בקרה וויסות של הפרמטרים הטכנולוגיים העיקריים: קצב זרימה, רמה, לחץ וטמפרטורה

מערך הפעולות הבודדות יוצר תהליכים טכנולוגיים ספציפיים. במקרה הכללי, התהליך הטכנולוגי מתבצע באמצעות פעולות טכנולוגיות המתבצעות במקביל, ברצף או בשילוב, כאשר תחילת הפעולה הבאה מוסטת ביחס לתחילתה של הקודמת.

ניהול תהליכים הוא בעיה ארגונית וטכנית וכיום היא נפתרת על ידי יצירת מערכות ניהול תהליכים אוטומטיות או אוטומטיות.

המטרה של בקרת תהליכים טכנולוגיים יכולה להיות: ייצוב של כמות פיזית כלשהי, שינוי שלה לפי תוכנית נתונה או במקרים מורכבים יותר ייעול של קריטריון מסכם כלשהו, ​​פרודוקטיביות הגבוהה ביותר של התהליך, עלות המוצר הנמוכה ביותר וכו'.

פרמטרי תהליך אופייניים הכפופים לבקרה וויסות כוללים קצב זרימה, רמה, לחץ, טמפרטורה ומספר פרמטרים של איכות.

מערכות סגורות משתמשות במידע הנוכחי על ערכי הפלט, קובעות את הסטייה ε (T) הערך הנשלט Y (t) מערכו שנקבע Yo) ומבצעות פעולות כדי להפחית או לבטל לחלוטין את ε(T).

הדוגמה הפשוטה ביותר למערכת סגורה, הנקראת מערכת בקרת סטייה, היא המערכת לייצוב מפלס המים במיכל, המוצגת באיור 1. המערכת מורכבת מתמר מדידה דו-שלבי (חיישן), שלט התקן 1 ( ווסת) ומנגנון מפעיל 3, השולט על מיקום גוף הוויסות (שסתום) 5.

אורז. 1. תרשים פונקציונלי של מערכת הבקרה האוטומטית: 1 - ווסת, 2 - מתמר מדידת רמה, 3 - מנגנון הנעה, 5 - גוף ויסות.

בקרת זרימה

מערכות בקרת זרימה מאופיינות באינרציה נמוכה ופעימות פרמטרים תכופות.

בדרך כלל, בקרת זרימה מגבילה את זרימת החומר באמצעות שסתום או שער, ומשנה את הלחץ בצנרת על ידי שינוי מהירות כונן המשאבה או מידת המעקף (הסטת חלק מהזרימה דרך ערוצים נוספים).

עקרונות היישום של ווסתי זרימה עבור מדיה נוזלית וגזית מוצגים באיור 2, א, עבור חומרים בתפזורת - באיור 2, ב.

אורז. 2. ערכות בקרת זרימה: א - מדיה נוזלית וגזית, ב - חומרים בתפזורת, ג - יחסי מדיה.

בתרגול של אוטומציה של תהליכים טכנולוגיים, ישנם מקרים בהם יש צורך לייצב את יחס הזרימה של שניים או יותר מדיות.

בתכנית המוצגת באיור 2, ג, הזרימה ל-G1 היא המאסטר, והזרימה G2 = γG - עבד, כאשר γ - יחס קצב הזרימה, אשר נקבע בתהליך של ויסות סטטי של הרגולטור.

כאשר הזרימה הראשית G1 משתנה, בקר ה-FF משנה באופן פרופורציונלי את זרימת העבדים G2.

בחירת חוק הבקרה תלויה באיכות הנדרשת של ייצוב הפרמטרים.

בקרת רמות

למערכות בקרת מפלס יש את אותם מאפיינים כמו למערכות בקרת זרימה. במקרה הכללי, התנהגות הרמה מתוארת על ידי המשוואה הדיפרנציאלית

D (dl / dt) = ג'ין - גאוט + גאר,

כאשר S הוא השטח של החלק האופקי של המיכל, L הוא המפלס, ג'ין, גאוט הוא קצב הזרימה של המדיום בכניסה וביציאה, Garr - כמות המדיום שמגדילה או מקטינה את הקיבולת (יכול להיות שווה ל-0) ליחידת זמן T.

קביעות הרמה מעידה על השוויון בין כמויות הנוזל המסופק והנצרך. ניתן להבטיח מצב זה על ידי השפעה על האספקה ​​(איור 3, א) או קצב הזרימה (איור 3, ב) של הנוזל. בגרסה של הרגולטור המוצגת באיור 3, ג, משתמשים בתוצאות המדידות של אספקת נוזלים וקצב זרימה לייצוב הפרמטר.

דופק מפלס הנוזל מתקן, לא כולל הצטברות שגיאות עקב שגיאות בלתי נמנעות המתרחשות כאשר האספקה ​​וקצב הזרימה משתנים. בחירת חוק ההסדרה תלויה גם באיכות הנדרשת של ייצוב הפרמטרים. במקרה זה, ניתן להשתמש לא רק פרופורציונלי אלא גם בקרי מיקום.

אורז. 3. ערכות של מערכות בקרת מפלס: א - עם השפעה על אספקת החשמל, b ו-c - עם השפעה על קצב הזרימה של המדיום.

ויסות לחץ

קביעות הלחץ, כמו קביעות הרמה, מציינת את האיזון החומרי של האובייקט. במקרה הכללי, השינוי בלחץ מתואר על ידי המשוואה:

V (dp / dt) = ג'ין - גאוט + גאר,

כאשר VE הוא נפח המכשיר, p הוא הלחץ.

שיטות בקרת לחץ דומות לשיטות בקרת רמות.

בקרת טמפרטורה

טמפרטורה היא אינדיקטור למצב התרמודינמי של המערכת. המאפיינים הדינמיים של מערכת בקרת הטמפרטורה תלויים בפרמטרים הפיזיקליים-כימיים של התהליך ובעיצוב המנגנון. הייחודיות של מערכת כזו היא האינרציה המשמעותית של האובייקט ולעיתים קרובות של מתמר המדידה.

עקרונות היישום של תרמווסתים דומים לעקרונות היישום של ווסתי רמה (איור 2), תוך התחשבות בבקרת צריכת האנרגיה במתקן. בחירת החוק הרגולטורי תלויה בתנופת האובייקט: ככל שהוא גדול יותר, כך החוק הרגולטורי מורכב יותר. ניתן להפחית את קבוע הזמן של מתמר המדידה על ידי הגדלת מהירות התנועה של נוזל הקירור, הפחתת עובי דפנות כיסוי המגן (שרוול) וכו'.

ויסות הרכב המוצר ופרמטרי איכות

בעת התאמה של הרכב או איכות של מוצר נתון, יתכן מצב שבו פרמטר (לדוגמה, לחות דגן) נמדד באופן דיסקרטי. במצב זה, אובדן המידע והפחתת הדיוק של תהליך ההתאמה הדינמי הם בלתי נמנעים.

הסכימה המומלצת של רגולטור שמייצבת פרמטר ביניים כלשהו Y (t), שערכו תלוי בפרמטר המבוקר העיקרי - מחוון איכות המוצר Y (ti) מוצג באיור 4.

אורז. 4. ערכת מערכת בקרת איכות המוצר: 1 - אובייקט, 2 - מנתח איכות, 3 - מסנן אקסטרפולציה, 4 - מכשיר מחשוב, 5 - ווסת.

מכשיר מחשוב 4, תוך שימוש במודל מתמטי של הקשר בין הפרמטרים Y (t) ו-Y (ti), מעריך באופן רציף את דירוג האיכות. מסנן האקסטרפולציה 3 נותן פרמטר משוער של איכות המוצר Y (ti) בין שתי מדידות.