3. Требования к системе автоматизации процесса сушки шликера

Применение автоматического регулирования влажности шликера по температуре отходящих газов позволяет:

 сократить расход газа;

 уменьшить среднеквадратическое отклонение влажности шликера;

 увеличить качество керамических изделий;

 уменьшить брак прессования.

Для обеспечения положительного эффекта использования системы автоматизации, к ней предъявляются следующие требования:

 статическая ошибка: не более ± 5 %;

 перерегулирование: не более 10 %;

 время переходного процесса: от до с;

 запас устойчивости по амплитуде: не менее 20 дБ;

 запас устойчивости по фазе: от 20 до 80 градусов.

18

3. Раздел автоматизации

В технологическом разделе было приведено полное описание работы системы автоматизации, составлены соответствующие схемы, определяющие ее структуру. Для анализа системы автоматизации и получения основных характеристик процесса регулирования составляется структурно-математическая или алгоритмическая схема, на которой каждая часть схемы предназначена для выполнения определенного алгоритма преобразования информации (рис. 3.1.).

При анализе системы автоматизации составляются уравнения для статического и динамического режимов работы объекта управления, регулирующего органа, исполнительного механизма, датчика, схемы сравнения (возможно и других элементов, входящих в систему автоматизации).

Эти уравнения в зависимости от удобства их дальнейшего использования могут представляться в различных формах: во временной – с представлением переменных состояния во временной области или в операторной – с представлением переменных состояния в виде операторных изображений в области комплексного переменного. В последнем случае, характерном для линейных систем автоматизации, для каждого из элементов соотношения между операторными изображениями для входных и выходных переменных представляются обычно с помощью передаточных функций, которые являются однозначно связанными с переходными характеристиками для этих элементов.

На структурно-математической схеме обозначены:

W_у– передаточная функция фазочувствительного усилителя;

W_АР– передаточная функция автоматического регулятора;

W_ДПТ– передаточная функция двигателя постоянного тока;

W_Р– передаточная функция редуктора;

W_КЛ– передаточная функция клапана с заслонкой;

W_ТОУ1– передаточная функция ТОУ по каналу расход газа–температура;

W_ДТ– передаточная функция датчика температуры;

W_М– передаточная функция мостовой схемы по положению заслонки;

W_ПЭ– передаточная функция датчика расхода шликера;

W_КУ– передаточная функция корректирующего устройства;

W_ТОУ2– передаточная функция ТОУ по каналу расход шликера–температура.

Для большинства элементов систем автоматизации математические модели статических и динамических свойств известны и приведены в технической литературе. Параметры этих моделей могут быть определены по паспортным данным этих элементов.

Так, если объектом исследования является датчик, то его математическая модель с достаточной точностью аппроксимируется передаточной

Рис. 3.1. Структурно-математическая схема системы регулирования температуры отходящих газов

функцией апериодического звена первого порядка. Если объектом исследований является исполнительный механизм, то его математическая модель может быть представлена передаточной функцией апериодического звена первого или второго порядка, либо интегрирующим звеном, либо сочетанием этих звеньев.

При составлении передаточных функций отдельных звеньев системы следует помнить, что все они являются звеньями направленного действия, у которых входные и выходные переменные имеют различную размерность. Так, например, у двигателя постоянного тока входной величиной является значение тока, а выходной – угловая скорость. Поэтому размерность коэффициента передачи у этого звена равна [рад^-1/A].

На структурно-математической схеме входные и выходные переменные обозначены следующим образом:

х_З– заданное значение температуры, [^oC];

∆х – значение разбаланса мостовой схемы по цепи Rt, R3.1, R5 (см. рис. 2.3), [Oм];

х_Ди х_М– действительные значения температуры и положения заслонки клапана с соответствующих датчиков, [^oC] и [Ом];

i_М– ток в измерительной диагонали мостовой схемы, снимаемый с движков резисторов R3.1 иR3.2, [A];

i_У,i_АР, i_КУ, i_ПЭ, i – токи на выходах усилителя, автоматического регулятора, корректирующего устройства, датчика расхода и сравнивающего устройства, соответственно, [A];

ω_ДПТ– угловая скорость вала двигателя постоянного тока, [рад^-1];

α_Р– угол поворота заслонки клапана, [град];

Q_ШЛи Q_Г– расходы шликера и газа соответственно, [м³/час];

у₁, у₂и у – значения температур ТОУ, [^oC];

Математическое описание звеньев системы автоматизации следует начинать с ТОУ. В технической литературе тепловые объекты автоматизации, к которым относится распылительная сушилка, с достаточной степенью точности описываются последвательным соединением звена чистого запаздывания и апериодического звена первого порядка. Значения постоянных времени и времени запаздывания определяются по переходных характеристикам.

Однако в ряде случаев, когда невозможно получить переходную характеристику при составлении математической модели ТОУ следует использовать статистические данные по их характеристикам, полученные экспериментально в ходе штатной работы установки методом пассивного эксперимента, когда через определенные промежутки времени фиксируются значения входной и выходной величины ТОУ. Такой путь называется идентификацией объектов автоматизации.

21