5 Задание на расчетно-графическое задание №1 (для очной формы), на контрольную работу №1 (для заочной формы)

Цель работы: закрепление теоретического материала, приобретение опыта конструирования простых узлов аппаратуры автоматики, усвоение правил оформления технической документации согласно требований стандартов.

Содержание контрольной работы (расчётно-графического задания №1):

1. Составить принципиальную схему системы автоматического регулирования, назначение которой определено вариантом.

2. Описать принцип действия схемы.

3. Составить развернутую функциональную схему системы с обозначением всех элементов, внутренних и внешних воздействий.

Варианты заданий.

Таблица 4

№	Название АСР	Назначение
1	АСР тепловой мощности котла	поддержание постоянства давления пара изменением подачи топлива в котел
2	АСР расхода общего воздуха	поддержание коэффициента избытка воздуха (содержания кислорода в газоходе) на некотором оптимальном уровне при изменении расхода воздуха поступающего в топку
3	АСР экономичности процесса горения	изменение расхода воздуха при изменении расхода топлива
4	АСР разряжения в топке	поддержание оптимального газовоздушного режима работы котла (поддержание оптимальной величины разряжения за счет изменения расходы уходящих газов)
5	АСР температуры перегретого пара	поддержание заданного значения температуры перегретого пара в выходном коллекторе изменением расхода охлаждающего агента
6	АСР питания котла	поддержание заданного уровня воды в барабане изменением расхода питательной воды
7	АСР уровня солесодержания котловой воды	поддержание на требуемом уровне солесодержания котловой воды с помощью непрерывной продувки
8	АСР тепловой мощности прямоточного котла	регулирование тепловой нагрузки за счет совместного изменения расхода топлива и расхода питательной воды
9	АСР температуры воды в водоподготовительной установке (ВПУ)	регулирование температуры исходной воды изменением расхода пара
10	АСР производительности ВПУ	поддержание уровня воды в промежуточных накопительных баках ВПУ
11	АСР процесса предварительной очистки воды	автоматизация промывки механических фильтров в ВПУ
12	АСР процесса предварительной очистки воды	автоматизация ввода аммиака и гидразина в ВПУ

6 Методические рекомендации к выполнению расчетно-графического задания №1

Основные понятия и определения.

Алгоритм функционирования – совокупность предписаний, направленных на качественное выполнение технического процесса в каком – либо устройстве или системе. В общем случае алгоритм функционирования является составным и реализует задачи управления, контроля, диагностирования, защиты и др.

Алгоритм управления – это совокупность предписаний, определяющих характер воздействия на процесс с целью выполнения им заданного алгоритма функционирования.

Управление – это процесс осуществления воздействии, соответствующих алгоритму управления.

Автоматическое управление – это управление, осуществляемое без непосредственного участия человека (за исключением простейших операций включения и др.).

Автоматическое регулирование – разновидность автоматического управления. Оно обеспечивает поддержание постоянства некоторой регулируемой величины, характеризующей, технологический процесс, или же изменение её по заданному закону, осуществляемое посредством изменения состояния регулируемого объекта.

Автоматическая система управления (регулирования) АСУ (АСР) – система реализующая автоматическое управление (регулирование).

Системы автоматического регулирования, как правило, можно представить следующим образом:

Каждому элементу принципиальной схемы соответствует блок, имеющий вход и выход. Вход и выход представлены обобщёнными физическими величинами.

ЗУ – задающее устройство,

ОУ – объект управления, устройство или их совокупность, осуществляющая технический процесс в соответствии с алгоритмом функционирования, технологический процесс или их набор, подчинённый одной цели управления (судно, ДТП, паровой котёл, дизель, ДГ, вспомогательные механизмы и так далее).

РО – регулирующий орган, каждый ОУ должен иметь устройство, называемое рабочим органом, при изменении положения или состояния которого показатели технологического процесса будут изменяться в заданных пределах. Примерами РО различных управляемых объектов является обмотки возбуждения электродвигателей и генераторов, руль судна, рейка топливных насосов дизеля, вентили, клапаны, заслонки систем трубопроводов.

ИМ – исполнительный механизм - приводит к изменению положения регулирующего органа ОУ,

РЕГ – регулятор - комплекс устройств, присоединяемых к регулируемому объекту и обеспечивающих или автоматическое поддержание заданного значения его регулируемой величины, или автоматическое изменение ее по определенному закону.

ЧЭ – чувствительный элемент, датчик - предназначаются для того, чтобы реагировать на отклонение регулируемого параметра в объекте регулирования от заданного значения, преобразовывать геометрические, физические или химические измеренные величины в электрические, пневматические или гидравлические и передавать их последующим органам регулирования и управления в удобной форме.

К элементам АСР прикладываются различные воздействия – внутренние и внешние. К внутренним относят управление U(t), внешние же поступают из вне и делятся на задающие и возмущающие.

Задающие воздействие прикладывается к АСР и определяет цель её работы (заданная частота вращения для двигателей, заданная температура для холодильных установок и так далее). Обычно обозначается G(t).

Возмущающее воздействие, как правило, препятствует достижению заданной цели в АСР. Например, расход пара для котла, момент сопротивления на валу дизеля. Обозначается F(t).

Выходной параметр ОУ, определяющий цель АСР, называется регулируемым и обозначается Y(t). Уместно привести одну из наиболее простых и вместе с тем основополагающих формул автоматики:

G(t) – Y(t) = E(t) (1),

где E(t)- ошибка регулирования или рассогласование – разность между задающим воздействием и регулируемым параметром.

Формула (1) при этом примет вид:

G(t) + Y(t) = E(t) (2).

На элемент сравнения поступает два сигнала – заданное значение и выходной сигнал ОУ. Последний называется сигналом обратной связи (ОС). В зависимости от знака, ОС могут быть положительными или отрицательными. ОС называется передача сигнала с выхода элемента на его вход и это понятие общее не только для информатики, но и электроники, технической диагностики и так далее.

Основной вид ОС, применяемых в автоматике – отрицательные ОС. Понятие ОС является в автоматике одним из основополагающих. Действительно, у РЕГ есть информация о заданном значении, но также необходимо знать: достигнуто ли оно. В противном случае заданное значение так и не будет достигнуто – управляющее устройство будет выдавать сигнал управления больший или меньший необходимого.