Kademeli regülatör. Kontrol kiti kademeli regülatör E8.4401, KROMSCHRODER

Üretici garantisinin yalnızca kurulum ve devreye alma işleminin Protherm tesisi tarafından onaylanmış uzman bir kuruluşun çalışanı tarafından yapılması durumunda geçerli olduğunu lütfen unutmayın. Aynı zamanda, bir Protherm sertifikasının varlığı, uzman bir kuruluşun personelinin, faaliyet kapsamı ile ilgili olarak Rusya Federasyonu topraklarında yürürlükte olan yasal ve düzenleyici düzenlemelere uygun olarak ek sertifikasyon ihtiyacını ortadan kaldırmaz. bu organizasyon.

Protherm ekipmanının kurulduğu bölgedeki mevcut mevzuatın öngördüğü garanti yükümlülüklerinin yerine getirilmesi, cihazınızın satıcısı veya ona bağlı, Protherm ürünlerinin garantili ve garantisiz onarımlarını yapmak üzere özel bir anlaşma ile yetkilendirilmiş bir kuruluş tarafından gerçekleştirilir. . Onarımlar yetkili Protherm servis merkezi olan bir kuruluş tarafından da yapılabilir.

Protherm ekipmanlarının garantili veya garanti dışı onarımlarını gerçekleştiren firma, garanti süresi boyunca, üreticinin hatasından kaynaklanan, kendisi tarafından tespit edilen tüm eksiklikleri ücretsiz olarak giderecektir. Özel garanti koşulları ve garanti süresi, cihazın satışı ve devreye alınması sırasında belirlenir ve belgelenir. Ürün pasaportunun arka yüzünde yer alan garanti kartlarında cihazın seri numarası, satış markaları ve ilgili mühürler, satış tarihleri ​​ve satıcı imzasının yer aldığı “Satış Bilgileri” bölümünün doldurulması gerektiğine dikkat ediniz. .

Üretici garantisi, nakliye hasarları, nakliye ve depolama kurallarının ihlali, donma önleyici soğutucuların kullanılması, sertlik tuzları dahil her türlü kirlenme, suyun donması, niteliksiz kurulum ve/veya devreye alma, kullanım talimatlarına uyulmaması, ekipman ve aksesuarların kurulumu ve çalıştırılması ve üreticinin kontrolü dışındaki diğer nedenlerin yanı sıra cihazın kurulumu ve bakımı.

Belirlenen hizmet ömrü, devreye alma anından itibaren hesaplanır ve ilgili ürüne ekli belgelerde belirtilir.

Protherm fabrikası, bu ürün için herhangi bir yedek parçanın satın alınması olasılığını, üretimin durdurulmasından sonra en az 8 yıl süreyle garanti eder.

Üretici, Protherm ekipman ve aksesuarları için devreye alma tarihinden itibaren 2 yıllık, ancak son tüketiciye satış tarihinden itibaren 2,5 yılı aşmayan bir garanti süresi belirler.
Yedek parçaların garantisi, yedek parçaların Protherm sertifikalı uzman tarafından monte edilmesi koşuluyla perakende satış tarihinden itibaren 6 aydır.

Satış ve/veya devreye alma ile ilgili belgelerle teyit edilen bilgilerin kısmen veya tamamen bulunmaması durumunda, garanti süresi cihazın üretim tarihinden itibaren hesaplanır. Ürünün seri numarası, üretim tarihi hakkında bilgi içerir: 3 ve 4 sayıları - üretim yılı, 5 ve 6 sayıları - üretim yılının haftası.

Yetkili bir Protherm servis merkezi olan bir kuruluş, yetkili bir servis merkezindeki bir uzmanın üretici garantisini hariç tutan yukarıdaki nedenleri keşfetmesi durumunda, üçüncü bir tarafça görevlendirilen ekipmanın son tüketiciye garanti onarımını reddetme hakkına sahiptir.

Kademeli kontrol, bir kontrolörün çıkışının diğer kontrolörün ayar noktasını ayarlayacağı şekilde iki veya daha fazla kontrol döngüsünün bağlandığı kontroldür.

Yukarıdaki şekil, kademeli kontrol kavramını gösteren bir blok diyagramdır. Diyagramdaki bloklar aslında iki kontrol döngüsünün bileşenlerini temsil eder: A, E, F ve G kontrol elemanlarından oluşan ana döngü ve A, B, C kontrol elemanlarından oluşan yardımcı döngü. ve D. Ana döngü kontrol cihazının çıkışı, yardımcı kontrol döngüsü kontrol cihazı için referanstır (ayar noktası). Yardımcı devre kontrolörü, aktüatör için bir kontrol sinyali üretir.

Önemli gecikme özelliklerine (bir değişkendeki değişiklikleri yavaşlatan kapasitans veya direnç) sahip süreçler için, bir kademeli sistemin yardımcı kontrol döngüsü, süreçteki uyumsuzluğu daha erken tespit edebilir ve böylece uyumsuzluğu düzeltmek için gereken süreyi azaltabilir. Slave kontrol döngüsünün gecikmeyi “paylaştığını” ve bozulmanın süreç üzerindeki etkisini azalttığını söyleyebiliriz.

Kademeli kontrol sisteminde birden fazla birincil algılama elemanı kullanılır ve kontrolör (bağımlı kontrol döngüsünde) birden fazla giriş sinyali alır. Bu nedenle, kademeli kontrol sistemi çok döngülü bir kontrol sistemidir.

Kademeli kontrol sistemi örneği

Yukarıdaki örnekte, kademeli kontrol sistemi oluşturulurken kontrol döngüsü sonuçta öncü döngü olacaktır. Slave devresi daha sonra eklenecektir. Bu işlemin amacı, ısı değiştiricinin iç kısmından geçen, buharın geçtiği boruların etrafından akan suyun ısıtılmasıdır. Prosesin özelliklerinden biri de eşanjör gövdesinin büyük bir hacme sahip olması ve bol miktarda su içermesidir. Büyük miktarda su, büyük miktarda ısıyı tutmasına izin veren bir kapasiteye sahiptir. Bu, eşanjöre giren suyun sıcaklığının değişmesi durumunda, bu değişikliklerin eşanjör çıkışına uzun bir gecikmeyle yansıyacağı anlamına gelir. Gecikmenin nedeni kapasitenin büyük olmasıdır. Bu işlemin bir diğer özelliği ise buhar borularının, boruların içindeki buhardan boruların dışındaki suya ısı transferine karşı direnç göstermesidir. Bu, buhar akışındaki değişiklikler ile buna karşılık gelen su sıcaklığındaki değişiklikler arasında bir gecikme olacağı anlamına gelir. Bu gecikmenin nedeni dirençtir.

Bu kontrol döngüsündeki birincil eleman, ısı eşanjöründen çıkan suyun sıcaklığını kontrol eder. Çıkış suyu sıcaklığı değiştiyse, birincil elemandaki karşılık gelen fiziksel değişiklik, sıcaklık değerini kontrol cihazına gönderilen bir sinyale dönüştüren bir dönüştürücü tarafından ölçülür. Kontrolör sinyali ölçer, ayar noktasıyla karşılaştırır, farkı hesaplar ve ardından kontrol döngüsünün (regülatör) uç elemanı olan buhar hattındaki kontrol vanasını kontrol eden bir çıkış sinyali üretir. Buhar kontrol vanası, buhar akışını artırarak veya azaltarak su sıcaklığının ayar noktasına dönmesini sağlar. Ancak prosesin gecikme özelliği nedeniyle su sıcaklığındaki değişim yavaş olacak ve kontrol döngüsünün su sıcaklığının ne kadar değiştiğini okuyabilmesi uzun zaman alacaktır. O zamana kadar su sıcaklığında çok büyük değişiklikler meydana gelmiş olabilir. Sonuç olarak, kontrol döngüsü, ters yönde bir sapmaya (aşma) yol açabilecek aşırı güçlü bir kontrol eylemi üretecek ve yine sonucu "bekleyecektir". Bunun gibi yavaş bir tepki nedeniyle su sıcaklığı, ayar noktasına geri dönmeden önce uzun bir süre boyunca yukarı ve aşağı döngü yapabilir.

Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi sisteme ikinci bir kademeli kontrol döngüsü eklendiğinde kontrol sisteminin geçici tepkisi iyileştirilir. Eklenen döngü, kademeli kontrol bağımlı döngüsüdür.

Artık buhar akışı değiştiğinde, bu değişiklikler akış algılama elemanı (B) tarafından algılanacak ve yardımcı kontrol ünitesine (D) bir sinyal gönderen verici (C) tarafından ölçülecektir. Aynı zamanda ana kontrol döngüsündeki sıcaklık sensörü (E), ısı eşanjöründen çıkan suyun sıcaklığındaki herhangi bir değişikliği algılar. Bu değişiklikler, ana kontrolöre (G) bir sinyal gönderen bir ölçüm dönüştürücüsü (F) tarafından ölçülür. Bu kontrolör ölçüm, karşılaştırma, hesaplama fonksiyonlarını yerine getirir ve yardımcı kontrolöre (D) gönderilen bir çıkış sinyali üretir. Bu sinyal, yardımcı denetleyicinin ayar noktasını düzeltir. Yardımcı kontrolör daha sonra akış sensöründen (C) aldığı sinyali yeni ayar noktasıyla karşılaştırır, farkı hesaplar ve buhar akışını ayarlamak için kontrol vanasına (A) gönderilen bir düzeltme sinyali üretir.

Ana döngüye bir yardımcı kontrol döngüsünün eklendiği bir kontrol sisteminde, buhar akışındaki herhangi bir değişiklik, ek döngü tarafından anında algılanır. Buhar akışından kaynaklanan rahatsızlık su sıcaklığını etkilemeden önce gerekli ayarlamalar neredeyse anında yapılır. Isı eşanjöründen çıkan suyun sıcaklığında değişiklikler olması durumunda, algılama elemanı bu değişiklikleri algılar ve ana kontrol döngüsü, yardımcı kontrol döngüsündeki kontrol cihazının ayar noktasını ayarlar. Başka bir deyişle, istenen su sıcaklığına ulaşmak için buhar akışını ayarlamak amacıyla bir ayar noktası belirler veya yardımcı kontrol döngüsündeki regülatörü "kaydırır". Bununla birlikte, yardımcı döngü kontrol cihazının buhar akışındaki değişikliklere verdiği bu tepki, buhar akışından kaynaklanan bozuklukları telafi etmek için gereken süreyi azaltır.

Çıkış parametresi j'nin ölçülemeyen çeşitli bozulmalardan etkilendiği karmaşık nesnelerde kullanılır. Bu durumda ölçülebilen ara parametresi j1 olan bir nesne seçilir ve nesnenin düzenlenmesi buna dayanır. İlk kontrol döngüsünü elde ediyoruz. Bu kontrolör, j çıkış parametresini etkileyen karmaşık bir nesneye etki eden bazı bozulmaları hesaba katmaz. j parametresi kullanılarak ikinci kontrol döngüsü oluşturulur. İkinci devrenin regülatörü, birinci devrenin regülatörünün çalışmasını kontrol eder ve çalışmasını, j çıkış parametresi üzerindeki bozuklukların etkisini telafi edecek şekilde görevini değiştirir. Kademeli düzenlemenin anlamı budur (1. ve 2. düzenleme basamakları).

Pirinç. 5.18. Kazan tamburundaki su seviyesi kontrol sisteminin şeması:

N b – kazan tamburundaki su seviyesi; D pp – kızgın buhar tüketimi (l); K c – besleme suyu tüketimi (m hacim); ZD– işaretçiyi ayarla (seviye değerini ayarlar N b,0); WEC – su ekonomizeri; PP – kızdırıcı

Bunu, bozuklukları olan üç nesnenin sıralı bağlantısından oluşan karmaşık bir nesnenin kontrol diyagramında ele alalım (Şekil 5.19).

Ara parametre j1'in düzenleyicisi, onu sabit ve j 1.0'a eşit tutmaya çalışır. Bu 1. düzenleme kademesidir.

Bu kontrolör yalnızca l 1 bozulmasını hesaba katar. l 2 ve l 3 bozuklukları j çıkış parametresini etkileyecektir. Regülatör j (2. kontrol kademesi), değişken görev görevi aracılığıyla ( ZPZ) görevi ilk devreye ±Dj 1 miktarı kadar değiştirecektir. Bu görev ilavesini aldıktan sonra, kontrolör j1, j1 parametresini, l2 ve l3 bozukluklarının j çıkış parametresi üzerindeki etkisini telafi edecek şekilde değiştirecektir. Regülatör j (2. aşama) olduğu gibi, ilk regülatörün çalışmasını düzeltir (j 1'e göre), böylece düzeltici regülatör (CR) olarak adlandırılır.

Pirinç. 5.19. Kademeli kontrol şeması:

ZD- usta; ZPZ– değişken referans üreteci; KR – düzeltme regülatörü

Kademeli kontrolün bir örneği, ısı yükünün ortak bir buhar ana hattında çalışan birkaç kazan arasında dağıtılmasıdır (Şekil 5.20).

Pirinç. 5.20. Ortak bir buhar şebekesinde çalışan kazanların ısı yükünün düzenlenmesi: RSZ – sinyal çarpanını ayarlayın; GKR - ana düzeltici regülatör

İki kazan, buhar şebekesine akış hızlarıyla buhar sağlar D k1 ve D k2. Buhar ana hattından türbinlere buhar akar T 1 ; T 2 ve T 3 masraflarla birlikte D T1; D T2 ve D T3. Kazanlardan gelen ve ana hattan türbinlere giden buhar akışları arasında bir denge varsa, o zaman ana hattaki buhar basıncı R m değişmeyecek ( R m,0).

Türbinler daha fazla veya daha az buhar tüketmeye başlarsa, buharın ana hatta girişi ile ana hattan akışı arasındaki denge bozulur ve basınç R m'nin düzenlenmesi gerekiyor. Bu sistemdeki ara nesneler kazanlardır İLE 1 ve İLE 2 ve ara parametreler kazanların termal yükleridir D q 1 ve D q2. Onlara dayanarak bir termal yük regülatörü inşa edilmiştir ( RTN), yakıt (gaz) tedarikini kontrol eder. Bu ilk düzenleyici kademedir.

Regülatörler termal yükleri sabit tutar D q 1.0 ve D q 2.0 ve dolayısıyla buhar tüketimi D k1 ve D k2. Hattaki basınç ise R m değişmeye başlar (j parametresi), basınç regülatörü devreye girer R m (bu 2. kademedir), basınç sapmasına bağlı olarak ±D R m =( R M - R m,0) çıkışta ve referans sinyal çarpanı ( RSZ) kazan ısı yükü regülatörlerinin çalışmasını kontrol eder ( RTN), görevi ±D değerine göre değiştirmek D Q. Bu sinyale uygun olarak PTH regülatörleri kazanlara giden yakıt beslemesini ve dolayısıyla buhar tüketimi üretimini değiştirir. D k1 ve D k2 hattaki basıncı yeniden sağlayacak şekilde R M.

Bu kontrol yöntemlerinin istenilen sonuçları vermemesi durumunda bozucu etkilerin sınırlandırılmasına giderler.

Kademeli sistemler, en tehlikeli bozulmalarla ilgili olarak daha az eylemsiz bir ara koordinat seçmek ve bunun için ana çıkışla aynı düzenleyici eylemi kullanmak mümkünse, kontrol kanalı boyunca büyük bir atalete sahip nesneleri otomatikleştirmek için kullanılır. nesnenin.

Bu durumda, kontrol sistemi (Şekil 19) iki regülatör içerir - ana (harici) regülatör R nesnenin ana çıktısını stabilize etmeye hizmet eder sen, ve yardımcı (dahili) regülatör R 1, yardımcı koordinatı düzenlemek için tasarlanmıştır en 1 .Yardımcı kontrolörün hedefi ana kontrolörün çıkış sinyalidir.

Düzenleyici kanunların seçimi, düzenleyicilerin amacına göre belirlenir:

Ana çıkış koordinatını statik bir hata olmadan belirli bir değerde tutmak için, ana denetleyicinin kontrol yasasının bir integral bileşeni içermesi gerekir;

Yardımcı regülatörün hızlı tepki vermesi gerekir, böylece herhangi bir kontrol kanununa sahip olabilir.

Tek devreli ve kademeli ASR'lerin karşılaştırılması, kademeli bir ASR'deki iç döngünün daha yüksek hızı nedeniyle, özellikle kontrol kanalından gelen bozulmalar telafi edilirken geçici sürecin kalitesinin arttığını göstermektedir. Prosesin şartlarına göre yardımcı değişkene bir sınırlama getirilmişse (örneğin, sıcaklığın izin verilen maksimum değeri aşmaması veya akış hızı oranının belirli sınırlar içinde olması), o zaman yardımcı değişkene de bir sınırlama getirilmelidir. yardımcı kontrolörün görevi olan ana kontrolörün çıkış sinyali. Bunu yapmak için regülatörlerin arasına doygunluklu amplifikatör bölümü özelliklerine sahip bir cihaz monte edilir.

Pirinç. 19. Kademeli otomatik kontrol sisteminin blok şeması:

K, K 1 – ana ve yardımcı kanallar en 1 nesnenin kontrollü miktarları; R, R 1 – ana ve yardımcı regülatörler; х Р, х Р1 – düzenleyicilerin düzenleyici etkileri R Ve R 1; ε, ε 1 - kontrollü büyüklüklerin mevcut ve ayarlanan değerleri arasındaki tutarsızlıkların büyüklüğü en Ve en 1 ; en 0 – ana denetleyiciye görev R

Termal teknoloji tesislerinin kademeli otomatik kontrol sistemleri örnekleri. İncirde. Şekil 20, yardımcı devrenin ısıtma buharı akışı ASR olduğu, ısı eşanjörünün çıkışındaki sıvının sıcaklığını stabilize etmek için bir kademeli sistemin bir örneğini göstermektedir. Buhar basıncında bir bozukluk olduğunda regülatör 1, kontrol vanasının açılma derecesini belirlenen akış hızını koruyacak şekilde değiştirir. Cihazdaki termal denge bozulursa (örneğin giriş sıcaklığının veya sıvı akış hızının değişmesi, buhar entalpisi, çevreye ısı kaybı nedeniyle), çıkış sıcaklığının ayarlanan değerden sapmasına yol açarsa, sıcaklık kontrolörü 2, ayarı buhar akış kontrolörü 1'e göre ayarlar.

Termal teknolojik süreçlerde, genellikle ana ve yardımcı koordinatlar aynı fiziksel yapıya sahiptir ve aynı teknolojik parametrenin sistemin farklı noktalarındaki değerlerini karakterize eder (Şekil 21).

Şekil 20. Görevin buhar akış regülatörüne göre düzeltilmesiyle kademeli sıcaklık kontrol sistemi (madde 1)

Pirinç. 21. Bir ara noktada yardımcı koordinatın ölçümü ile kademeli ASR'nin blok diyagramı

İncirde. Şekil 22, bir reaksiyon karışımı ısıtıcısı (2) ve reaktör (1) ile reaktördeki bir sıcaklık stabilizasyon sistemini içeren proses akış diyagramının bir parçasını göstermektedir.

Buhar akışı üzerindeki kontrol etkisi, ısı eşanjörünün girişine sağlanır. İki cihaz ve boru hattını içeren kontrol kanalı, yüksek atalete sahip karmaşık bir dinamik sistemdir. Nesne, sistemin farklı noktalarına gelen bir dizi bozulmadan etkilenir: buhar basıncı ve entalpi, reaksiyon karışımının sıcaklığı ve akış hızı, reaktördeki ısı kaybı vb. Kontrol sisteminin hızını arttırmak için ACS'yi kademelendirin. Ana kontrol edilen değişkenin reaktör içindeki sıcaklık olduğu ve ısı eşanjörü ile reaktör arasındaki karışımın sıcaklığının yardımcı olarak seçildiği bir sistem kullanılır.

Pirinç. 22. Isı eşanjörünün çıkışındaki (madde 2) sıcaklık kontrol cihazı ayarının (madde 3) düzeltilmesiyle reaktördeki (madde 1) kademeli sıcaklık kontrol sistemi (madde 4)

Kademeli ASR'nin hesaplanması. Kademeli ASR'nin hesaplanması, ana ve yardımcı kanallar boyunca nesnenin belirli dinamik özelliklerine göre ana ve yardımcı regülatörlerin ayarlarının belirlenmesini içerir. Ana ve yardımcı regülatörlerin ayarları birbirine bağlı olduğundan iterasyon yöntemi kullanılarak hesaplanır.

Her yineleme adımında, kontrolörlerden birinin koşullu olarak eşdeğer bir nesneye başvurduğu azaltılmış tek döngülü ASR hesaplanır. Şekildeki blok diyagramlardan da görülebileceği gibi. Şekil 23'te, ana regülatörün eşdeğer nesnesi (Şekil 23, a), kapalı bir yardımcı devrenin ve ana kontrol kanalının seri bağlantısıdır; transfer fonksiyonu eşittir

(93)

Pirinç. 23. Ana (a) ve yardımcı (b) regülatöre sahip eşdeğer bir tek devreli kontrol sisteminin blok diyagramları: üstte - eşdeğer bir tek devre şeması; aşağıda - kademeli ACP'nin tek devreye dönüştürülmesi

Yardımcı kontrolör 2'nin (Şekil 23) eşdeğer nesnesi, yardımcı kanalın ve ana açık döngü sisteminin paralel bağlantısıdır. Transfer fonksiyonu şu şekildedir:

(p)=W 1 (p) – W(p)R(p).(94)

Hesaplama ana regülatörle başlar. Yöntem, yardımcı kanalın ataletinin ana kanaldan çok daha az olduğu durumlarda kullanılır. İlk adımda, ana devrenin çalışma frekansının ( ω p) yardımcıdan çok daha az ( ω p1) ve ω=ω р

. (95)

. (96)

Böylece, ilk yaklaşım olarak ayarlar S 0 ana regülatör 1 bağlı değildir R1(p) ve şurada bulunurlar B e °(p).

İkinci adımda transfer fonksiyonu ile eşdeğer nesne (1) için yardımcı kontrolörün ayarları hesaplanır. W 1 e (p), yerine koydukları yer R(p,S°).

Kombine ACP

Kombine otomatik kontrol sistemleri, önemli ölçüde kontrollü bozulmalara maruz kalan nesnelerin otomasyonunda kullanılır. Sistemler birleşik olarak adlandırılır çünkü yapılarında iki düzenleme ilkesi kullanılır: "sapma yoluyla" (Polzunov ilkesi) ve "bozulma yoluyla" (Poncelet ilkesi). Polzunov prensibine göre inşa edilen sistemler negatif geri beslemeye sahiptir ve kapalı bir döngüde çalışır. Bozucu (Poncelet) sistemler geri bildirime sahip değildir ve açık döngüde çalışır.

Şekil 2'de gösterilen blok şemalarla birleşik otomatik kontrol sistemleri oluşturmanın iki yolu vardır. 24 ve 25. Bu blok şemalardan görülebileceği gibi, her iki sistemin de ortak özellikleri vardır: nesnenin çıkış koordinatı üzerinde iki etki kanalının varlığı ve iki kontrol döngüsünün kullanımı - kapalı (regülatör 1 aracılığıyla) ) ve açın (dengeleyici 2 aracılığıyla) ). Tek fark, ikinci durumda kompansatörden gelen düzeltici darbenin nesnenin girişine değil regülatör girişine sağlanmasıdır.

Pirinç. 24. Bir kompansatörün çıkışını bir nesnenin girişine bağlarken birleşik ASR'nin blok diyagramları: a – orijinal diyagram; b – dönüştürülmüş diyagram; 1 – regülatör; 2 – kompansatör

Pirinç. 25. Kompansatör çıkışını regülatör girişine bağlarken kombine ASR'nin blok şemaları: a – orijinal devre; b – dönüştürülmüş diyagram; 1 – regülatör; 2 – kompansatör

En güçlü bozulma için düzeltici bir darbenin uygulanması, bu etkiyi değiştirme yasasını oluşturan dinamik cihazın doğru seçilmesi ve hesaplanması koşuluyla, dinamik kontrol hatasını önemli ölçüde azaltabilir.

Bu tür sistemleri hesaplamanın temeli değişmezlik ilkesi: sistemin çıkış koordinatının belirtilen değerden sapması, herhangi bir tahrik edici veya rahatsız edici etki altında aynı şekilde sıfıra eşit olmalıdır.

Değişmezlik ilkesini yerine getirmek için iki koşul gereklidir: tüm rahatsız edici etkilerin ideal şekilde dengelenmesi ve görev sinyalinin ideal şekilde yeniden üretilmesi. Gerçek kontrol sistemlerinde mutlak değişmezliğe ulaşmanın pratikte imkansız olduğu açıktır. Genellikle en tehlikeli rahatsızlıklara göre kısmi değişmezlikle sınırlıdırlar. Açık döngü ve birleşik kontrol sistemlerinin tek bir rahatsız edici etkiye göre değişmezlik durumunu ele alalım.

Açık döngü ve birleşik ASR için değişmezlik koşulu. Açık döngü sisteminin değişmezlik koşulunu ele alalım (Şekil 26): y(t)= 0.

Pirinç. 26. Açık çevrim otomatik kontrol sisteminin blok şeması

Laplace görsellerine geçiyoruz X B (r) Ve Y(p) sinyaller xV(t) Ve YT), Nesnenin bozucu kanallar boyunca transfer fonksiyonlarını hesaba katarak bu koşulu yeniden yazalım. Dünya Bankası(p) ve düzenleme W P (p) ve kompansatör RK(p):

Y(p) = XB(p)0. (97)

Rahatsızlık durumunda[ ] değişmezlik koşulu (97) şu durumda sağlanır:

W B (p) + R k (p)W P (p)=0,(98)

R k () = -WВ ()/WР ().(99)

Bu nedenle, kontrol sisteminin herhangi bir bozulmaya göre değişmezliğini sağlamak için, transfer fonksiyonu, nesnenin aktarım fonksiyonlarının bozulma ve kontrol kanalları boyunca alınan oranına eşit olan bir dinamik kompansatörün kurulması gerekir. ters işaretle.

Birleşik ASR'ler için değişmezlik koşullarını türetelim. Kompansatörden gelen sinyalin nesnenin girişine uygulandığı durumda (bkz. Şekil 24, a), birleşik ASR'nin blok şeması, açık döngü sisteminin ve kapalı döngünün seri bağlantısına dönüştürülür ( bkz. Şekil 24, b), transfer fonksiyonları sırasıyla eşittir:

.

Bu durumda değişmezlik koşulu (97) şu şekilde yazılır:

Eğer XB(p)0 ve WZS(p), aşağıdaki koşulun karşılanması gerekir:

onlar. değişmezlik durumu.

Birleşik bir kontrol sistemi kullanıldığında (bkz. Şekil 25, a), değişmezlik koşullarının türetilmesi ilişkilere yol açar ( bkz. Şekil 25, b):

(101)

Eğer XB(p)0 Ve WZS(r), o zaman aşağıdaki koşulun karşılanması gerekir:

R ila (p) = -WB (p) /.(103)

Böylece kompansatörün çıkışını kontrolörün girişine bağlarken, kompansatörün değişmezlik koşulundan elde edilen transfer fonksiyonu sadece nesnenin değil aynı zamanda kontrolörün özelliklerine de bağlı olacaktır.

Değişmez ASR'lerin fiziksel gerçekleştirilebilirliği için koşullar. Değişmez kontrol sistemlerini oluştururken ortaya çıkan temel sorunlardan biri bunların fiziksel olarak gerçekleştirilebilirliğidir. (99) veya (103) koşullarını karşılayan bir kompansatörün fizibilitesi.

Yapısı verilen ve yalnızca ayarlarının hesaplanması gereken geleneksel endüstriyel regülatörlerin aksine, dinamik kompansatörün yapısı tamamen nesnenin dinamik özelliklerinin bozulma ve kontrol kanalları boyunca oranı ile belirlenir ve ortaya çıkabilir çok karmaşık olması ve bu özelliklerin oranı uygun değilse fiziksel olarak imkansızdır.

“İdeal” telafi ediciler iki durumda fiziksel olarak gerçekleştirilemez:

Kontrol kanalı boyunca saf gecikme süresi, bozucu kanal boyunca geçen süreden daha büyükse. Bu durumda ideal kompansatörün bir öncü bağlantı içermesi gerekir, çünkü:

(104)

, (105)

daha sonra (99) dikkate alınarak:

(106)

Dengeleyici transfer fonksiyonunda paydaki polinomun derecesi paydadaki polinomun derecesinden büyükse. Bu durumda kompansatörün ideal farklılaştırıcı bağlantılar içermesi gerekir. Bu sonuç, bozucu ve kontrol kanallarını tanımlayan diferansiyel denklemlerin mertebelerinin belirli bir oranı için elde edilir. İzin vermek

W В (р) = В в (Р)/ Ve Wp(p)= р(Р)/,(107)

Nerede (P), A B (p), VP (p), A P (p)'de B- derece polinomları t V, n B, mP Ve np buna göre.

mK = mB + np; n k = n in + m r.

Dolayısıyla, değişmez bir ASR'nin fiziksel olarak gerçekleştirilebilirliğinin koşulu, aşağıdaki ilişkilerin karşılanmasıdır:

τ in ≥ τ р ve m B + n p ≤ n in + m р.(108)

Örnek. Ekzotermik reaksiyonun meydana geldiği, karıştırma cihazı bulunan bir kimyasal reaktördeki sıcaklık kontrol sistemini ele alalım (Şekil 27).

Pirinç. 27. Karıştırma cihazlı bir kimyasal reaktörün şematik diyagramı: 1 – sıcaklık ölçer; 2 – kontrol vanası; 3 – akış ölçer

Ana bozucu kanalın - "reaksiyon karışımının akış hızı - reaktördeki sıcaklık" - birinci dereceden iki periyodik olmayan bağlantıyla ve kontrol kanalı - "soğutucunun akış hızı - reaktördeki sıcaklık" - ile yaklaşık olarak belirlenmesine izin verin. birinci dereceden üç aperiyodik bağlantı:

, (109)

, (110)

Nerede T 1 , T 2 , T 3 – reaktörün ana termal tanklarının, termometrenin ve soğutma ceketinin en büyük zaman sabitleri.

İfade (99) ile tutarlı bir değişmez kontrol sistemi oluşturmak için, transfer fonksiyonuna sahip bir dengeleyicinin dahil edilmesi gerekir:

, (111)

bu fiziksel olarak gerçekleştirilemez, çünkü bu durumda koşul ihlal edilir ve kompanzatörün ideal bir farklılaştırıcı bağlantı içermesi gerekir.

Egzersiz yapmak

Örneğe uygun olarak, bir arıtma tesisi için bir kontrol sistemi geliştirin. Hesaplamak , .

İlk veri.

1. Damıtma ünitesinin şeması (Şek. 28). Kurulum bir damıtma kolonundan oluşur İLE, ilk karışımın ısıtılması için ısı eşanjörü T-1, kazan T-2, kondansatör T-3 ve geri akış tankı e.

Sütun ikili karışımı ayırır. Ayrılan bileşenlerin kaynama noktaları, kolonun az sayıda plakaya ve küçük bir yüksekliğe sahip olmasının bir sonucu olarak önemli ölçüde farklılık gösterir. Rahatsız edici ve kontrol edici etkilerin iletim kanalları boyunca gecikmeler ve atalet nispeten küçüktür. Prosesin kontrol edilen (düzenlenen) ana miktarları, yani damıtma ürününün bileşimleri (sıcaklıkları) ile alt ürün arasında güçlü iç çapraz bağlantılar vardır.

Damıtma kolonunun tepesinden çıkan buhar akışı, T-3 ısı eşanjörünün çalışma koşulları altında inert gazlara yoğunlaşmayan bileşenler içerir. Üfleme için sulama tankından (yakıt şebekesine) boşaltılırlar.

Tesisatın çalışma modu büyük ve sık aralıklarla bozulmalara maruz kalır: akış açısından F ve kompozisyon XFİşlenmemiş içerikler; T-I ısı eşanjörüne ve T-2 kazanına sağlanan ısıtma maddesinin basıncı (akış) ile; T-3 kondansatörüne sağlanan soğutucu akışkanın basıncına (akışına) göre.

Düzeltme sürecinin "anahtar" kontrolleri, kolona geri akış besleme hattındaki düzenleyici kurumlardır. İLE ve T-2 kazanına ısıtma maddesi besleme hatları.

Pirinç. 28. Bir arıtma tesisinin şeması

2. Nesnenin dinamik parametreleri ayarlanır: (zaman sabitleri T; τ gecikmeleri; iletim katsayısı İLE v) kanallar aracılığıyla:

A. “P01 regülatörünün pozisyonundaki değişiklik – hammadde tüketimi F» (XR 1 F);

B. “P02 regülatörünün pozisyonundaki değişiklik – ısıtma maddesi tüketimi F 1 " (XR 2 F 1 );

B*. “P02 regülatörünün pozisyonundaki değişiklik - hammadde sıcaklığı θ F T-1'den sonra" (XR 2 θ F);

V. “düzenleyici kurum P03'ün konumundaki değişiklik - damıtma ürününün bileşimi X D» (XR 3 XD);

d. “P04 regülatörünün pozisyonundaki değişiklik - basınç R sütununda" (XR 4 P);

d. “P05 regülatörünün pozisyonundaki değişiklik - sütun küpündeki seviye” (XR 5 L);

e. “düzenleyici kurumun pozisyonundaki değişiklik P02 * - hammadde sıcaklığı θ F T-1'den sonra" (XR 2* θ F);

Ve. “düzenleyici kurumun pozisyonundaki değişiklik P04 * - basınç P sütununda" (XR 4* R);

H. “P06 regülatörünün pozisyonundaki değişiklik - sütunun altındaki sıcaklık” (XR 6 θ İLE);

z*. “PO6 düzenleyici gövdesinin konumundaki değişiklik - kolonun tepesinde sıcaklık θ B” (XR 6 θ B);

Ve. “düzenleyici gövdenin pozisyonundaki değişiklik ROZ - sıcaklık θ B sütunun en üstünde" ( X P3 θ B);

Ve * . “düzenleyici kurumun pozisyonundaki değişiklik ROZ - sıcaklıkθ İLE sütunun alt kısmı" (XR 3 θ İLE).

3. Nesneye etki eden bozulmaların büyüklükleri, düzenleyici kurumun darbesinin %'si olarak ifade edilerek belirtilir:

bir kanal XR 1 F(hammadde tüketimine göre F);

b) kanallar XR 2 F 1 , X Р2 θ F(Isıtma maddesi basıncıyla P 1 ve ısı içeriği Q 1);

c) kanal XR 3 X D(hammaddelerin bileşimine göre XF);

d) kanal X P4 P(basınçla R T-3 kondansatörüne 2 soğutucu verilir);

d) kanal XR 5 L(ısı içeriğine göre Q Kazan T-2'ye 2 ısıtma maddesi verilir.

4. Düzenleme sürecinin kalitesine ilişkin gereklilikler belirtilmiştir (dinamik hata Maksimum X, düzenleme süresi tP, geçici süreçlerin zayıflama derecesi ψ , Statik kontrol hatası X santimetre).

Görevin 2. maddesi (öğeler a - d), 3. madde ve 4. maddeye ilişkin başlangıç ​​verileri tabloda verilmiştir. 9, a 2 (f, g, h, i) noktaları için - tabloda. 10 başlangıç ​​verisi.

Tablo 9. Düzenleme süreci için nesnenin dinamik parametreleri ve kalite gereksinimleri

Tablo 10. Düzenleme süreci için nesnenin dinamik parametreleri ve kalite gereksinimleri

Kontrol soruları

1. Proses kontrol şemalarında otomatik kontrol sistemlerini kademeli olarak kullanın. Yapım ve çalışma prensipleri. Endüstri ve enerjideki kademeli otomatik kontrol sistemleri örnekleri.

2. Proses kontrol şemalarında birleşik otomatik kontrol sistemleri. Yapım ve işletme ilkeleri. Fiziksel fizibilite koşulları. Endüstri ve enerjideki birleşik otomatik kontrol sistemleri örnekleri.

UYGULAMA No. 8 (2 saat)

Derste ele alınan konular:

1. Kademeli ACS'de eşdeğer nesne nedir?

2. Kademeli otomatik kontrol sistemlerinin etkinliğinin açıklanması.

3. Kademeli ASR'leri hesaplama yöntemleri.

4. Türev bazında ek darbe ile ASR'nin hesaplanması.

Kademeli kontrol sistemleri, kontrolörlerden birinin çıkış sinyalinin diğerine görev olarak gönderildiği sistemlerdir. Nesnenin ana ve yardımcı parametreleri sırasıyla bu kontrolörlere giriş sinyalleri şeklinde sağlanır. Bu durumda yalnızca ana regülatörün bağımsız ayarı vardır. Yardımcı kontrolörün çıkış sinyali, nesne üzerinde düzenleyici bir etki olarak sağlanır. Tipik olarak, nesnenin yüksek hızlı kısmı ve yardımcı regülatör tarafından oluşturulan bir yardımcı kapalı kontrol döngüsü, ana kontrol döngüsünün içinde bulunur. Şekil 1.8.1, kademeli kontrol sisteminin diyagramını göstermektedir. Kademeli kontrol sistemleri şunları sağlar:

1) yardımcı kontrol döngüsünü etkileyen bozuklukların hızlı bir şekilde telafi edilmesi, bunun sonucunda bu bozulmalar ana parametrenin ayarlanan değerden sapmasına neden olmaz;

1 – ana regülatör; 2 – yardımcı regülatör; 3, 4 – nesnenin hızlı ve yavaş hareket eden kısımları

Şekil 1 - Kademeli kontrol şeması

2) ana döngünün performansını artıran bir yardımcı kontrol döngüsünün oluşması nedeniyle nesnenin yüksek hızlı kısmındaki faz kaymasında önemli bir azalma;

3) yardımcı kontrol döngüsünün iletim katsayısını değiştirerek nesnenin yüksek hızlı kısmının iletim katsayısındaki değişikliklerin telafisi;

4) nesneye gerekli madde veya enerji tedariki

Bu nedenle, kontrollü parametrenin belirli bir değerde yüksek bir doğrulukla tutulmasının gerekli olduğu durumlarda ve ayrıca nesnenin çok büyük bir gecikmesi olduğunda kademeli kontrol sistemlerinin kullanılması tavsiye edilir. Yardımcı kontrol döngüsü, örneğin kendi gecikmesinin üstesinden gelmek amacıyla nesnenin entegre elemanının etrafında kapatılabilir. Akış, yardımcı değişken olarak kullanılabilir, çünkü bu parametrenin kontrol döngüsünün hızı nedeniyle, kontrol edilen ana değişkenin önemli sapmaları önlenir.

Kademeli bir kontrol sistemi oluşturmak için öncelikle kabul edilebilir bir ara değişkenin tanımlanması gerekir ki bu bazı durumlarda oldukça zordur.

Kademeli akış kontrol sistemleri, bir nesnenin içine veya dışına sürekli olarak bir madde sağlamak için kullanılır. Tipik olarak akış kontrolü, valfe sağlanan hava basıncının doğrusal olmayan bir karakteristikle değiştirilmesiyle gerçekleştirilir. Bu durumda, parametrenin mevcut değerinin ölçümü değişken basınç farkı yöntemiyle (sensörün çıkış sinyalinin akış hızına doğrusal olmayan şekilde bağlı olduğu) yapılırsa, o zaman her iki doğrusal olmama durumu birbirini telafi eder.

Isı değişimini veya karıştırma işlemlerini kontrol etmek için yardımcı devrede değişken basınç farkı yönteminin kullanılması ek zorluklara yol açabilir. Nesnenin kontrol edilen parametresinin akış hızına göre doğrusal olduğunu varsayalım. Ana regülatörün çıkış sinyali, doğrudan akış hızının karesiyle değişen basınç düşüşüyle ​​orantılıdır. Sonuç olarak döngü kazancı akış hızıyla ters orantılı olarak değişecektir. Ancak birçok sürecin devreye alma sırasında düzenlenmesi gerekir; Ayrıca bir tesiste düşük akış hızlarını uzun süre korumak çoğu zaman gereklidir ki bu da oldukça zordur. Ana regülatör manuel kontrole geçirilmezse, kontrol döngüsünde sıfır akış hızına yakın sönümsüz salınımlar meydana gelecektir. Bunun olmasını önlemek için, yardımcı devreyi doğrusallaştırmak amacıyla akış ölçüm hattına karekök çıkarmaya yönelik bir cihazın dahil edilmesi tavsiye edilir.

Akış kontrol döngüsünün salınım periyodu genellikle birkaç saniyedir. Bu nedenle, ısı transferini veya karıştırma işlemlerini düzenlerken kademeli şemalarda akış hızı ana parametre olarak kullanılmaz.

Kaynayan sıvıların veya yoğunlaşan buharların seviyesini düzenlerken, akış düzeltmeli kademeli kontrol sistemleri kullanılır. Bu tür sistemlerde ana devrenin doğal salınım periyodu, akış kontrol devresinin salınım periyodundan daha büyüktür.

Kademeli sıcaklık kontrol sistemleri oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Kimyasal reaksiyonlar gerçekleştirirken, yüksek kalite kontrolü elde etmek için, reaktör sıcaklık kontrol cihazının çıkış sinyali genellikle soğutucu sıcaklık kontrol cihazının ayar odasına, yani reaktör sıcaklığına dayalı olarak soğutucu sıcaklığının kademeli kontrol devresine gönderilir. kullanıldı. Isı alışverişinin yoğunluğu, reaksiyona giren maddeler ile soğutucu arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır, dolayısıyla soğutucu sıcaklığının mevcut değeri prosesi etkiler.

Kontrol sisteminin çalışması, yardımcı kontrol döngüsünün doğrusal olmamasından ve faz kaymalarından etkilenir. Böyle bir sistemde yardımcı sıcaklık kontrol cihazının oransal aralığı genellikle %25'i aşmadığından, bu kontrol cihazının astatik bileşeninin etkisi ihmal edilebilir.

Soğutucu akışkan sıcaklığının hafif bir şekilde aşılmasının sistemin çalışması üzerinde büyük bir etkisi yoktur, çünkü astatik bileşen her zaman ana devrede görev yapar. Yardımcı devrede astatik bir bileşenin varlığı, sıcaklık değişim hızını yalnızca çok az azaltacaktır. Bir kesikli reaktörde soğutucu sıcaklığı düzenlenirken astatik bileşen kullanılmaz. Tipik olarak, kademeli kontrol sistemlerini tasarlarken asıl görev, ana ve yardımcı sıcaklık kontrol döngülerinin doğal salınım periyotlarının oranını belirlemektir. Her iki devrede de aynı ölçüm yöntemi kullanılırsa devrelerin doğal salınım periyotları arasındaki ilişki doğrusal olur ve dolayısıyla ana devrenin iletim katsayısı sabit olur.

Kademeli ASR'nin hesaplanması, ana ve yardımcı kanallar boyunca nesnenin belirli dinamik özelliklerine göre ana ve yardımcı regülatörlerin ayarlarının belirlenmesini içerir. Ana ve yardımcı regülatörlerin ayarları birbirine bağlı olduğundan iterasyon yöntemi kullanılarak hesaplanır.

Her yineleme adımında, kontrolörlerden birinin koşullu olarak eşdeğer bir nesneye başvurduğu azaltılmış tek döngülü ASR hesaplanır.

Ana regülatörün eşdeğer nesnesi, kapalı bir yardımcı döngünün ve bir ana kontrol kanalının seri bağlantısıdır.

W E (p) = [- R 1 (p) / 1 – W(p)*R 1 (p) ]* W(p), (1)

burada R1(p) yardımcı kontrolörün transfer fonksiyonudur,

W(p) = W 1 (p) * W 2 (p) – nesnenin transfer fonksiyonu

Yardımcı denetleyicinin eşdeğer nesnesi, yardımcı kanalın ve ana açık çevrim sisteminin paralel bağlantısıdır.

W E 1 (p) = W 1 (p) – W(p)*R (p), (2)

burada R(p) ana kontrolörün transfer fonksiyonudur

İlk yineleme adımına bağlı olarak, kademeli ACP'leri hesaplamak için iki yöntem ayırt edilir.

1. yöntem. Hesaplama ana regülatörle başlar. Yöntem, yardımcı kanalın ataletinin ana kanaldan çok daha az olduğu durumlarda kullanılır. İlk adımda ana devrenin çalışma frekansının yardımcı devreye göre çok daha düşük olduğu varsayımı yapılır. Ve daha sonra:

W E (p) = W 2 (p). (3)

İkinci adımda eşdeğer nesneye ait yardımcı denetleyicinin ayarları hesaplanır.

Yaklaşık hesaplamalarda ilk iki adım sınırlıdır. Hassas hesaplamalar için ardışık iki yinelemede bulunan kontrolör ayarları belirlenen doğrulukla örtüşene kadar işlemlere devam edilir.

2. yöntem. Hesaplama yardımcı regülatörle başlar. İlk adım, harici regülatörün devre dışı bırakıldığını varsayar. Böylece, ilk yaklaşım olarak, yardımcı regülatörün ayarları, yardımcı kontrol kanalı için tek devreli bir ACP kullanılarak aşağıdaki ifadeden bulunur:

W E 1 (p) = W 1 (p). (4)

İkinci adımda, eşdeğer nesnenin transfer fonksiyonu kullanılarak ana kontrolörün ayarları hesaplanır. Yardımcı kontrolörün ayarlarını netleştirmek için hesaplama transfer fonksiyonu kullanılarak gerçekleştirilir. Hesaplamalar, birbirini takip eden iki yinelemede bulunan yardımcı kontrolörün ayarları belirtilen doğrulukla örtüşene kadar gerçekleştirilir.

Bir ara noktadan türevi temel alan ek darbeli ASR .

Bu tür sistemler genellikle kontrollü bir teknolojik parametrenin (örneğin sıcaklık veya bileşim) uzaysal bir koordinat boyunca (sütun veya boru tipi cihazlarda olduğu gibi) dağıtıldığı nesnelerin otomasyonunda kullanılır. Bu tür nesnelerin özelliği, kontrol edilen ana koordinatın aparatın çıkışındaki teknolojik parametre olması, bozuklukların aparatın uzunluğu boyunca dağıtılması ve girişine düzenleyici etkinin uygulanmasıdır. Aynı zamanda, tek devreli kapalı devre otomatik kontrol sistemleri, kontrol kanalının büyük ataletinden dolayı geçici süreçlerin gerekli kalitesini sağlamamaktadır.

Cihazın ara bir noktasından kontrolör girişine ek bir darbe uygulanması öncü bir sinyal verir ve çıkış koordinatı ayarlanan değerden sapmadan kontrolör çalışmaya başlar.

Statik hata olmadan düzenlemeyi sağlamak için, ek darbenin kararlı durumlarda kaybolması gerekir. Bu amaçla yardımcı koordinat, gerçek türev alma hattından geçirilir, böylece kontrolörün giriş sinyali e=y+y' 1 –y 0'a eşit olur (Şekil 1.9.1a). Kararlı durumda, y' 1 =0 olduğunda, e=0 olduğunda, y=y 0.

a – orijinal diyagram; b - kademeli bir ASR devresine dönüştürüldü

Şekil 2 - Bir ara noktadan türevi temel alan ek bir darbeye sahip ASR'nin blok diyagramları

Ek bir dürtü getirmenin etkinliği, seçim noktasına bağlıdır. İkincisinin seçimi, her özel durumda nesnenin dinamik özelliklerine ve çalışma koşullarına göre belirlenir. Bu nedenle, aparatın başlangıcında y1'in ölçülmesi, kontrol kanalından gelen bozulma nedeniyle ilave bir darbeye eşdeğerdir. Bu durumda, farklılaştırma cihazı dinamik bir bozulma kompanzatörünün rolünü oynar. Nesnenin çıkışında y 1'in ölçülmesi (y 1 =y), ana koordinatın bir türevinin getirilmesine eşdeğerdir. Her nesne için, düzenleme kalitesinin en iyi olduğu ek bir dürtü seçmek için en uygun konumu seçebilirsiniz.

Bu tür kontrol sistemlerinin hesaplanması, uygun dönüşümlerden sonra kademeli ASR'lerin hesaplanmasına benzer. Şekil 2b'de gösterilen ASR kademesinde, harici regülatörün rolü Rd-1 (p) transfer fonksiyonuna sahip bağlantı tarafından oynanır ve dahili olan seri bağlı regülatör ve farklılaştırıcı tarafından oynanır, böylece verilen düzenleyiciler için transfer fonksiyonları sırasıyla eşittir.