قيم صغيرة لكسب وحدة التحكم.

لنفكر في موضوع التحكم في التدفق - قسم خط الأنابيب 1, يقع بين موقع قياس التدفق (موقع تركيب محول القياس الأساسي، على سبيل المثال الحجاب الحاجز 2) والهيئة التنظيمية 3 (رسم بياني 1). يتم تحديد طول القسم المستقيم من خط الأنابيب من خلال قواعد تركيب أجهزة التقييد العادية والهيئات التنظيمية ويمكن أن يصل إلى عدة أمتار. ديناميات الكائن (خط الأنابيب) - القناة تدفق المادة من خلال صمام التحكم - تدفق المادة من خلال مقياس التدفق- يمكن تمثيله كرابط ثابت

أرز. 1. جزء من نظام التحكم في التدفق.

رقم الطلب الأول مع تأخير النقل. ثابت الوقت هو عدة ثوان. زمن تأخير نقل الغاز هو جزء من الثانية، أما السائل فهو عدة ثوان.

نظرًا لأن القصور الذاتي للكائن عند تنظيم معدل التدفق غير مهم، يتم فرض متطلبات متزايدة على اختيار وسائل وطرق التحكم الفني لحساب نظام التحكم الآلي.

يمكن اعتبار معظم محولات الطاقة الحديثة لقياس التدفق الأولي بمثابة روابط ثابتة من الدرجة صفر، والمشغل (المشغل مع المنظم) - كوصلة ثابتة من الدرجة الأولى مع ثابت زمني تفي بضع ثوان. لزيادة سرعة المحرك الهوائي، يتم استخدام أدوات تحديد المواقع. يتم تمثيل خطوط الاتصال الهوائية بوصلة ثابتة من الدرجة الأولى مع تأخير نقل (ثابت زمني تويتم تحديد وقت تأخير النقل حسب طول خط الاتصال ويصل إلى عدة ثوانٍ).

إذا كانت المسافات بين العناصر الوظيفية لنظام التحكم كبيرة، يتم تركيب مضخمات طاقة إضافية على طول الخط النبضي لزيادة سرعة النظام.

في أنظمة التحكم في التدفق، يتم استخدام طرق مختلفة لتغيير التدفق:

خانقتدفق المادة عبر هيئة تنظيمية (صمام، مخمد، بوابة، إلخ) مثبتة على خط الأنابيب؛

يتغيرالسرعة الزاوية لدوران عمود العمل للمضخة أو المروحة؛

تجاوزالتدفق (يشير التجاوز إلى نقل جزء من المادة من الخط الرئيسي إلى الخط الالتفافي).