Mihicтерство освіти і науки україни національний університет “львівська політехніка”

Дослідження замкнутої системи

автоматичного регулювання температури

Методичні вказівки та

інструкція до лабораторної роботи № 4

з дисципліни “Автоматизація неперервних технологічних процесів”

для студентів базового напряму

6.0925 “Автоматизація і комп’ютерно-інтегровані технології”

Затверджено на засіданні

кафедри автоматизації

теплових і хімічних процесів

Протокол № 7 від 27.01.2005 р.

Львів 2005

Дослідження замкнутої системи автоматичного регулювання температури: Інструкція до лабораторної роботи № 4 з дисципліни “ Автоматизація неперервних технологічних процесів” для студентів базового напрямку 6.0925 “Автоматизація і комп’ютерно-інтегровані технології” / Укл. Я. П. Юсик, В. О. Фединець, О.В. Кріль. - Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2005. - 17 с.

Укладачі Юсик Я. П., канд. техн. наук, доцент

Фединець В. О., канд. техн. наук, доцент

Кріль О.В., асистент

Відповідальний за випуск Пістун Є.П., доктор техн. наук, професор

Рецензенти Кріль Б. А., канд. техн. наук, доцент

Савицький В.К., канд. техн. наук, доцент

Мета роботи:

- ознайомлення з основними методами регулювання температури в технологічних апаратах;

- дослідження замкнутої системи автоматичного регулювання температури в реакторі з різними типами регуляторів та вибір оптимальних значень параметрів настроювання регуляторів;

- визначення показників якості процесу регулювання з різними типами регуляторів та параметрами настроювання.

Необхідна теоретична підготовка:

- знання правил моделювання та дослідження системи автоматичного регулювання з допомогою програмного засобу імітаційного структурного моделювання Simulink середовища Matlab;

- знання динамічних моделей об’єкта регулювання, типових перехідних процесів, показників якості процесів регулювання.

Основні теоретичні відомості

Теплові процеси відіграють значну роль в хімічній технології. Хімічні реакції речовин, а також їх фізичні перетворення, як правило, супроводжуються тепловими ефектами. В зв’язку з цим, температура є основною вихідною величиною при регулюванні різноманітних теплових процесів в теплообмінниках, реакторах, печах, ректифікаційних колонах, випарних установках, тощо.

Основні задачі автоматизації теплових процесів - це економія затрат теплоносіїв з досягненням оптимальних умов роботи апаратури.

У більшості випадків тепловими об’єктами досить складно керувати. Теплові об’єкти - це, як правило, багатоємнісні об’єкти з взаємним впливом через теплові опори. Тому диференційні рівняння руху об’єкта мають високий порядок. Більшість теплових об’єктів мають значне транспортне і технологічне запізнення. У теплообмінних процесах при зміні гідродинаміки змінюються коефіцієнти тепловіддачі. Тому теплові об’єкти є нелінійними, що значно ускладнює процес регулювання. Другим фактором, що ускладнює процес регулювання таких об’єктів, є зміна значення часу запізнення при зміні витрат теплоносіїв. Необхідно відзначити і третій фактор, що значно погіршує процес регулювання. Більшість теплових процесів - об’єкти з розподіленими параметрами, які можна розглядати як багатоємнісні об’єкти, з’єднані послідовно. Фактор, який полегшує процес регулювання теплообмінних процесів - це самовирівнювання між окремими ємностями і взаємний вплив вхідних і вихідних координат. Як показала практика і теоретичні дослідження, хороших результатів при керуванні тепловою апаратурою можна досягти, використовуючи комбіновані системи регулювання, а особливо ті, що побудовані на основі матеріальних і теплових балансів, що дозволить організувати теплові процеси з високими експлуатаційними характеристиками.

Об’єм автоматизації теплової апаратури повинен враховувати можливість зведення матеріальних і теплових балансів, забезпечувати надійну роботу апаратури, захищати оперативний персонал і довкілля від шкідливих впливів.

Сучасні засоби автоматизації значно розширюють функціональні можливості і практично вирішують складні задачі автоматизації теплообмінної апаратури.

Розробка нових систем керування тепловою апаратурою повинна бути направлена на організацію її роботи з мінімальною затратою енергоносіїв.

Динамічні характеристики об’єктів в системах регулювання температури залежать від фізико-хімічних параметрів процесу і конструкції апарата.

Загальними особливостями систем автоматичного регулювання (САР) температури є значна інерційність промислових первинних вимірювальних перетворювачів температури.

Серед технологічних об’єктів, в яких протікають процеси теплопередачі, зустрічаються об’єкти з зосередженими і розподіленими параметрами.