Пояснения к текстовой части проекта

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Введение

Определяющая роль в решении задач обеспечения эффективности производства, надежности и безопасности эксплуатации технологического оборудования принадлежит автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Вопросы разработки АСУ ТП, выбора средств измерений и автоматики тесно связаны со спецификой технологических процессов и должны быть решены на стадии проектирования соответствующих технологических установок, т.е. инженер теплоэнергетик, участвующий в проектировании технологической установки, должен иметь соответствующие знания.

Эти знания будущие специалисты, обучающиеся по специальности 10.07.00 «Промышленная теплоэнергетика» получают при изучении дисциплины «Автоматика тепловых процессов». Курсовая работа, предусмотренная рабочей программой этой дисциплины способствует закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами за время обучения, и применению этих знаний к комплексному решению конкретных инженерных задач по разработке схем теплотехнического контроля и автоматизации теплоэнергетических установок.

Курсовая работа включает в себя разработку системы теплового контроля и автоматики технологической установки, выбор технических средств, определение динамических свойств объекта регулирования и расчет настроек регулятора.

Содержание и состав курсовой работы

Общие положения

Курсовая работа по проектированию системы автоматического регулирования тепловых процессов состоит из пояснительной записки и графической части.

Текстовая часть (пояснительная записка) курсовой работы включает следующие основные разделы:

1. Введение.

2. Характеристика объекта автоматизации и разработка функциональной схемы автоматики.

3. Выбор средств автоматизации и теплового контроля.

4. Расчет оптимальных настроек автоматического регулятора

5. Список литературы

Ориентировочный объем пояснительной записки к курсовой работе – – 10…15 страниц печатного текста.

Графическая часть состоит из одного чертежа – функциональной схемы автоматизации заданной технологической установки. Подробные указания по выполнению функциональной схемы приведены в разделе 4.

Пояснения к текстовой части проекта

Введение

Рассматривают общие задачи автоматизации данной отрасли промышленности. Обосновывают целесообразность автоматизации рекомендованного в задании технологического процесса.

Характеристика объекта автоматизации и разработка функциональной схемы автоматики

Кратко описывают технологический процесс и аппараты, в которых он осуществляется. На основе анализа технологического процесса выбирают параметры, регулирование которых необходимо осуществлять для обеспечения безопасной эксплуатации технологической установки, экономичности ее работы и высокого качества получаемой продукции.

После выбора регулируемых и регулирующих параметров выбирают параметры, подлежащие измерению, регистрации (параметры, необходимые для расчета технико-экономических показателей работы технологической установки, подстройки регуляторов и т.п.), сигнализации и так далее.

На основе проведенного анализа технологического процесса разрабатывается функциональная схема автоматизации и теплового контроля заданной технологической установки.

Выбор типа регулятора

Задача проектировщика состоит в выборе такого типа регулятора, который при минимальной стоимости и максимальной надежности обеспечивал бы заданное качество регулирования. Разработчиком могут быть выбраны релейные, непрерывные или дискретные (цифровые) типы регуляторов.

Выбор типа регулятора обычно начинается с простейших двухпозиционных регуляторов и может заканчиваться самонастраивающимися микропроцессорными регуляторами. Заметим, что по требованиям технологического регламента многие объекты не допускают применения релейного управляющего воздействия.

Рассмотрим показатели качества серийных регуляторов. В качестве серийных предполагаются аналоговые регуляторы, реализующие И, П, ПИ и ПИД – законы управления.

Теоретически, с усложнением закона регулирования качество работы системы улучшается. Известно, что на динамику регулирования наибольшее влияние оказывает величина отношения запаздывания к постоянной времени объекта Эффективность компенсации ступенчатого возмущения регулятором достаточно точно может характеризоваться величиной динамического коэффициента регулирования , а быстродействие – величиной времени регулирования.

Минимально возможное время регулирования для различных типов регуляторов при оптимальной их настройке определяется таблицей 6.

Таблица 6.

Закон регулирования	П	ПИ	ПИД
	6.5	12	7

где – время регулирования, – запаздывание в объекте.

Теоретически, в системе с запаздыванием, минимальное время регулирования

Руководствуясь таблицей можно утверждать, что наибольшее быстродействие обеспечивает П-закон управления. Однако, если коэффициент усиления П-регулятора мал (чаще всего это наблюдается в системах с запаздыванием), то такой регулятор не обеспечивает высокой точности регулирования, т. к. в этом случае велика величина статической ошибки. Если имеет величину равную 10 и более, то П-регулятор приемлем, а если то требуется введение в закон управления интегральной составляющей.

Наиболее распространенным на практике является ПИ-регулятор, который обладает следующими достоинствами:

1. Обеспечивает нулевую статическую ошибку регулирования;

2. Достаточно прост в настройке, т. к. настраиваются только два параметра, а именно коэффициент усиления и постоянная интегрирования . В таком регуляторе имеется возможность оптимизации , что обеспечивает управление с минимально возможной среднеквадратичной ошибкой регулирования;
3. Малая чувствительность к шумам в канале измерения (в отличии от ПИД-регулятора).

Для наиболее ответственных контуров можно рекомендовать использование ПИД-регулятора, обеспечивающего наиболее высокое быстродействие в системе. Обнако следует учитывать, что это условие выполняется только при его оптимальных настройках (настраиваются три параметра). С увеличением запаздывания в системе резко возрастают отрицательные фазовые сдвиги, что снижает эффект действия дифференциальной составляющей регулятора. Поэтому качество работы ПИД-регулятора для систем с большим запаздыванием становится сравнимо с качеством работы ПИ-регулятора. Кроме этого, наличие шумов в канале измерения в системе с ПИД-регулятором приводит к значительным случайным колебаниям управляющего сигнала регулятора, что увеличивает дисперсию ошибки регулирования и износ исполнительного механизма. Таким образом, ПИД-регулятор следует выбирать для систем регулирования, с относительно малым уровнем шумов и величиной запаздывания в объекте управления. Примерами таких систем является системы регулирования температуры.

При выборе типа регулятора рекомендуется ориентироваться на величину отношения запаздывания к постоянной времени в объекте . Если то можно выбрать релейный, непрерывный или цифровой регуляторы. Если , то должен быть выбран непрерывный или цифровой, ПИ- или ПИД-регулятор. Если , то выбирают специальный цифровой регулятор с упредителем, который компенсирует запаздывание в контуре управления. Однако этот же регулятор рекомендуется применять и при меньших отношениях .

6.3 Формульный метод определения настроек регулятора

Метод используется для быстрой, приближенной оценки значений параметров настройки регулятора для трех видов оптимальных типовых процессов регулирования.

Метод применим как для статических объектов с самовыравниванием (таблица 2.2), так и для объектов без самовыравнивания (таблица 2.3).

Таблица 5.

Регулятор	Типовой процесс регулирования
Регулятор	апериодический	с 20% перерегулированием
И
П
ПИ
ПИД

где T, , – постоянная времени, запаздывание и коэффициент усиления объекта.
В этих формулах предполагается, что настраивается регулятор с зависимыми настройками, передаточная функция которого имеет вид:

, (6)

где – коэффициент усиления регулятора, – время изодрома (постоянная интегрирования регулятора), – время предварения (постоянная дифференцирования).

Таблица 6.

Регулятор	Типовой процесс регулирования
Регулятор	апериодический	с 20% перерегулированием
П			-
ПИ
ПИД