Закалочная печь

 
          

1- И – регулятор 2- П – регулятор 3- ПИ – регулятор 4- ПИД– регулятор

Рисунок 3 – номограмма .

Согласно  номограмме простейшим законом регулирования, способным обеспечить полученный динамический коэффициент является ПИ – закон регулирования.

 

Определение времени переходного процесса для ПИ – закона регулирования

Необходимо  проверить, обеспечит ли выбранный  закон регулирования заданное допустимое время регулирования  . Для этого определяется относительное время регулирования по номограмме для выбранного типового переходного процесса и данного закона регулирования, представленной на рисунке 4.

 

 

1- И – регулятор 2- П – регулятор 3- ПИ – регулятор 4- ПИД– регулятор

Рисунок 4 -  номограмма 

= 9;

По  найденной  величине  определяется  абсолютное  время   регулирования, , с:

Полученное  время регулирования  необходимо  сравнить  с  допустимым  временем регулирования.  Полученное  время  регулирования должно быть  меньше

допустимого , тогда делается вывод, что выбранный закон регулирования обеспечит требуемую устойчивость переходного процесса.

Выбор конкретного типа регулятора

Для регулирования технологических параметров в металлургии применяются гидравлические, пневматические и электрические (электронные) регуляторы.

При выборе вида регулятора необходимо руководствоваться  следующими их достоинствами и недостатками:

- гидравлические  регуляторы надежно работают в условиях вибрации, запыленности, загрязненности, повышенной температуры, имеют большую выходную мощность, просты и так далее.

Однако  их номенклатура в настоящее время  ограничена, они не позволяют создавать  сложные законы регулирования, сложные  системы автоматизации, имеют ограниченное расстояние между регулятором и объектом. В настоящее время гидравлические регуляторы имеют ограниченное применение в системах локального регулирования давления или расхода воздуха или газа в трубопроводах в условиях, где электрическую аппаратуру применять нельзя. Гидравлическая аппаратура широко используется в системах управления мощными машинами, механизмами;

- пневматические  регуляторы могут обеспечить  любой закон регулирования, создавать  систему любой сложности, достаточно надежны и недороги. Основным достоинством пневматической аппаратуры является ее взрывобезопасность и пожаробезопасность, возможность работать в условиях загазованной и загрязненной среды.

Однако  они требуют сложного и дорогого оборудования для подготовки сухого и чистого сжатого воздуха для их питания, требуют абсолютной герметичности соединительных линий, допускают передачу управляющих сигналов на расстояние не более 15 – 300 метров.

Современная пневматическая аппаратура управления и регулирования выпускается в виде комплексов технических средств автоматизации СТАРТ – 2, ЦЕНТР, ЦИКЛ. На предприятиях черной металлургии в основном используют аппаратуру комплекса СТАРТ – 2.  Регуляторы    этого   комплекса   работают  совместно   с   вторичными   приборами  типа ПВ 10.1Э (регистрирующие).

Пневматические  регуляторы комплекса СТАРТ – 2 работают совместно с приборами, имеющими на выходе пневматические преобразователи стандартного сигнала .

Пневматические  регуляторы нашли широкое применение для регулирования параметров во взрывоопасных, пожароопасных и газоопасных производствах.

Используя достоинства гидравлических и пневматических средств автоматизации (высокую  надежность в производственных условиях, плавность и точность перемещения исполнительных механизмов, высокую мощность, простоту управления и так далее) часто применяют электрогидравлические и электропневматические системы автоматизации, в которых измерительная часть выполняется на электрических датчиках и преобразователях, а исполнительная часть – с помощью гидравлических или пневматических исполнительных механизмов, для этого управляющие или информационные сигналы проходят соответствующие электрогидравлические или электропневматические преобразователи;

- электрические  (электронные) регуляторы получили наибольшее применение. Они могут передавать сигналы практически на неограниченное расстояние, имеют широкую номенклатуру измерительных, регулирующих и исполнительных устройств, позволяют создавать сложные современные системы связанного и комплексного управления и регулирования. В составе с вычислительными машинами на базе электрических средств автоматизации создаются автоматизированные системы управления: АСУ, АСУТП, АСУП.

Однако  они сложны, дороги, требуют высокой  технической культуры эксплуатации, технической грамотности и практического опыта. Электрическая аппаратура управления должна устанавливаться в чистых взрывобезопасных и  пожаробезопасных  помещениях, оборудованных приточной и вытяжной вентиляцией.

По  принципу  управления  исполнительными   механизмами   электрические

регуляторы  бывают релейно – импульсные и аналоговые. Импульсные регуляторы работают совместно с электродвигательными исполнительными механизмами и дроссельными регулирующими органами (заслонками, клапанами, шиберами и тому подобными). Аналоговые регуляторы работают с пропорциональными исполнительными устройствами (например, с усилителями мощности для управления двигателями постоянного тока с электрогидравлическими и электропневматическими преобразователями и мембранными или поршневыми исполнительными механизмами).

Аналоговые  регуляторы широко используются в качестве корректирующих регуляторов в каскадных  и многосвязных системах регулирования  и управления.

По  принципу формирования управляющего сигнала  электрические регуляторы бывают аналоговые (управляющий сигнал формируется с помощью        обычных электрических сигналов тока и напряжения) и микропроцессорные (формирование управляющих сигналов производится с помощью цифровых кодов).

Электрические регуляторы могут работать непосредственно с естественными сигналами от датчиков (от преобразователей термоэлектрических (ПТ), термопреобразователей сопротивления (ТС), от дифференциально – трансформаторных (ПД), ферродинамических (ПФ), реостатных (ДД) или индукционных (ИД) преобразователей) или сдатчиками унифицированного сигнала постоянного тока или напряжения. Для преобразования естественного сигнала в унифицированный используются промежуточные нормирующие преобразователи. Такие преобразователи выпускаются как отдельные приборы (например, типа Ш 71, Ш 79 – для термопреобразователей сопротивления; Ш 72, Ш 78 – для преобразователей термоэлектрических; НП – ПЗ – для ПД, ПФ – преобразователей; Ш 74 – для тензоэлектрических преобразователей и другие). Современные нормирующие преобразователи встраиваются в первичные приборы, например Сапфир – 22, Метран – 43, Метран – 44, Метран – 45, в термопреобразователи сопротивления и другие.

Выходные  нормирующие преобразователи встраиваются также во вторичные приборы (ДИСК – 250, А 100 – Н и другие).

Современные   электрические   регуляторы  выпускаются  в  составе  комплексов технических    средств    автоматизации,   в   которые   кроме   регуляторов  входят дополнительные различные  функциональные  блоки  и  модули   для   предварительной  обработки   информации    и     позволяющие    реализовать

современные сложные системы управления и  регулирования. В качестве комплексов общепромышленного применения в  системах автоматизации используются комплекты КАСКАД – 2, КОНТУР – 2 и другие.

Современные централизованные сложные многоконтурные системы регулирования и управления строятся на микропроцессорных средствах автоматизации, в которых заданная система управления программируется путем использования алгоритмов управления: «защитных» в постоянную память процессора. К таким микропроцессорным устройствам общепромышленного применения относятся РЕМИКОНТЫ, ЛОМИКОНТЫ, локальные регуляторы ПРОТАР, ПРОТЕРМ и другие. В них роль регулятора выполняет выбранный алгоритм управления.

РЕМИКОНТЫ и ЛОМИКОНТЫ используются для построения сложных централизованных систем управления. Регуляторы ПРОТАР и ПРОТЕРМ служат для построения сложных локальных систем автоматического регулирования и управления.

Так как используется Сапфир 22ДД, у которого на выходе имеется унифицированный токовый сигнал, то выбирается электрический регулятор. 

В курсовом проекте выбирается электрический  регулятор Р27, входящий в комплекс технических средств «Каскад-2» . Регулирующий блок Р27 является импульсным. Используется в системах автоматического регулирования и управления технологических процессах в комплекте с исполнительным механизмом постоянной скорости. Формирует П,ПИ,ПИД законы регулирования, а также трехпозиционный регулятор. Р27 работает только с унифицированными сигналами.

 Определение параметров оптимальной  статической и динамической

настройки регулятора

Статическая настройка регулятора и системы регулирования.

В процессе статической настройки производится предварительная наладка регулятора и системы регулирования.  В  процессе  статической  настройки  выполняются следующие наладочные работы:

-  проверяется   правильность  и   полярность  (фазировка)  подключения   входных сигналов, сигналов задания,  корректирующих сигналов, сигналов управления исполнительным механизмом и регулирующим органом. Полярность, фазировка и направление регулирующего воздействия должны быть направлены в, сторону управления рассогласования;

- производится  расчет и  установка масштабных  коэффициентов для подстройки величины  сигналов,  подаваемых  на  вход суммирующей  части  регулятора.  Для  этого необходимо иметь статические характеристики по каждому входу относительно основной регулируемой величины и регулирующего воздействия. По статическим характеристикам определяются коэффициенты передачи по каждому из входных сигналов, а затем путем расчета соотношения коэффициентов определяются необходимые величины масштабных коэффициентов по каждому из входов.

Обычно  входной сигнал, имеющий наибольший коэффициент передачи, подается на вход регулятора через коэффициент масштабирования, равный единице, остальные входные сигналы подстраиваются на величину, меньшую, во сколько раз их коэффициент передачи меньше коэффициента передачи основного сигнала;

- выбирается и устанавливается диапазон действия внешнего задающего устройства. Диапазон действия задатчика должен соответствовать максимальному диапазону изменения заданного значения регулируемой величины в процессе управления технологическим процессом;

- обеспечивается балансировка измерительной части регулятора при отсутствии входных сигналов, а затем при заданном значении регулируемой величины (или соотношения нескольких величин). Балансировка производится путем подключения к выходу измерительной части регулятора контрольного прибора и установки его в нулевое положение с помощью специального «корректора»;

- устанавливается  необходимый диапазон перемещения  регулирующего органа и исполнительного  механизма. Выбранный диапазон  перемещения регулирующего органа (диапазон регулирования) – регулирующее воздействие (изменение расхода регулирующего потока ) должно полностью устранять все возможные отклонения регулируемой величины и обеспечить поддержание заданного значения параметра.

Необходимое регулирующее воздействие определяется путем расчета и выбора размера регулирующего органа и настройкой его сочленения с выходным валом исполнительного    механизма.    Для    установки   заданного   диапазона  перемещения регулирующего органа необходимо правильно настроить длину и расположение рычагов и тяг, связывающих исполнительный механизм с регулирующим органом, так чтобы соотношение перемещение механизма и затвора регулирующего органа было пропорциональным и линейным.

После настройки крайних заданных положений регулирующего  органа и сочленения его  с  выходным  валом  исполнительного механизма необходимо настроить ограничители перемещения исполнительного механизма в крайних положениях выходного вала. В пневматических и гидравлических исполнительных механизмах для этого используются механические упоры, устанавливаемые в крайних положениях выходного органа. В электрических исполнительных механизмах для этой цели используются конечные выключатели, встроенные в исполнительные механизмы. Конечные выключатели настраиваются смещением кулачков, установленных на выходном валу механизма, и управляющих микровыключателями с размыкающими и замыкающими контактами. Размыкающие контакты обычно включаются в цепи управления исполнительным механизмом от регулятора или органов ручного управления в сторону «больше» - «меньше». Замыкающие контакты включаются в схему сигнализации достижения этих крайних положений исполнительного механизма или в схему переключения и логического управления процессом. Дополнительно предусмотрены также механические упоры;