Технические средства систем автоматического управления

Примечание

Примечание

Одновременное регулирование составов (или температур) верха и низа колонны обычно не применяют, так как эти координаты связаны между собой, и их одновременное регулирование по обратной связи может привести к снижению запаса устойчивости системы.

Недостатки. Стабилизация расхода греющего пара без учета реальной обстановки в системе обычно приводит к перерасходу пара, поскольку регулятору расхода устанавливается завышенное задание с учетом возможных колебаний энтальпии греющего пара, переохлаждения флегмы и других возмущающих воздействий в процессе.

Отсутствие компенсирующих воздействий по возмущениям со стороны питания приведет к большим динамическим ошибкам регулирования составов продуктов, так как регулятор состава (или температуры) на конце колонны получит сигнал об отклонении регулируемой координаты от заданного значения лишь после того, как изменится состав жидкости по всей высоте колонны.

Использование температуры продукта для регулирования его состава имеет еще один существенный недостаток: колебания температуры при изменении состава соизмеримы с ее колебаниями при изменении давления в колонне и часто оказываются соизмеримы с погрешностью измерительных устройств.

На практике при разделении близкокипящих смесей веществ сколько-нибудь ощутимые колебания температуры можно наблюдать только в средней части каждой секции колонны. Эту особенность следует учитывать при выборе измерительного устройства, а также места отбора импульса по температуре.

Второй вариант (рис. 36). Чтобы обеспечить минимизацию энергозатрат на разделение, применяют регулятор соотношения расходов греющего пара и питания (или расходов флегмы и питания) 6. Кроме того, для регулирования температуры продукта применяют каскадную САР с дополнительным импульсом по производной от температуры на контрольной тарелке (регуляторы 7 и 1а), что уменьшает максимальную ошибку регулирования.

Третий вариант (рис. 37) реализуется с применением средств вычислительной техники. Здесь расходы дистиллята и греющего пара регулируются регуляторами 1 и 6, задания которым корректирует вычислительное устройство 7 в зависимости от расхода и состава питания и энтальпии греющего пара, учитывая динамические характеристики ректификационной колонны. Эта САР должна обеспечить приближенную инвариантность системы по отношению к контролируемым возмущающим воздействиям.

Рис. 36. Система управления ректификационной установки со статической компенсацией возмущающих воздействий по расходу питания и с каскадной САР температуры верха колонны:

/ — регулятор температуры верха колонны; la — дифференциатор; 2 — регулятор температуры питания; 3 — регулятор уровня в кубе колонны; 4 — регулятор уровня во флегмовой емкости; 5 — регулятор давления в колонне; 6 — регулятор соотношения расходов питания и греющего пара

Рис. 37. Система управления ректификационной установки с компенсацией возмущающих воздействий по расходу и составу питания и температуре греющего пара:

/ — регулятор расхода дистиллята; 2 — регулятор температуры теплоносителя; 3 — регулятор уровня в кубе колонны; 4 — регулятор уровня во флегмовой емкости; 5 — регулятор давления в колонне; 6 — регулятор расхода греющего пара; 7 — вычислительное устройство

Неконтролируемые возмущающие воздействия (например, переохлаждение флегмы) могут привести к нарушению режима в ректификационной колонне и отклонению состава конечного продукта от заданного.

Технические средства САУ обычно разделяют на четыре группы в зависимости от выполняемых ими функций:

• устройства получения информации о состоянии объекта управления (датчики, нормирующие преобразователи, устройства формирования алфавитно-цифровой информации);

• устройства приема, преобразования и передачи информации (коммутаторы, преобразователи сигналов и кодов, шифраторы и дешифраторы, согласующие устройства);

• устройства обработки информации, формирования команд управления и представления информации операторам (анализаторы сигналов, логические устройства, устройства памяти, регуляторы, за-датчики, управляющие вычислительные устройства);

• устройства использования командной информации для воздействияна объект управления (регулирующие органы, исполнительные механизмы, усилители мощности и вспомогательные устройства к ним).

В основе построения технических средств автоматизации лежат принципы агрегатизации и унификации, предусматривающие выполнение различных устройств по единым информационным, конструктивным и эксплуатационным требованиям. Реализация этих принципов привела к разработке и организации серийного производства агрегатных комплексов средств автоматизации. Конкретные технические решения на основе принципов агрегатизации и унификации зависят от уровня развития средств автоматизации. Эволюция средств, в частности элементной базы, влечет за собой изменение этих решений.