Автоматизация технологических процессов основных химических производств
(10),
где:
;
(11),
где Vтруб - объем трубопровода от Р.О. до входа в аппарат.
Анализ уравнения динамики
на основе материального баланса по всему веществу.
Уравнение динамики:
(1)
Начальные условия для вывода передаточной функции по каналу управления GБ – hсм :
;
;
;
.
Уравнение статики:
(2).
Уравнение динамики в приращениях:
(после подстановки начальных условий в выражение (1), вычитания уравнения статики (2) и приведения подобных членов):
(3).
Уравнение динамики с безразмерными переменными:
(4).
Нормализованное уравнение динамики объекта во временной области
(7).
Уравнение
динамики по
каналу управления
во временной
области с учетом
транспортного
запаздывания:
(8).
Передаточная
функция объекта
по каналу управления
:
(10),
где:
;
(11),
где Vтруб - объем трубопровода от Р.О. до входа в аппарат.
Анализ статической характеристики объекта.
Уравнение статики на основе материального баланса по целевому компоненту:
(1).
Из
уравнения (1)
выразим
в явном виде:
(2).
Анализ выражения (2) показывает, что:
Статическая характеристика линейна по каналам:
;Статическая характеристика нелинейна по каналам
.
Линеаризованное
представление
статической
характеристики
на основе
стабилизации
соотношения
расходов:
(или
):
(3).
Линеаризованное представление статической характеристики через разложение в ряд Тейлора:
(4).
Обозначим:
Линеаризованное представление приращения выходной переменной через приращения всех возможных входных переменных:
(5).
Типовая схема автоматизации процесса перемешивания.
Рис.7.1.
Типовое решение автоматизации.
Регулирование.
Регулирование концентрации Ссм по подаче реагента GА - как показателя эффективности процесса перемешивания с целью получения гомогенизированного раствора.
Регулирование уровня в аппарате hсм по подаче реагента GБ - для обеспечения материального баланса по жидкой фазе.
Контроль.
расходы - GА, GБ, Gсм ;
концентрация - Ссм ;
уровень - hсм.
Сигнализация.
существенные отклонения Ссм и hсм от задания;
резкое падение расходов исходных реагентов GА или GБ, при этом формируется сигнал «В схему защиты».
Система защиты.
По сигналу «В схему защиты» - отключаются магистрали подачи исходных реагентов GА , GБ и отбора смеси Gсм.
Материалы к лекции №3
Типовая схема процесса перемещения. Трубопровод как объект управления
Типовая схема процесса перемещения жидкости.
1.Объект управления - схема, приведенная на рис.1.
Рис.1.
Из емкости 1 насосом 2 по трубопроводу 3 жидкость перекачивается в емкость 4.
2. Показатель эффективности процесса - расход Q.
3. Цель управления процессом Q=Qзд.
4. Анализ типовой схемы как объекта управления:
Основные элементы, подлежащие анализу - трубопровод 3 и насос 2.
Основные параметры трубопровода как объекта управления.
внутренний диаметр d:
,
где Q –расход, м^3/с, v - скорость потока, м/с.
Скорость потока v = 0.5 – 2.5м/с.
Гидравлическое сопротивление трубопровода:
pгс = pск + pтр + pмс
потери давления на сообщение потоку скорости:
потери давления на преодоление трения потока о стенки трубопровода:
где = f(Re,l) - коэффициент трения.
потери давления на преодоление местных сопротивлений:
pмс = мс*pск,
где мс - коэффициент местного сопротивления.
Сопротивление, затрачиваемое на подъем жидкости на высоту h:
pпод = *g*h
Дополнительное сопротивление:
pдоп = p2 – p1
Полное сопротивление:
Мощность ,которую необходимо затратить на перекачивание:
N = pобщ*Q/(10^3*),
= н*п*д,:
где - полный к.п.д., насоса; н - к.п.д. насоса; п - к.п.д. передачи;
д - к.п.д. двигателя.
Схема трубопровода как объекта управления
для типовой схемы процесса перемещения жидкости.
Рис.1.
Математическое описание статики объекта.
Материальный баланс для трубопровода (рис.1) на основании условия неразрывности струи:
Sa*va = Sb*vb (1)
Из (1) получим :
va = Sb*vb/ Sa (1б).
Обозначим Sb/ Sa = m (1в).
Энергетический баланс - уравнение Бернулли:
