Расчет параметров регулятора температуры травильного раствора травильной секции НТА-1 ЛПЦ-2

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Июня 2013 в 22:04, курсовая работа

Краткое описание

Обработка горячекатаных полос производится на непрерывно- правильных агрегатах. Из цеха горячей прокатки рулоны горячекатаных полос поступают на склад рулонов цеха холодной прокатки, где обычно они охлаждаются в течении 2,5-3,5 суток, после чего поступают в непрерывные травильные агрегаты для очистки поверхности полосы от окалины. После предварительного механического разрыхления и частичного удаления окалины в окалиноломателе. И дрессировочной клети поверхность полосы подвергается травлению кислотных ваннах.

Содержание

1 Характеристика технологического процесса объекта
управления 4
2 Функциональная схема управления и регулирования
объекта 8
3 Аналитический обзор 9
4 Алгоритмическая структура управления 11
5 Выбор закона регулирования и предварительный расчет
настроек регулятора по динамическим и технологическим
требованиям объекта 13
5.1 Динамические параметры объекта 13
5.2 Технологические требования 13
5.3 Выбор закона регулирования 13
5.4 Предварительный выбор настроек регулятора 14
5.5 Уточненный расчет настроек регулятора 14
5.6 Расчет АФХ объекта без учета звена запаздывания 14
5.7 Расчет углового сдвига, определяемого звеном
запаздывания 15
5.8 Расчет настроек регулятора по показателю
колебательности 16
6 Расчет и построение АФХ разомкнутого контура.
Проверка на устойчивость по частотному критерию Найквиста 20
6.1 Расчет АФХ объекта при Кр=2,35 %хода/°С 20
7 Расчет переходного процесса контура регулирования
с помощью MatLab 23
Заключение 25
Список использованных источников 26

Прикрепленные файлы: 1 файл

!!!Курсовой по АТТПиП мой готовый с рамками.docx

— 832.97 Кб (Скачать документ)

Лист

 

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

КП 050702.09-10.04ПЗ

Разраб.

Дебелый С.А.

Провер.

Люфт В.В.

Реценз.

 

Н. Контр.

 

Утверд.

 

Расчет параметров регулятора температуры травильного раствора травильной секции НТА-1 ЛПЦ-2

Лит.

Листов

26

КГИУ  З АиУ-08


о по технологии уровня, требуются:

1)Программируемый логический  контроллер (в программе которого  работает проектируемый регулятор);

2)Датчик фактической температуры  травильного раствора (обратная связь системы автоматического регулирования);

3)Позиционный клапан для  регулирования подачи пара в  теплообменник (исполнительный механизм  системы автоматического регулирования).

Что касается фирм, производящих программируемые логические контроллеры, то остановимся на двух европейских производителях. Первая из них, Siemens – немецкая фирма, производящая в области промышленной автоматизации контроллеры, компьютеры Fujitsu-Siemens и прочие средства автоматизации, очень популярна в Европе, и стала фактическим стандартом в области промышленной автоматизации на территории стран СНГ. Ее системы автоматизации высококачественны и недороги, их ассортимент очень широк. Во многих отраслях промышленности системы Siemens стали стандартом. Siemens отличает повышенное внимание и уважительное отношение к заказчику, а, также, открытость информации для потенциального потребителя. Вторая, АВВ – шведская компания, производящая электротехническую аппаратуру (силовые трансформаторы и др.) и, также, контроллеры и средства автоматизации. Ее системы автоматизации очень высококачественны и высоконадежны. Компания специализируется на автоматизации опасных высокотехнологичных и химических производств, и атомных электростанций, т.е. там, где требуются высокая надежность, дублирование систем связи и управления, сложная визуализация и регистрация десятков (и сотен) технологических параметров в виде графиков (история), тревожных сообщений. Компания имеет свой круг потребителей и, в гораздо меньшей степени, представлена на рынке промышленной автоматизации стран СНГ.

Т.к. на предприятии АО АМТ, как правило, устанавливают контроллеры Siemens, то остановим свой выбор на них в целях унификации и стандартизации используемого оборудования.

Для выбора датчиков температуры  травильного раствора, в первую очередь, определяемся с рабочей средой – нам подходят датчики для газообразных и жидких сред. Рабочая среда агрессивная – раствор соляной кислоты, поэтому выбираем датчики с соответствующим защитным материалом. Для диапазона рабочих температур – не выше 100 °С, не применяют термопары, поэтому останавливаем выбор на термометрах

 

 

 

 


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

КП 050702.09-10.04ПЗ


сопротивления. Их чувствительные элементы могут быть медные или платиновые. Платиновые рассчитаны на температуру  до 350 °С и выше; также, они значительно дороже, поэтому, для данного диапазона рабочих температур, ориентируемся на датчики с медными чувствительными элементами. Термометры сопротивления Метран не выпускаются кислотозащищенными, поэтому выбираем TF101P-1m, TF101P-2m или TF101P-3m фирмы Vegas, соответственно, с длиной кабеля 1, 2, 3 метра с медными чувствительными элементами на диапазон температур -60…+150 °С. Это водонепроницаемые датчики температуры для работы в агрессивных средах и условиях ограниченного пространства в герметичной капсуле из PFA. Тепловая инерция датчиков – до 20 секунд.

Выбор регулирующего клапана  для пара является весьма ответственным  и непростым мероприятием, т.к. при  подборе всякий раз следует учесть целый ряд факторов и оценить  клапан сразу по нескольким критериям.

Регулирующие клапаны  фирмы Sauter (серии AVM234, AVF234, AVN224) комплектуются электроприводами. Эти приводы являются по настоящему революционными в смысле примененных в конструкции технических решений. Приводы имеют встроенное электронное управление, автоматически калибрующее ход штока при установке привода на конкретный клапан, три скорости перемещения штока, механизм быстрого соединения штока привода со штоком клапана, многоуровневую светодиодную индикацию текущего состояния привода, а также возможность выбора из нескольких типов управляющих сигналов в рамках всего одной модели привода.

Кроме традиционных регулирующих клапанов, имеются специальные комбинированные  регулирующие клапаны TLV, среди которых:

1)Регулирующий клапан CV-COS для пара, со встроенным фильтром, циклонным сепаратором и конденсатоотводчиком;

2)Регулирующий и редукционный  клапан для пара MS-COS с электроприводом, встроенным редукционным клапаном, фильтром, циклонным сепаратором и конденсатоотводчиком.

Данные устройства являются уникальными в части совмещения сразу нескольких важных функций  в одном устройстве и порой  незаменимыми, особенно в системах с ограничениями по габаритным размерам, высокими требованиями к качеству пара и точности управления процессом.

Необходимо, также учесть параметры среды (давление пара до 0.6 Мпа и температура до 150 °С), поэтому, имеем ввиду клапаны с максимальным рабочим давлением до 10-16 Бар и температурой не менее 200 °С.

Интересны, также, клапаны  фирмы Foxboro Eckardt серии SRD9ХХ, имеющие стандартный сигнальный вход 4-20 мА, а также обратную связь по положению (аналоговый выход 4-20 мА) и встроенный конечный выключатель индуктивного типа для индикации закрытого состояния.

Клапаны Sauter дешевле, чем Foxboro Eckardt, кроме того, позволяют выбирать регулировочную характеристику (линейная, равнопроцентная или квадратичная), поэтому останавливаем свой выбор на них.

4 Алгоритмическая структура  управления


Алгоритмическая структура управления средней часИзм.

Лист

 

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

КП 050702.09-10.04ПЗ

Разраб.

Дебелый С.А.

Провер.

Люфт В.В.

Реценз.

 

Н. Контр.

 

Утверд.

 

Расчет параметров регулятора температуры травильного раствора травильной секции НТА-1 ЛПЦ-2

Лит.

Листов

26

КГИУ  З АиУ-08


тью НТА приведена на рисунке 2.

 

 

 

 


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

КП 050702.09-10.04ПЗ


Рисунок 2. Алгоритмическая структура управления средней частью НТА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5 Выбор закона  регулирования и предварительный  рИзм.

Лист

 

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

КП 050702.09-10.04ПЗ

Разраб.

Дебелый С.А.

Провер.

Люфт В.В.

Реценз.

 

Н. Контр.

 

Утверд.

 

Расчет параметров регулятора температуры травильного раствора травильной секции НТА-1 ЛПЦ-2

Лит.

Листов

26

КГИУ  З АиУ-08


асчет настроек регулятора стабилизации температуры.

 

5.1 Динамические параметры  объекта:

Коб=0,75 °С/%ходаИМ – коэффициент передачи объекта;

Тоб=244 с – постоянная времени объекта;

τоб=90 с – чистое запаздывание;

ΔXвх.об=100%  – максимальное возмущающее воздействие по заданию.

 

5.2 Технологические требования:

Хст – статическая ошибка, не более 5°С

Х1 – динамическая ошибка, не более 10°С

tp – время регулирования, не более 1000 с

n1 – колебательность, не более 20 %

 

5.3 Выбор закона регулирования.

Динамический коэффициент  регулирования:

 

 

 

По графику (рисунок 1а  методички) для 20 % перерегулирования  и Rд=0,13, τобоб=0,36 определяем, что подходит ПИД-регулятор.

Проверка возможности  использования П-регулятора.

По кривым (рисунок 2 методички) в соответствии с τобоб=0,36 находим по кривой 2:

 

 

откуда находим

С

 

Следовательно, П-регулятор  не обеспечивает заданной статической  ошибки Хст =5°С.

 

 

 


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

КП 050702.09-10.04ПЗ


Проверка возможности  использования ПИ-регулятора.

Из графика (рисунок 3а  методички) для условия τобоб=0,36 находим, что tp/ τоб=12. Откуда:

 

с.

 

Это превышает допустимое время регулирования tp=1000 с и, следовательно, ПИ-регулятор не обеспечивает заданного tp.

Окончательно выбираем ПИД-регулятор.

 

5.4 Предварительный выбор настроек регулятора.

По формулам (таблица 1 методички) считаем приближенные значения настроек ПИД-регулятора:

 

 

 с

 

 с

 

5.5 Уточненный расчет настроек  регулятора.

Более точно настройки  регулятора могут быть рассчитаны по АФХ объекта регулирования. Частотные  характеристики объекта получают либо экспериментально, либо построением  по данным кривой разгона и построенной  на ее основе передаточной функции  объекта.

Выбор настроек по АФХ объекта  регулирования позволяет достигнуть заданного затухания переходного  процесса в САР, который характеризуется  показателем колебательности М.

В нашем случае, произведем расчет настроек ПИД-регулятора, имея ввиду переходный процесс с 20 %-ным перерегулированием М=1.4. АФХ объекта:

 

 

5.6 Расчет  амплитудно-фазовой  (АФХ) характеристики  объекта без учета  звена запаздывания.


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

КП 050702.09-10.04ПЗ


Расчет осуществляем графически, строим АФХ объекта регулирования  без учета запаздывания, для чего придаем ряд значений частоте ω, рад/с и по формулам

 

 

рассчитываем  в Microsoft Excel значение фазового угла “φ” и модуля “A” частотной характеристики объекта без учета звена запаздывания. Результат расчета представлен в таблице 1.

 

Таблица 1. Расчет АФХ объекта  без учета звена  запаздывания

Kоб

Tоб

ω

ϕ

A

1

0.75

244

0

0

0.75

2

0.75

244

0.0009

-12.39

0.73254

3

0.75

244

0.0019

-24.87

0.68043

4

0.75

244

0.0029

-35.28

0.61223

5

0.75

244

0.0042

-45.7

0.5238

6

0.75

244

0.006

-55.66

0.42303

7

0.75

244

0.009

-65.52

0.31082

8

0.75

244

0.014

-73.68

0.21071

9

0.75

244

0.028

-81.67

0.10862

10

0.75

244

0.057

-85.89

0.05379


 

5.7 Расчет  углового сдвига, определяемого звеном запаздывания в объекте производим в Microsoft Excel по формуле:

 

 

Результат расчета представлен  в таблице 2.

 

 

 


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

Информация о работе Расчет параметров регулятора температуры травильного раствора травильной секции НТА-1 ЛПЦ-2