Расчёт оптимальных настроек регулятора

Структурная схема одноконтурной системы регулирования расхода жидкости приведена на рисунке 3.3

 

Рисунок 4 – Структура АСР расхода жидкости

 

Объект регулирования является аппериодическим звеном 1-ого порядка с запаздыванием τ_з

W_об = (3.2.1)

 

Оптимальные настройки регулятора определяются по каналу возмущения исходные данные для расчёта взяты из предыдущего параграфа 3.1.

К_о= 3.2

T_об= 14 сек

Q= 40 (м³/ч) = 0.011 (м³/сек)

К_иу1= 1.1

К_иу2= 2.4

D_T= 0,097 (м) – диаметр трубопровода.

 

Время чистого транспортного запаздывания τ_з- это время движения жидкости по трубопроводу на расстояние от сужающего устройства до мембранного исполнительного механизма (l).

Примем это расстояние равным 10м.

Тогда:
, где F- сечение трубопровода в м³, ,V- скорость движения жидкости.

τ_з =

Так как настройки регулятора рассчитываются по каналу возмущения, то обобщённый коэффициент усиления объекта К_об вычисляется как

К_об= К_иу1ˑК_об

Таким образом, расчитанные значения коэффициентов передаточной функции объекта (1)

 

К_об= 3.52 T_об= 14 сек τ_з= 7 сек

 

а сама передаточная функция принимает окончательный вид:

 

 

Для расчёта оптимальных настроек регулятора принимаем метод Кохена и Куна. Этот метод лучше всего подходит для расчёта настроек регулятора в нашем случае, кроме того метод графический, для чего необходимо получить кривую разгона объекта регулирования. Кривая разгона для одноёмкостного объекта вычисляется по уравнению (3):

 

где t- текущее время.

 

С учётом чистого запаздывания график кривой разгона имеет следующий вид:

 

 

Рисунок 5 - Теоретическая кривая разгона объекта регулирования.

 

Приведём график кривой разгона к виду, принятому в методе Кохена и Куна.

 

 

Рисунок 6 - Апроксимированная кривая разгона объекта регулирования.

 

 

Авторы метода настройки пропорционально-интегрального регулятора с передаточной функцией W_рег=К+ предлагают определять по эмпирическим формулам:

 

 

 

 

Где

 

 

Для моего примитивного графика (рис. 6)

 

 

Подставив значения α и τ в уравнения (3.2.4), находим значения оптимальных настроек ПИ-регулятора

 

 

 

 

 

К=22.8 T_i=11.55 сек

 

Таким образом, получены оптимальные настройки К и Т_i пропорционально-интегрального регулятора.

 

 

Охрана труда и природы

В результате производственной деятельности в воздушную среду могут поступать различные вредные вещества в виде паров, газов, пыли. Вредное вещество – это вещество, которое при контакте с организмом человека может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, как в процессе работы, так и в последующие сроки жизни настоящего и будущего поколений.

Пары, газы, жидкости, аэрозоли, соединения, смеси при контакте с организмом человека могут вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования как в процессе контакта с ним, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Воздействие вредных веществ на человека может сопровождаться отравлениями и травмами.

Показатель токсичности вещества определяется его опасностью. Опасность вещества - это способность вещества вызы­вать негативные для здоровья эффекты в условиях производства, города или в быту. Об опасности веществ можно судить по критериям токсичности: ПДК -предельно допустимой концентрации в воздухе рабочей зоны, воде, почве; ОБУВ - ориентировочному безопасному уровню воздействия для тех же сред; КВИО - коэффициенту возможного ингаляционного отравления; средним смертельным дозам и концентрациям в воздухе, на коже, в желудке, по величине порогов вредного действия (однократного, хронического), порога за­паха, а также порогов специфического действия (аллергенного, канцерогенного и др.).

Эффект воздействия различных веществ зависит от количества попавшего в организм вещества, его физико-химических свойств, длительности поступления, химических реакций в организме, от пола, возраста, индивидуальной чувствительности, пути поступления и выведения, распределения в организме, а также метеорологических условий и других сопутствующих факторов окружающей среды.

На производстве в течение всего рабочего дня концентрации вредных веществ не бывают постоянными. Они либо нарастают к концу смены, снижаясь за обеденный перерыв, либо резко колеблются, оказывая на человека непостоянное действие, которое во многих случаях оказывается более- вредным, так как ведет к срыву формирования адаптации. Это неблагоприятное действие отмечено при вдыхании угарного газа СО.

Для безопасности человека в насосных устанавливаются датчики взрывоопасных концентраций.

Для охраны природы этот процесс полностью изолирован от окружающей среды.

 

 

Заключение

 

В выпускной квалификационной работе разработана схема автоматизации колонны К-2 установки сернокислотного алкилирования, выбраны средства автоматизации и произведён расчёт мембранно-исполнительного механизма. Получена передаточная функция объекта регулирования расхода сырья в колонну и расчитанны оптимальные настройки ПИ регулятора.

 

Список литературы

1 Технологический регламент установки сернокислотного алкилирования 25/7. Индекс регламента ТР-1.02-351-2008

2 Реконструкция установки 25/7 с увеличением производительности по продукту до 150 000 тонн в год. Техно-рабочий проект. 13Д00435/10-25/7-АСУ.МО.01. Москва 2013 г.

3 Каталог: Система управления CENTUMCS3000 [Электронный ресурс]

– Режим доступа: http://www.yokogawa.com.ua/page.php?id=154

4 Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты – М.: Химия, 1978.

5 Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация процессов химической промышленности – М.: Химия, 1972.