книги из ГПНТБ / Гинзбург, И. Б. Автоматическое регулирование и регуляторы в промышленности строительных материалов учебник

В тех случаях, когда не удается добиться линейности всей характеристики, добиваются линейной зависимости в рабочем диапазоне перемещения регулирующего органа. Подобрав не­ обходимые длины рычагов и углы сочленения исполнительного механизма с регулирующим органом, проверяют наличие люф­ тов в системе, приводящих к дополнительной ее нелинейности и резко ухудшающих качество ее работы. Наличие люфтов вы­ являют при экспериментальном определении статической харак­

теристики регулирующего органа, пере­ мещающегося исполнительным механиз­ мом при прямом и обратном ходе. Обна­ ружив места наличия люфтов, устанав­ ливают вызвавшие их причины и по воз­ можности стараются их устранить, за­ меняя места сочленения.

м о в . При наладке исполнительного ме­ ханизма устанавливают в необходимое положение концевые выключатели. Клю­ чом дистанционного управления, замы­ кая поочередно контакты реверсивного магнитного пускателя (или усилителя), убеждаются в наличии реверсирования и отключения исполнительного механиз­ ма при срабатывании концевых выклю­ чателей в крайних положениях испол­ нительного механизма. Затем налажи­ вают дистанционный указатель положе­ ния (ДУП). Движок реостатного или

Рис. 94. Построение линейной расходной харак­ теристики регулирующего органа путем выбора сочленения с исполнительным механизмом

плунжер индукционного датчика указателя положения устанав­ ливают таким образом, чтобы стрелка указателя положения находилась бы на 0 или 100 делениях при крайних положениях

На качество процесса регулирования существенное влияние оказывает «выбег» исполнительных механизмов вследствие дей­ ствия инерционных сил. Обычно «выбег» не должен превышать 2% максимального хода исполнительного механизма. Уменьше­ ние величины «выбега» достигается более точной настройкой тормозных устройств.

150

2. Наладка систем автоматического регулирования

Наладка систем автоматического регулирования включает в себя следующие этапы: а) выбор регулятора и расчет его оп­ тимальных настроек; б) включение системы регулирования в ра­

боту; в) подстройку параметров системы.

Выбор регулятора и расчет его оптимальных настроек. Для выбора типа и настройки регулятора необходимо знать пара­ метры объекта. Однако в некоторых случаях параметры объекта

2.П-регуляторы применяют в объ­ ектах со средней емкостью, с неболь­ шим запаздыванием и при плавных изменениях нагрузки. Пропорциональ­ ные регуляторы большей частью ис­ пользуют для одноемкостных объектов.

3.И-регуляторы используют в объ­ ектах с самовыравниванием, незави­ симо от величины емкости, с неболь­ шим запаздыванием и при плавных изменениях нагрузки.

4.ПИ-регуляторы применяют в

ленными изменениями нагрузки.

5. ПИД-регуляторы используют в объектах с любой ем­ костью, с большим запаздыванием и при больших и резких из­ менениях нагрузки.

Если же статические и динамические характеристики объекта сняты экспериментально, они содержат необходимые сведения об объекте регулирования. Объекты регулирования расхода, дав­ ления, температуры всегда обладают самовыравниванием. По динамической характеристике определяют коэффициент усиле­ ния объекта Ко, постоянную времени Т0 и запаздывание т. Вы­ бор регулятора с тем или иным законом регулирования опреде­ ляется требованиями технологического процесса, протекающего в объекте, к качеству автоматического регулирования.

Из многообразия возможных переходных процессов в объек­ тах регулирования целесообразно рассмотреть три типовых про­ цесса регулирования:

151

1. Апериодический процесс с минимальным временем. регу­ лирования, характеризующийся отсутствием перерегулирова­ ния (рис. 95, а ).

2.Процесс с 20%-ным перерегулированием (рис. 95, б).

3.Процесс с минимальной квадратичной площадью откло­ нения.

Этот процесс отличается наибольшим перерегулированием

(рис. 95, в).

Принимая в качестве параметров настройки для П-ре-

% хода per. органа

время предварения Тп [с], определяют их значения по графикам, приведенным на рис. 96—98.

Значения настроек регуляторов можно определить и по фор­ мулам, приведенным в табл. 5.

152

Рис. 96. Графики определения оптимальных параметров настроек для трех типовых процессов регулирования (кривые 1, 2, 3) И-регулятора (а) и П-ре- гулятора (б)

Например, если система автоматического регулирования, со­ стоящая из объекта и изодромного регулятора, призвана под­ держивать заданное значение регулируемой величины (пунк­ тирные линии на рис. 99), а из анализа полученных диаграмм видно, что выход параметра, за эти пределы происходит моно­ тонно (рис. 99, а) до нового установившегося значения, то сле­ дует изменить положение задатчика регулирующего прибора на величину, соответствующую восстановлению значения регули­ руемого параметра.

Если отклонения регулируемой величины носят колебатель­ ный характер (рис. 99, б), то следует изменить величину пере­ даточного коэффициента. При этом вопрос об увеличении или уменьшении передаточного коэффициента решают в зависимости от характера связи между возмущением и регулируемой величи­ ной.

Например, если при неизменной подаче материала в це­ ментную мельницу резко изменить размалываемость этого мате­ риала (допустим, материал пошел более трудноразмалываемый), то регулятор уменьшит подачу материала в мельницу. При этом могут быть два варианта: первый, когда это уменьшение при­ водит к тому, что на выходе мельницы тонкость помола це­ мента возросла, второй — что она уменьшилась.

Очевидно, что в первом случае регулятор должен был умень­ шить подачу материала на большую величину, а во втором слу­ чае— на меньшую величину. Поэтому для первого случая сле­ дует уменьшить величину передаточного коэффициента, для второго — увеличить.

ный коэффициент следует уменьшить, и наоборот.

Таким образом, если знаки возмущения и отклонения ре­ гулируемой величины в колебательном режиме совпадают, то следует уменьшить передаточный коэффициент, если не совпа­ дают — увеличить.

О динамических параметрах настройки регулятора судят по динамике его работы. Корректировка параметров настройки регуляторов требуется практически во всех случаях, так как все особенности объектов нельзя учесть даже при самом тща­ тельном их исследовании.

Корректировку параметров настройки часто приходится осу­ ществлять с переходом на другой режим работы объектов ре­ гулирования или с изменением свойств сырья, когда изменяются статические и динамические свойства объектов.

Во всех случаях параметры настройки целесообразно кор­ ректировать по принципу последовательного приближения — малыми изменениями параметров настройки. При этом необхо­ димо контролировать полученные показатели качества процесса регулирования.

155

Гл а в а IV. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ

1.Особенности монтажа систем регулирования

Монтаж систем автоматического регулирования для средств автоматизации на электронной аппаратуре имеет ряд особен­ ностей:

1. Системы регулирования должны монтироваться в наибо­ лее удобном с точки зрения управления и обслуживания месте. Обычно это рабочее место машиниста-оператора, откуда легче всего вести наблюдения за работой механизмов агрегата или цеха и при необходимости можно быстрее вмешаться в техноло­ гический процесс. В то же время облегчается труд машинистаоператора, поскольку его рабочее место максимально прибли­ жено к органам управления процессом. Для размещения локаль­ ных систем строится специальное помещение с соответствующей вентиляцией и освещением. Если это помещение нельзя располо­ жить на рабочем месте машиниста-оператора, то его следует оборудовать в непосредственной близости от него.

Проектировать такое помещение необходимо с учетом пер­ спективы дальнейшего наращивания средств автоматизации. Кроме того, подобное расположение обеспечивает минимальную длину кабельных трасс, связывающих щиты автоматизации

сдатчиками и исполнительными механизмами.

2.На лицевые панели выводятся только приборы контроля, ключи дистанционного управления и регулирующие приборы. Датчики и исполнительные механизмы устанавливаются по ра­ бочим местам объекта. Остальная аппаратура (усилители, пре­ образователи, пускатели и т. п.) располагается за лицевой па­

нелью.

3. Силовые цепи приборов должны выделяться в отдельный кабель (или несколько кабелей) с целью устранения влияния на измерительные цепи.

4. Измерительные цепи, в свою очередь, в щитах должны быть экранированы, иметь минимальную длину и также должны быть объединены в отдельный экранированный (бронированный) кабель или в трубу.

5. Необходимо заземлять соответствующие клеммы измери­ тельных и регулирующих приборов. Если измерительные блоки нескольких приборов связаны электрически, то заземление про­ изводится только на одном блоке.

2 . Оценка эксплуатации систем регулирования

После окончания монтажа и наладки системы регулирова­ ния включаются в круглосуточную эксплуатацию, по ходу кото­ рой в журнале отмечают нарушения технологического режима, время и причины остановок оборудования, выключения автома-

156

тики и переход к дистанционному управлению. В журнал зано­ сят количество и характер неисправностей аппаратуры; меры, принятые для их устранения; число и причины вмешательств персонала в работу средств автоматики.

Для оценки в производственных условиях работы систем ав­ томатического управления за время их эксплуатации учиты­ ваются следующие показатели:

1.Коэффициент использования системы в режиме автомати­ ческого регулирования. Определяется как отношение времени ра­ боты системы ко времени работы агрегата без учета отключения системы из-за технологических нарушений.

2.Число вмешательств обслуживающего персонала в работу систем без учета вмешательств, предусмотренных правилами

обслуживания.

Особо отмечается число неисправностей аппаратуры в сред­ нем за смену, которые приводят к переводу систем регулирова­ ния с автоматического на дистанционное управление. Отмеча­ ется число подстроек системы в среднем за смену.

3. Сравнительные показатели качества работы систем ре­ гулирования и дистанционного управления процессом (произво­ дительность агрегатов, точность поддержания заданного значе­ ния регулируемой величины, улучшение качественных показате­ лей процесса). Отмечается число случаев брака при ручном и автоматическом управлении.

Сравнительные показатели качества необходимы для опре­ деления технико-экономических показателей работы систем ре­ гулирования, расчета годового экономического эффекта и срока окупаемости.

3. Примеры схем автоматического регулирования технологических процессов

Системы автоматического регулирования технологических процессов в промышленности строительных материалов разра­ батываются на основе комплексного изучения основных зако­ номерностей процесса и характеристик агрегатов как объектов автоматического управления и свойств обрабатываемых мате­ риалов. Принципы действия систем автоматического регулиро­ вания и технические средства выполнения определяются глав­ ным образом особенностями агрегатов и их технологическими схемами. Несмотря на разнообразие характеристик и технологи­ ческих схем агрегатов оказалось возможным создать типовые системы автоматического регулирования, на базе которых осу­ ществлен первый этап автоматизации, заводов — создание и внедрение локальных систем на всех предприятиях цементного производства и ряда других отраслей промышленности.

Покажем на некоторых примерах способы построения систем автоматического регулирования.

157

ления. Здесь электроакустический сигнал воспринимает измене­ ния количества и размалываемости материала. Колебания вяз­ кости шлама, наблюдаемые на выходе мельницы, вызываются изменением подачи материала или воды в мельницу, а также изменением физических свойств материала.

Для измерения вязкости шлама на выходе мельницы приме­ няется ротационный вискозиметр РВ. Наличие значительного времени запаздывания в мельнице затрудняет управление рас­ ходом воды непосредственно по сигналу вискозиметра. Поэтому в качестве косвенного, статистически связанного с ним промежу­ точного параметра, отражающего изменение вязкости шлама, ис­ пользуется сигнал электроакустического устройства, установлен­ ного в определенной зоне по длине мельницы (зона шламообразования); начиная с этой зоны не существует раздельных по­ токов сырья и воды, а имеется общий поток, представляющий собой грубоизмельченный шлам. Зона шламообразования рас­ положена от входа на расстоянии 35—40% длины мельницы. Схема контроля технологических параметров процесса мокрого помола сырья в шаровой мельнице имеет вид, изображенный на рис. 100.

Контролируются следующие параметры: 1) уровень загрузки мельницы материалом в зоне дробления с помощью усилитель- но-преобразующего блока УПБі; 2) уровень загрузки и состоя­ ние материала в зоне шламообразования с помощью УПБ2;

3)вязкость сырьевого шлама — ротационным вискозиметром РВ\

4)расход воды — дифманометром ДМ\ 5) расход известняка — положением ножа исполнительного механизма ИМ или положе­

нием индукционного датчика весов.

Сигналы от датчиков, расположенных непосредственно в мес­ тах измерения технологических параметров, поступают на изме­ рительные блоки и далее на показывающие приборы ПП и измерительно-преобразующие преобразователи ИПП. Там они преобразуются в соответствующие величины напряжения посто­ янного тока, которые измеряются электронным автоматическим многоточечным потенциометром КСП. Схема контроля позволяет снять необходимые характеристики для создания системы регу­ лирования процесса.

На рис. 101, а показана зависимость электроакустического сигнала в зоне дробления fi от производительности мельницы Qс при различном гранулометрическом составе материала, кото­ рый является одним из показателей размалываемости. Линия 3 характеризует наиболее крупный и трудноразмалываемый мате­ риал, 2 -—средний, 1 — легкоразмалываемый.

Уровень загрузки первой камеры мельницы материалом, из­ меряемый с помощью электроакустического сигнала в зоне дроб­ ления, зависит не только от производительности мельницы, но и от размалываемости сырья. Из практики известно, что при не­ изменной производительности мельницы трудноразмалываемый

159