- •М инистерство образования и науки Украины Национальная металлургическая академия Украины
- •Днепропетровск – 2009 содержание
- •Введение
- •1 АвтоматизациЯ производственных процессов
- •1.1 Процесс управления
- •Необходимость автоматизации современного производства
- •Особенности металлургических объектов автоматизации
- •Предпосылки успешной автоматизации:
- •Экономическая оценка эффективности автоматизации
- •1.6 Основные требования к автоматизации
- •2 Технологический объект и системы управления
- •2.1 Описание технологического объекта управления (тоу)
- •2.2 Математическая модель тоу и основная задача автоматизации
- •2.3 Классификация систем автоматического управления
- •I. По целям управления и виду алгоритмов
- •II. По типу систем автоматического управления
- •По виду математического описания
- •IV. По виду сигналов
- •V. По характеру задающего воздействия
- •VI. По методу управления
- •VII. Статические и астатические системы управления
- •VIII. Уровни асу
- •3 Переходные процессы и оценка их качества
- •3.1 Статическое и динамическое состояние системы
- •3.2 Виды переходных процессов
- •3.3 Типовые воздействия на объект
- •3.4 Оценка качества процесса управления
- •4 ФункцИональнЫе схемЫ автоматизацИи
- •4.1 Назначение и виды функциональных схем автоматизации
- •4.2 Обозначения элементов автоматики
- •4.3 Принципы составления функциональных схем автоматизации
- •4.4 Структурные схемы контроля и управления
- •4.4.1 Аср температуры в печи
- •4.4.2 Аср давления в рабочем пространстве печи
- •4.4.3 Аср соотношения «топливо-воздух»
- •4.4.4 Автоматическая защита и сигнализация
- •5 Принципы и режимы управления
- •5.1 Принцип разомкнутого управления (по заданию)
- •5.2 Управление по отклонению (принцип обратной связи)
- •5.3 Управление по возмущению (принцип компенсации)
- •5.4 Пример реализации принципов управления
- •5.5 Оптимальное и адаптивное управление
- •5.6 Режимы функционирования систем автоматизации
- •6 Типовые динамические звенья
- •6.1 Свойства типовых динамических звеньев
- •6.2 Понятие передаточной функции
- •6.3 Динамические звенья первого порядка
- •6.3.1 Пропорциональное звено
- •6.3.2 Апериодическое (инерционное) звено первого порядка
- •6.3.3 Идеальное интегрирующее звено
- •6.3.5 Идеальное дифференцирующее звено
- •6.3.7 Звено чистого запаздывания
- •6.4 Класификация динамических звеньев второго порядка
- •6.5 Передаточные функции соединений динамических звеньев
- •6.5.3 Встречно-параллельное соединение звеньев
- •7 Частотные характеристики систем управления
- •7.1 Амплитудная и фазовая частотные характеристики
- •7.2 Совмещенная частотная характеристика
- •7.3 Частотная передаточная функция
- •7.4 Частотные функции соединений звеньев
- •7.5 Логарифмические частотные характеристики
- •8 Устойчивость систем автоматического управления
- •8.1 Понятие равновесия и устойчивости
- •8.2 Математические критерии устойчивости
- •8.3 Области устойчивости сау в фазовом пространстве
- •9 Технические средства автоматизации
- •9.1 Состав и функции технических средств
- •9.2 Общие требования к тса
- •9.3 Требования к технологическим датчикам
- •9.4 Исполнительные устройства и требования к ним
- •9.5 Регулирующие органы
- •9.6 Разработка технических средств автоматизации
- •10 Автоматические регулирующие устройства
- •10.1 Типовые оптимальные переходные процессы регулирования
- •10.2 Законы регулирования и автоматические регуляторы
- •10.3 Синтез законов регулирования
- •10.4 Оптимальное управление
- •Микропроцессорная техника
- •11.1 Синтез логических управляющих устройств
- •11.2 Микропроцессорные системы
- •11.3 Структура и основные функции микроконтроллеров
- •12 Управляющие вычислительные комплексы
- •12.1 Принципы построения управляющих вычислительных комплексов
- •12.2 Технические и программные компоненты увк
- •Основные технические компоненты обеспечивают процесс измерения и обработку полученной информации. К ним относятся:
- •Общее прикладное по увк представляет собой организованную совокупность программных модулей, реализующих:
- •12.3 Требования к увк
- •Рекомендуемая литература
4.4.3 Аср соотношения «топливо-воздух»
Автоматическое регулирование соотношения расходов топлива и воздуха, подаваемых в печь, должно обеспечивать требуемые условия сжигания топлива. В общем случае условия сжигания топлива должны обеспечить требуемую атмосферу в печи, экономичность сжигания, а также наилучшие условия теплообмена факела с металлом и кладкой.
Численно соотношение «топливо–воздух» характеризуется коэффициентом расхода воздуха , определяемого выражением
= Fв / (Vов Fт), (4.1)
где Fв – действительный расход воздуха; Vов – теоретический расход воздуха, необходимый для полного сжигания единицы топлива; Fт – расход топлива.
При построении АСР соотношения «топливо–воздух» предполагается, что величины и Vо известны. Тогда из формулы (4.1) имеем следующее соотношение между расходом воздуха и топлива
Fв / Fт = ( Vов). (4.2)
При регулировании соотношения «топливо–воздух» в подавляющем большинстве случаев ведущим потоком является газ, расход которого определяется регулятором температуры, ведомым потоком – воздух. В некоторых случаях применяется обратная схема, в которой ведущий поток – воздух, а ведомый – топливо. В названии АСР после слова «соотношение» указывается вначале ведущий, а затем ведомый потоки.
Печи по каналу соотношение «топливо–воздух» являются малоинерционными объектами. Количественные значения параметров передаточной функции определяются типом печи и режимом работы. Значения параметров передаточной функции приведены в табл. 4.4.
На рис. 4.4 приведена функциональная схема типовой автоматической системы регулирования соотношения «топливо–воздух».
Расход топлива (газа) и воздуха измеряются при помощи сужающих устройств 1а и 2а, перепады давлений с которых передаются на дифференциальные манометры–расходомеры 1б и 2б. С электрических выходов датчиков дифманометров сигналы, пропорциональные перепадам давлений, подаются на блоки извлечения квадратного корня 1в и 2в, на выходе которых получают электрические сигналы, пропорциональные расходам газа и воздуха. которые фиксируются вторичными показывающими и регистрирующими приборами 1г и 2г.
Таблица 4.4 – Параметры передаточной функции объекта регулирования
по каналу соотношение «топливо–воздух»
Параметр |
Размерность |
Величина |
Коэффициент передачи, К |
тыс. м3 / % хода РО |
0,02…0,25 |
Постоянная времени, Т |
с |
0,5…0,8 |
Время чистого запаздывания, |
с |
0,2…0,3 |
Рис. 4.4. Функциональная схема типовой автоматической системы
регулирования соотношения «топливо–воздух»
Расход топлива (газа) и воздуха измеряются при помощи сужающих устройств 1а и 2а, перепады давлений с которых передаются на дифференциальные манометры–расходомеры 1б и 2б. С электрических выходов датчиков дифманометров сигналы, пропорциональные перепадам давлений, подаются на блоки извлечения квадратного корня 1в и 2в, на выходе которых получают электрические сигналы, пропорциональные расходам газа и воздуха. которые фиксируются вторичными показывающими и регистрирующими приборами 1г и 2г.
Сигнал, пропорциональный текущему расходу топлива, поступает на первый вход блока умножения 2е, на второй вход которого подается сигнал с выхода задатчика 2ж, пропорциональный заданному значению коэффициента расхода воздуха . Таким образом, на выходе блока умножения 2е, согласно выражению (4.2), обеспечивается получение сигнала, пропорционального заданному расходу воздуха
Fов = Vов Fт . (4.3)
Этот сигнал с выхода блока умножения 2е поступает на первый вход регулятора соотношения 2д, на второй вход которого подается сигнал с функционального блока 2в, пропорциональный текущему расходу воздуха, при его отклонении от заданного значения. Т.е. от заданного соотношения расходов газа и воздуха. Регулятор 2д через бесконтактный реверсивный пускатель 2и, исполнительный механизм 2к и регулирующий орган 2л осуществляет изменение расхода воздуха до тех пор, пока не будет достигнуто заданное соотношение «топливо–воздух».
В случае выхода из строя регулятора этого соотношения с помощью блока ручного управления 2з осуществляется перевод системы с автоматического режима работы на ручной и дистанционное ручное управление исполнительным механизмом 2к. Для контроля положения его вала и, следовательно, положения регулирующего органа в систему включены дистанционный указатель положения 2м, работающий от специального датчика, расположенного в исполнительном механизме. Он помогает контролировать работу и наладку АСР соотношения «топливо–воздух», а также позволяет ориентироваться при ручном дистанционном управлении исполнительным механизмом.