| |||||
МЕНЮ
| Автоматизация технологических процессов основных химических производств(8). Передаточная функция объекта по каналу управления [pic]: [pic] (10), где: [pic]; [pic] (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: [pic] (1). Из уравнения (1) выразим [pic] в явном виде: [pic] (2). Анализ выражения (2) показывает, что: . Статическая характеристика линейна по каналам: [pic]; . Статическая характеристика нелинейна по каналам [pic]. Линеаризованное представление статической характеристики на основе стабилизации соотношения расходов: [pic] (или [pic]): [pic] (3). Линеаризованное представление статической характеристики через разложение в ряд Тейлора: [pic] (4). Обозначим: [pic] Линеаризованное представление приращения выходной переменной через приращения всех возможных входных переменных: [pic] (5). Типовая схема автоматизации процесса перемешивания. [pic] Рис.7.1. Типовое решение автоматизации. 1. 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. 2. Контроль. . расходы - GА, GБ, Gсм ; . концентрация - Ссм ; . уровень - hсм. 3. Сигнализация. . существенные отклонения Ссм и hсм от задания; . резкое падение расходов исходных реагентов GА( или GБ(, при этом формируется сигнал «В схему защиты». 4. 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. [pic] 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: [pic], 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 o потери давления на сообщение потоку скорости: [pic] o потери давления на преодоление трения потока о стенки трубопровода: [pic] где ( = f(Re,l) - коэффициент трения. o 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: [pic] . 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. [pic] Рис.1. Математическое описание статики объекта. 1. 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). 2. Энергетический баланс - уравнение Бернулли: [pic] (2) Подставим в (2) выражение для скорости потока в сечении «а» на основании (1б): [pic] (3) Подставим в (3) вместо vb его выражение из соотношения для объемного расхода в сечении «b»: Qb = vb*Sb; откуда vb =Qb / Sb: [pic] (4) Преобразуем выражение (4) с учетом (1в) к виду: [pic] (5) Решим выражение (5) относительно Qb: [pic] (6) Линеаризованные выражения мат. модели статики на основании разложения в ряд Тейлора: 1.Через приращения и частные производные: [pic] 2.Через приращения и коэффициенты усиления: [pic] Информационная схема объекта управления. [pic] Рис.2. . Хро - возможное регулирующее воздействие; . Рa , ha , Pb , hb - возможные контролируемые возмущающие воздействия; . Z - возможные неконтролируемые возмущающие воздействия. Математическое описание динамики объекта. . Структурная схема объекта. [pic] Рис.3 . Уравнение динамики: [pic] (1). . Уравнение статики: [pic] (2). . Уравнение динамики во временной области на основе метода безразмерных переменных: [pic] (3). . Уравнение динамики с учетом запаздывания: [pic] (5). . Передаточная функция для выражения (5) будет иметь вид: [pic] (6), где [pic][pic]. Материалы к лекции №4 Автоматизация центробежных насосов Основные показатели работы насосов . Производительность, или подача, Q (м3/ceк) - объем жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. . Напор Н (м) - удельная энергия, сообщаемая насосом единице веса перекачиваемой жидкости. [pic] (1) где чл.1 - высота подъема жидкости в насосе; чл.2 - разность пьезометрических напоров; чл.3 - разность динамических напоров. . Полезная мощность Nn - это мощность, затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии: [pic] (2). . Мощность на валу насоса Ne – это отношение полезной мощности Nn к к.п.д. насоса: [pic] (3). . Коэффициент полезного действия насоса ?н [pic] (4). где ?v = Q/QТ - объемный к.п.д.; [pic] - гидравлический к.п.д. ?мех - механический к. п. д. . Основная цель управления насосами - обеспечить эффективную работу насоса на сеть. . Насосы как объекты управления классифицируются по принципу действия на: . центробежные; . поршневые. Схема центробежного насоса. [pic] 1. - корпус; 2. - рабочее колесо; 3. - привод насоса; 4. - линия всасывания; 5. – патрубок нагнетания. Рис.1. . Принцип действия центробежных насосов - основан на создании центробежных полей давления при вращении рабочего колеса в жидкости. . Работа схемы. - В корпусе 1 вращается рабочее колесо 2 от привода 3. - При этом залитая в корпус жидкость также вращается и возникает центробежное поле давлений - с максимальным давлением на периферии (давление Р5)и минимальным давлением по оси потока (давление Р4) т.е. создается Р4 tпред; давления - P < Pпред; расходы - Q < Qмин (наличие потоков масла и охлаждающей жидкости). 4. Система защиты. По сигналам «В схему защиты» - отключается действующий насос и включается резервный. Материалы к лекции №5 Автоматизация поршневых компрессоров Вид теоретической индикаторной диаграммы поршневого компрессора. [pic] Рис.3.1. Схема Пз-регулирования подачи поршневого компрессора [pic] Рис.5.1 Схема регулирования подачи поршневого компрессора путем изменения частоты вращения привода компрессора. [pic] ПКУ - поршневая компрессорная установка. Рис.5.2. Схема регулирования подачи поршневого компрессора путем дросселирования потока на линии всасывания. [pic] Рис.5.3. Схема регулирования подачи поршневого компрессора путем отжима клапанов. [pic] Рис.5.4. Схема регулирования подачи поршневого компрессора путем перевода компрессора на холостой ход. [pic] Рис.5.5. Схема регулирования подачи 2х-ступенчатого компрессора с воздействием на ИМ каждой ступени. [pic] Рис.6.1. Схема регулирования подачи 2х-ступенчатого компрессора с воздействием на ИМ первой ступени. [pic] Рис.6.2. Схема трехступенчатого компрессора. [pic] Рис.4.1. Теоретическая индикаторная диаграмма трехступенчатого сжатия. [pic] Рис.4.2. Схема регулирования подачи 4х-ступенчатого компрессора с включением технологического оборудования после 2-ой и 4-ой ступеней. [pic] I II III IV - ступени компримирования; V - линия промежуточного отбора среднего давления Р2 в технологическую схему; VI - линия возврата газа из аппарата высокого давления. Рис.6.3 Схема регулирования подачи 4х-ступенчатого компрессора с подключением технологического оборудования на входе 1-ой ступени, после 2-ой и 4-ой ступеней. [pic] I II III IV - ступени компримирования; V - линия промежуточного отбора среднего давления Р2 в технологическую схему; VI - линия возврата газа из аппарата высокого давления. VII - линия возврата газа из аппарата среднего давления. Рис.6.4. Структурная схема системы регулирования подачи 4-х ступенчатого компрессора для рис.6.3. [pic] Рис. 6.3б Структурная схема системы регулирования подачи 4-х ступенчатого компрессора для рис.6.4. [pic] Рис.6.4б Типовая схема автоматизации установки с двухступенчатым поршневым компрессором. [pic] Обозначения на схеме: 1-1, 2-1 - цилиндры ступеней 1и 2; 1-2, 2-2 - масловлагоотделители; 1-3, 2-3 - холодильники. Р - сигнализируемый и контролируемый параметр; Р - контролируемый параметр. Рис.7.1. Типовое решение автоматизации установки с двухступенчатым поршневым компрессором. . Показателем эффективности процесса является подача компрессорной установки. . Регулирование подачи осуществляется по давлению в линии нагнетания. 1. Регулирование. . В данной схеме используется метод регулирования подачи по давлению Р в линии нагнетания на выходе компрессорной установки путем перевода компрессора на холостой ход в результате открытия запорных клапанов РО1 и РО2 на линиях байпаса 1 и 2 ступеней компрессора. 2. Контроль. Контролю в любой компрессорной установке подлежат температура, давление, уровень, потребляемая мощность. . Контроль температуры: - ( температура газа в линии нагнетания; - ( газа на входе и выходе каждой ступени; - (п смазки в различных точках подшипников; - ( воды на входе и выходе холодильников; - (обм обмоток электропривода. . Контроль давления: - Р газа на входе и выходе каждой ступени; - Р воды на входе в холодильники; - Р масла в магистрали (система смазки на схеме не показана); . Давление обладает меньшей инерционностью, чем температура при изменении технологических режимов, поэтому его используют для сигнализации, блокировок и защиты. . Контроль уровня: - Н конденсата в масловлагоотделителях; - Н масла в масляных баках (на схеме не показаны); - Н воды в гидрозатворах и газгольдерах (не показаны). . Контроль мощности: - мощность, потребляемая приводом - Nпр ; - контроль осуществляется измерительным устройством, установленным на валу привода. - Nпр определяет экономичность установки. 3. Сигнализация. Сигнализации подлежат: . существенные отклонения давления газа в линии нагнетания; . повышение температуры и давления газа на входе и выходе каждой ступени - ( ^, Р ^; . повышение температуры подшипников - (п ^; . повышение температуры обмоток - (обм ^; . понижение уровня Н ( во всех контролируемых точках; . понижение давления воды на входе холодильников - Р (; . понижение давления масла - Рм (; . перегрузка привода Nпр ^ . 4. Система защиты. . При существенном отклонении сигнализируемых параметров от заданных значений , . когда в результате срабатывания блокировок и вмешательства обслуживающего персонала не удается восстановить заданный технологический режим, отключается действующий привод и включается резервный. Материалы к лекции №6 Общая характеристика тепловых процессов Фазовое равновесие теплоносителей. . Правило фаз: s=k-f+2 (1), где s - число степеней свободы данной системы; f - число фаз системы; k - число компонентов системы. . для трехфазной однокомпонентной системы: s=1-3+2=0. . для двухфазной однокомпонентной системы: s=1-2+2=1. . для однофазной однокомпонентной системы: s=1-1+2=2. Фазовые переходы в однокомпонентных системах. . Уравнение Клапейрона-Клаузиуса [pic] (2), где Р - давление; r - молярная теплота фазового перехода; Т - температура фазового перехода (испарения, плавления, возгонки); ?V - изменение объема 1 моля вещества при переходе его из одной фазы в другую. Фазовые переходы в многокомпонентных системах. . Закон Генри: [pic] (3), где mi - молекулярная доля газа в растворе; ? - константа Генри; pi - парциальное давление газа над жидкостью. . Закон Рауля: [pic] (4), где рА - парциальное давление компонента А в парах; РА - давление паров чистого компонента А; [pic] - молекулярная доля этого компонента в растворе. . Закон распределения: [pic] (5), где К - молярный коэффициент распределения; mCA - концентрация вещества С в жидкости А в г-моль/л; mCВ - концентрация вещества С в жидкости B. Связь основных параметров теплоносителей в газовой фазе. . Закон Бойля: P*V=const при T=const (1). . Закон Гей-Люссака: [pic] (2а), или на основании (2а) можно получить при Р=const: [pic] (2б), На основании (1) и (2б) можно также получить: [pic] при Р=const (3), или [pic] при V=const (4). На основании (1)и (2) получают также формулу для приведения объема газа к нормальным условиям: [pic] (5), . Закон Авогадро: в одинаковых объемах газа при одинаковых температуре и давлении содержится одно и то же количество молекул. . 1г-мол. любого вещества в газообразном состоянии занимает 22,4л.; . 1кг-мол. > 22,4 м3 и содержит 6,03*1023 молекул. . Уравнение Менделеева – Клапейрона. для 1 г-моля газа: P*V=R*T (6) для n г-молей газа: P*V = n*R*T (7) Если количество газа выражается в граммах: [pic] (8) откуда: [pic] (9) или [pic] (10). . Закон Дальтона: [pic] (11). . Следствие из законов Дальтона и Бойля: [pic] (12), |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|