Рассмотрим пневмокамеру

Электропневмопреобразователи.

Исполнительные устройства (ИУ)

На вход ИУ подается выход контроллера. ИУ изменяет расход материального, либо теплового потока.

привод

Регулирующий орган

f

ИУ=Привод+РО,

РО- регулирующий орган

Привод может быть пневматическим и электрическим. В СУ чаще всего используется пневмопривод.

Электропривод может быть использован для импульсных регуляторов, так как электродвигатель привода либо включается, либо выключается, либо выключается при подаче тока. Вращательное движение преобразуется в поступательное (использование редуктора).

Исполнительное устройство с пневмоприводом, работающее в аналоговых СУ

f

Х_р

I

I-пневмопривод 1-мембранная коробка 2-мембрана 3-жесткий центр 4-шток, жестко соединенный с мембраной 5-пружина 6-регулирующий орган (односедельный)

Хр- регулирующее воздействие от контроллера

L=20-100% - перемещение штока

Для больших расходов используется двухседельный РО, где поток разбивается на два направления

ИУ обладают рядом характеристик:

· Конструктивная

· Расходная

• Характеристики:

* Конструктивная зависимость:

*Зависимость расхода от перемещения штока:

Используются линейные характеристики, но есть и параболические и др.

Расчет исполнительного устройства:

1) Расчет диаметра условного прохода.

Определяется по таблице в зависимости от коэффициента условного прохода:

Лекция №8

• Преобразует стандартный электрический сигнал (4 ÷20 мА) в стандартный пневмосигнал (0,02÷0,1 МПа).

• В качестве электрического устройства используют простой электромагнит, а в качестве пневматического-проточная пневматическая камера (емкость). Причем проточная, потому что в ней используются два вида дросселей: постоянное и переменное сопротивление.

В камеру подается воздух с Р_пит=0,14 МПа. Заслонка перемещается относительно сопла на h: если заслонка приближается, то давление увеличивается, в противном случае уменьшается. Дроссель 1 необходим для того, чтобы переменное сопротивление 2 могло справляться с поступающим давлением и отрабатывалось Рвыхстр.

Используют особенность зависимости -выделяют прямолинейный участок 0,02÷0,1 МПа.

Функциональные схемы автоматизации

ФСА= ОР+ТСА

Ø ФСА- функциональные схемы автоматизации

Ø ОР- объект регулирования

Ø ТСА- технические средства автоматизации

P.S.:Технические средства атоматизации:

ИП, НП,Д,ПЛК,ИУ,ЭПП

Чтобы представить ТСА используют следующие условные обозначения ТСА:

По месту прибора

Приборы в диспетчерском пункте, помещении

Функциональные признаки прибора указываются следующим образом:

где вместо V может быть температура T, давление P, уровень L, расход F

Первая буква всегда регулируемый параметр.

Измерительный преобразователь (буква E):

Нормирующий преобразователь (буква T):

ПЛК (буква С):

Другое обозначение ПЛК:

Исполнительное устройство (буква У):

Давление

Уровень

Лекция №9

Классификация ТП

Этапы синтеза функционирования систем автоматизации

ü Изучение технологического процесса

ü Выбор регулируемого параметра исходя из назначения технологического аппарата

ü Выбор регулирующего параметра. Он должен наиболее эффективно воздействовать на регулируемый параметр.

ü Выбор возмущающих воздействий с целью их компенсации

ü Построение функциональной схемы автоматизации ФСА: понимать назначение каждого технического средства автоматизации, на входе и на выходе записать значение и единицы измерения каждого технического средства

Автоматизация теплообменника

1.Излучение объекта регулирования

2.Выбор регулирования параметра

- температура сырья на выходе

3.Выбор регулирующего параметра:

- расход теплообменника

ß

1-ая система регулирования

Стабилизация температуры сырья на выходе из теплообменника

4.Основным возмущением является расход сырья.

Необходимо стабилизировать расход, чтобы снять основные возмущения.

2-ая система стабилизации – стабилизация расхода сырья

5.Построение функциональной схемы стабилизации

Рассм 1-ую систему стабизации

1-2 ПЛК измеряет параметр, сигнализирует по максимуму, если Т превысила допустимую, в ПЛК уже заложено заданное значение.

1-3 ЭПП.

1-4 Исполнительное устройство с пневмоприводом

Рассмотрим 2-ую систему стабилизации

Здесь и регулируемый и регулирующий параметр – расход сырья

2-1 Измерительный преобразователь по расходу. Это диафрагма

2-2 Дифференциальный манометр с ДТП – нормирующий преобразователь, мА

2-3 ПЛК. R – регистрация (в память ПЛК)

А – сигнализация по min-му (для загрузки аппарата – теплообменника)

2-4 – ЭПП. Из мА в МПа

2-5 Исполнительное устройство (ИУ)

Полная функциональная схема:

Автоматизация холодильника

Такая же, как и у теплообменника, вся разница лишь в смене ИУ и его место положение будет на выходе из холодильника, а не на входе, как у теплообменника.

Упрощённая функциональная схема автоматизации для холодильника.

Положение ИУ выбирается исходя из техники безопасности. Схема со всеми элементами представляется только когда количество объектов небольшое. Когда количество объектов большое, то используются упрощённые функциональные схемы автоматизации.

Развёрнутая функциональная схема в автоматизации

Представляется, когда большое количество ОР

ОР

ПЛК

АРМ

Измерение, регистрация, регулирование, сигнализация, блокировка

Измерения, сигнализация, дистанционное управления, связь САСУП

Лекция №10

Автоматизация печи.

1 Этап. Изучение технологического процесса

Поступает сырьё. В печи нагрев за счёт сгорания топлива - топливо. Чтобы топливо сгорало эффективно, подаётся воздух. Обязательно >.

2 Этап. Выбор регулируемого параметра.

Температура сырья на выходе из печи – регулируемый параметр,.

3 Этап. Выбор регулирующего параметра – расход топлива,.

4 Этап. Выбор возмущающих действий

Расход сырья.

5 Этап. Построение функциональной схемы автоматизации.

Необходимо соблюдать соотношение воздуха и топлива à необходимо 3 системы регулирования.

1 Система: стабилизация температуры сырья на выходе из печи.

2 Система: стабилизация соотношения топливо – воздух.

3 Система: стабилизация расхода сырья, подаваемого в печь.

(1) 1-1 – измерительный преобразователь температуры (термопара)

1-2 – контроллер (измеряет, сигнализирует по max-ому, стабилизирует t)

1-3 – преобразование Е/Р

1-4 – исполнительное устройство

(2) 2-1, 3-1 – измерительный преобразователь расхода – диафрагма.

На выходе ∆Р, МПа

2-2, 3-2 – нормирующий преобразователь – дифференциальный манометр и ДТП. На выходе – расход

2-3 – контроллер (FFC – т.к. 2 расхода). Он стабилизирует соотношение топлива к воздуху = 3/5 – соотношение устанавливает оператор.

Если изменилась, затем и соотношение нарушено, то начинает работать вторая система.

(3) 4-1 – измерительный преобразователь – диафрагма

4-2 – нормирующий преобразователь

4-3 – контроллер (R – регистрирует и посылает в базу данных; А – сигнализация по min; С- стабилизация).

Всё это одноконтурные системы регулирования.

Изменилась à изменится, 20-30 мин до изменения, большая инерционность печи. Используется ПИД закон регулирования.

Используется один контроллер, но с несколькими каналами, а не много контроллеров.

Так как печь инерционный объект, то используются каскадные системы регулирования (КСР). Её использование позволяет улучшить показатели качества регулирования (уменьшает динамическую ошибку, уменьшает время регулирования). КСР используется для инерционных объектов (в частности, для печи). КСР используется с целью: обеспечить неизменяемость регулируемого параметра как можно дольше.

Каскадные системы регулирования (КСР)

Это 2-ух или 3-ёх контурная система регулирования.

Будем рассматривать 2-ух контурную систему регулирования à 2 контроллера (регулятора), т.е. 2 канала связи.

1 контроллер называется основным или корректирующим. Он устанавливается на основном регулируемом параметре. Задание данному контроллеру устанавливает оператор.

2 контроллер называется вспомогательным или стабилизирующим. Ему задание устанавливает первый контроллер, то есть выход основного контроллера служит заданием второму.

Вспомогательный контроллер устанавливается в месте, обладающим меньшей инерционностью, то есть будет быстрее реагировать на изменение воздействующего параметра.

Рассмотрим КСР печи (упрощённая схема регулирования)

Читается следующим образом: стабилизация температуры в печи с коррекцией по температуре сырья на выходе из печи. Если температура в печи изменяется, вспомогательный контроллер увеличивает. Если температура на выходе из печи изменилась, то вступает в действие первый контроллер и корректирует задание второму контроллеру. В настоящее время используется КСР, так как уменьшается динамическая ошибка и время регулирования.

Для выдержки соотношения: основной на, 2-ой – для проверки соотношения – КСР.

Читается: стабилизация соотношения топливо – воздух с коррекцией по содержанию кислорода в печи.

2-1 – контроллер, определяющий содержание кислорода в печи – это основной контроллер. Ему задание устанавливает оператор.

2-2 – вспомогательный (стабилизирующий) контроллер. Стабилизирует соотношение топливо – воздух, изменяя расход воздуха.

2-1 корректирует задание для 2-2, если содержание кислорода в печи изменилось.

Задание:, мА

Автоматизация гидродинамических процессов

Перемещение жидкости и газа.

Автоматизация насоса (центробежного)

Необходимо получить соответствующий напор в линии нагнетания:

Вся автоматизация только на линии нагнетания.

4 – ЭПП; 3 – контроллер; 2 – нормирующий преобразователь; 1 – измерительный преобразователь.

И регулируемый, и регулирующий параметр – расход в линии нагнетания (1-4)

Если большой расход, то 1 установить перед ИУ 5 (раньше по течению).

Поршневой насос с паровым приводом.

Регулируемый параметр -

Регулирующий параметр -

Здесь использовали каскадную систему.

Лекция №11

Автоматизация компрессора. Центробежный компрессор.

Двухконтурная система регулирования

Компрессор – для передачи газа à определяет степень сжатия. В данном случае одноступенчатое сжатие.

Зависимость степени сжатия от расхода:

Помпаж – срыв потока, пульсация, резкий перепад расхода.

Все системы антипомпажные.

Потребитель сокращает до равного, если ещё сокращается, то понижают n до n2 и <

1 система. Регулируемый параметр -, а регулирующий параметр -

2 система. Регулируемый параметр -, а регулирующий параметр -

1 система регулирования:

1-1 – измерительный преобразователь – диафрагма. Перепад давления на сужающем устройстве.

1-2 - дифференциальный манометр с ДТП

1-3 – контроллер

До 1-3 текущее значение параметра (расхода в линии нагнетания).

Контроллер – измеряет, А – сигнализация по min-ому, С – стабилизация

При изменении будет изменяться в линии всасывания.

2-1 – контроллер – проверяет, насколько уменьшили, если нужно, открывает байпас и в линию всасывания (на компрессор нельзя!!)

Сначала работает система 1, а затем система 2.

Возможность стравливания газа в ресивер (ёмкость для газа).

Каскадная система регулирования центробежного компрессора.

2 системы: 1-ая система – одноконтурная система регулирования.

Регулируемый параметр – давление в линии нагнетания

Регулирующий параметр – расход в линии всасывания

1-1 – мембранный датчик давления (измерительный преобразователь – мембрана, а нормирующий – ДТП).

Схема по давлению (в упрощённом виде)

1-2 – контроллер, измеряет, сигнализирует по max-ому; стабилизирует.

Если Р увеличивается, то потребитель снижает. Контроллер снижает.

2-ая система:

Каскадная система регулирования.

2-1 – основной контроллер измеряет перепад давлений РД между и.

РД – заданное оператором значение перепада

2-2 – вспомогательный контроллер

3 контура регулирования: 2-2, 2-3 – стабилизирующий контур; 2-1 – корректирующий контроллер.

Автоматизация массообменных процессов.

Автоматизация сепаратора.

Функциональная схема автоматизации со всеми элементами регулирования.

1. В сепараторе – газожидкостная смесь, в результате сепарации (разделения) получаем выход жидкости и газа.

2. Регулируемый параметр: L – уровень, P – давление.

Регулирование осуществляется по выходу из аппарата.

3. Регулирующий параметр: (для Р), (для L). Основное возмущение à необходимо стабилизировать.

4 системы регулирования: стабилизация Р, стабилизация уровня L, стабилизация расхода смеси.

Лекция №12

Развёрнутая функциональная схема сепаратора

На объекте изображаются измерительные преобразователи и исполнительные устройства, а остальные сносятся в таблицу.

Автоматизация процесса стабилизации нефти.

Это процесс удаления из нефти лёгкой бензиновой фракции. В результате стабильная нефть. Разделение нефти на 2 фракции. Это происходит в колонне ректификации. Процесс стабилизации нефти осуществляется с помощью бинарной ректификации (лёгкая и стабильные фракции).

1. Поддерживать (стабилизировать) температуру верха колонны ректификации (регулируемые параметры).

Стабилизация давления в колонне ректификации.

Стабилизация уровня в колонне ректификации

Стабилизация расхода пара в рибойлере

Стабилизация уровня в ёмкости

Помимо стабилизации есть ещё и контроль. Обязательно сигнализация и блокировка.

2. Регулирующие параметры:

- Температура верха – расход орошения

- Давление колонны ректификации – расход хладоагента и сброс в атмосферу.

Сначала сбрасывается 2-2, а затем 2-3

- Уровень – расход стабильной нефти и расход пара

Каскадные системы регулирования.

Стабилизация расхода орошения с коррекцией по температуре верха колонны ректификации.

Стабилизация расхода кубового остатка (стабильной нефти) с коррекцией по уровню ректификации.

Лекция №13

Автоматизация процесса абсорбции.

Абсорбция – процесс поглощения компонентов газа жидкостью (компонента газа, воды). В качестве жидкости – абсорбент.

Так осуществляется осушка газа.

Необходимо время как можно меньше, а давление – как можно выше.

1система: стабилизация соотношения насыщенный газ – абсорбент

2 система: стабилизация температуры в абсорбере

3 система: стабилизация давления в абсорбере

4 система: стабилизация уровня

5 система: стабилизация концентрации регенерированного абсорбента.

Можно стабилизировать уровень в ёмкости с абсорбентом.

Основной регулируемый параметр: концентрация извлекаемого компонента в обеднённом газе.

Это были одноконтурные системы регулирования.

Каскадные системы регулирования.

1 система: стабилизация соотношения насыщ. газ – абсорбент с коррекцией по концентрации извлекаемого компонента в обеднённом газе.

2 система: стабилизация расхода насыщенного абсорбента с коррекцией по уровню в абсорбере.

Интеллектуальные датчики (ИД).

ИД – это устройство, включающее в себя микропроцессор, предназначенный для обработки поступающей информации. ИД можно представить следующей структурной схемой:

АЦП – аналого-цифровой преобразователь

МП – микропроцессор, проводящий обработку информации и вывод на дисплей, может устанавливать границы.

Автоматизация скважин.

Сводится к измерению параметров и предотвращению аварийной ситуации.

Автоматизация газовых скважин.

1)Используются передвижные сепараторы

2)Введение факельной измерительной линии на кустах газовых скважин.

«Надым» - передвижная сепараторная установка

Измеряют: дебит газа, оценивают вынос жидкости и механических примесей.

FQI

TI

PISA

Перспективное направление: определение дебита для многофазных сред. Используется флуактационный метод. В качестве датчика: СИМ – скважинный измерительный модуль.

QSA

Рядом со скважиной. В окружающей среде

Предельная загазованность скважины

(конц. вредных газов)

S – блокировка (защита)

F – расход; Q – интегральный расход; I – мгновенный расход

Автоматизация нефтяных скважин.

1. Фонтанная скважина

Дата добавления: 2014-01-11