Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Автоматика и автоматизация производственных процессов - файл Задачи.docx


Автоматика и автоматизация производственных процессов
скачать (2748.4 kb.)

Доступные файлы (3):

Задачи.docx893kb.21.12.2009 21:19скачать
Литература.docx15kb.21.12.2009 21:19скачать
Теория.docx1862kb.21.12.2009 21:19скачать

содержание

Задачи.docx



Решение задач 1 и 2 проведем в среде MathCAD.

Задача 1

Имеется три манометра различного класса точности “а” и с разными верхними пределами измерения Рlim [Н/м2]. Вычислить для каждого из трех манометров относительную погрешность измерения давления в котле с номинальным давлением Р [Н/м2]. Определить, какой из трех манометров обеспечит большую точность измерения.

Дано

Классы точности приборов

ε1:=0.5

ε2:=1

ε3:=0.5

Верхний предел

N1:=7

N2:=5

N3:=10 Hm2

Давление

Р:=4 Hm2




Решение

Определяем абсолютную погрешность

δ1≔∆1Р∙100

δ2≔∆2Р∙100

δ3≔∆3Р∙100


δ1=0.875

δ2=1.25

δ3=1.25


Вывод: Приемлемым по точности является первый манометр.


Задача 2

Автоматическая система регулирования состоит из трех последовательно соединенных звеньев, охваченных отрицательной обратной связью (четвертое звено). Определить устойчивость системы, используя критерии: Гурвица, Михайлова и Найквиста. Устойчивость по критерию Найквиста определить по амплитудно-частотным характеристикам.

Структурная схема системы


W1s≔К1Т1∙s+1

W2s:=К2·(Т2·s+1)

W3s≔К1Т3∙s+1·1s

W4s:=К4


Разомкнутая система

Wрs=W1s∙W2s∙W3s∙W4s=К1∙[К2∙(Т2∙s+1)]Т1∙s+1∙К3Т3∙s+1∙К4s



Замкнутая система
Wяs=К1∙[К2∙(Т2∙s+1)]Т1∙s+1∙К3Т3∙s+1∙1s1+К1∙[К2∙(Т2∙s+1)]Т1∙s+1∙К3Т3∙s+1∙К4s

Упростим выражение

К1∙[К2∙(Т2∙s+1)]Т1∙s+1∙К3Т3∙s+1∙1s1+К1∙[К2∙(Т2∙s+1)]Т1∙s+1∙К3Т3∙s+1∙К4s=
= К1·к2·к3+к1·к2·к3·т2·ss+Т1·s2+Т3∙s2+Т1∙Т3∙s3+К1∙К2∙К3∙К4+К1∙К2∙К3∙К4∙Т2∙s+

К1·к2·к3+к1·к2·к3·т2·s+Т1∙Т3·s3+Т1+Т3∙s2+(К1∙К2∙К3∙К4∙Т2+1)∙s+К1∙К2∙К3∙К4

^ Критерий Гурвица

Уравнение, характеризующее замкнутую систему

D(s)=Т1·Т3∙s2+Т1∙Т3∙s2+(К1∙К2∙К3∙К4∙Т2+1)∙s+К1∙К2∙К3∙К4

Т1:=0.75

Т2:=1.5

Т3:=1.25

К1:=20

К2:=2.5

К3:=0.1

К4:=1.5


а3:=Т1∙Т3

а2:=(Т1+Т3)

а1:=(К1∙К2∙К3∙К4·Т2+1)

а0:=К1∙К2∙К3∙К4



А≔а2∙а1-а3∙а0

А=17.469

^ Поскольку ∆А>0 то, согласно критерию Гурвица, система устойчива.


Критерий Михайлова
j:=-1 s=j·w
T1·T3·(j-w)3+ (T1 + T3)-(j·w)2 + (K1·K2·K3·K4·T2 + l)·(j-w) + K1·K2·K3·K4-

-T1·T3·j·(w)3 - (T1+ T3)·(w)2 + (K1·K2·K3·K4· T2 + l)·(j-w) + Kl·K2·K3·K4
w:=0,0.2..5
Re(w) := Kl·K2·К3·K4 - (Tl + T3)-(w)2
Im(w) := (K1·K2·K3·K4·T2 + l)·w - T1·T3·w3









+

20

0

-50 -38 -26 -14 -2 10

Im(w) -20

-40

-60

Вывод: согласно критерию Михайлова замкнутая системы автоматического регулирования (САР) устойчива: годограф начинается на положительной оси действительной величины, обходит, не нарушая порядка следования, столько квадрантов, какова степень характеристического уравнения (третий порядок).

Критерий Найквиста

j:=-1


Tl:=0.75

T2:=1.5

T3:= 1.2:5

К1:=20

K2:=2.5

K3:=0.1

K4:= 1.5

w:= 0,01…20

z(w):=К1·[K2·(T2·J·w+ 1)]Т1·J·w+1∙К3Т3·J·w+1·К4J·w





0

-0.4

-2 -1.6 -1.2 -0.8 -0.4 0




-0.8

Im(z(w))

-1.2




-1.6




-2




Re(z(w))





ORIGIN:1

i:=1..6

w:=0.0125101520

Re(z(w1))=

-3.75

-1.95

-0.443

-0.118

-0.053

-0.03



Im(z(wi))=

-749.995

-1.472

-0.131

-0.017

-5.17·10-3

-2.189·10-3





Вывод: система, согласно критерию Найквиста устойчива, т.к. АФК не охватывает точку (-1.0j)
Задача 3

Разработать функциональную схему автоматизации процесса перемешивания

Общая характеристика процессов перемешивания в жидких средах

Перемешивание - гидромеханический процесс взаимного перемещения частиц в жидкой среде с целью их равномерного распределения во всем объеме под действием импульса, передаваемого среде мешалкой, струей жидкости или газа.

Цели перемешивания:

Создание суспензий - обеспечение равномерного распределения твердых частиц в объеме жидкости;

^ Образование эмульсий, аэрация - равномерное распределение и дробление до заданных размеров частиц жидкости в жидкости или газа в жидкости;

Интенсификация нагревания или охлаждения обрабатываемых масс;

Интенсификация массообмена в перемешиваемой системе (растворение, выщелачивание).

Основные схемы перемешивания.

Рисунок - 23



Механическое - перемешивание мешалками, вращающимися в аппарате с перемешиваемой средой.

Барботажное - перемешивание путем пропускания через жидкую среду потока воздуха или газа, раздробленного на мелкие пузырьки, которые, поднимаясь в слое жидкости под действием Архимедовой силы, интенсивно перемешивают жидкость.

Циркуляционное перемешивание - перемешивание, осуществляемое путем создания многократных циркуляционных потоков в аппарате с помощью насоса.

^ Объект управления

Объект управления - емкость с мешалкой, аппарат непрерывного действия, в котором смешиваются две жидкости А (с концентрацией целевого компонента Са) и Б (с концентрацией целевого компонента Сб) для получения гомогенизированного раствора с заданной концентрацией целевого компонента Ссм.

^ Схема объекта управления.

Рисунок - 4

Показатель эффективности процесса - концентрация целевого компонента в гомогенизированном растворе (смеси) - Ссм.
Цель управления процессом - обеспечение заданной концентрации смеси при эффективном и интенсивном перемешивании.
^ Эффективность перемешивания обеспечивается выбором параметров аппарата, перемешивающего устройства, числа оборотов мешалки, обеспечивающих равномерность концентрации смеси в аппарате с заданной интенсивностью (т.е. за заданное время).

Однако в реальных условиях технологические объекты подвержены действию внешних и внутренних возмущений, которые приводят к отклонению технологических режимов работы от расчетных.

^ Задача разработки системы автоматизации обеспечить в условиях действия внешних и внутренних возмущений в процессе эффективное и интенсивное его функционирование с требуемыми характеристиками качества.





Типовая схема автоматизации процесса перемешивания


Рисунок - 25

QCA - прибор для измерения концентрации, регулирующий, сигнализирующий, установленный на щите

FRА - прибор для измерения расхода, регулирующий, сигнализирующий, установленный на щите

LCА - прибор для измерения уровня, регулирующий, сигнализирующий, установленный на щите
^ Типовое решение автоматизации

Регулирование.

Регулирование концентрации Ссм по подаче реагента GА - как показателя эффективности процесса перемешивания с целью получения гомогенизированного раствора.

Регулирование уровня в аппарате hсм по подаче реагента GБ - для обеспечения материального баланса по жидкой фазе.

  1. Контроль

расходы - GА, GБ, Gсм ;

концентрация - Ссм ;

уровень - hсм.

  1. Сигнализация.

существенные отклонения Ссм и hсм от задания;

резкое падение расходов исходных реагентов GА или GБ, при этом формируется сигнал «В схему защиты».

  1. Система защиты.

По сигналу «В схему защиты» - отключаются магистрали подачи исходных реагентов GА , GБ и отбора смеси Gсм.


Скачать файл (2748.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации