· ширина разгрузочной щели на открытой стороне -- до 300мм

· размер максимального конуса (по 5%-му остатку на квадратной ячейке): питания -- до 1200 мм, продукта -- до 390мм

· производительность -- до 3420мі/ч

· мощность главного привода -- до 800кВт

· напряжение подводимого тока 50Гц -- до 6000В

· масса без комплектующих изделий и запасных частей -- до675т

Рабочие инструменты

Колпак, траверза, чаша дробильная, станина, путь рельсовый, цилиндр гидравлический, пест, эксцентрик, вал приводной, шкив, броня дробильной чаши, броня дробящего конуса, домкрат вытяжной, конус дробящий.

Выпускаются конусная дробилка кмд в двух исполнениях: Гр - грубого дробления, Т - тонкого дробления. Дробилки КСД и КМД по своему устройству весьма близки друг к другу и отличаются лишь конструктивным исполнением отдельных сборочных единиц. Сборочные единицы и детали дробилок максимально унифицированы.

Технические данные

Номинальное напряжение трехфазной сети, В - 360

Частота сети, Гц - 50

Номинальное напряжение потребителей:

главного привода дробилки, В - 380

цепей управления и сигнализации, В -

Состав электрооборудования

1. Электропривод дробилки.

2. Контроль температуры подшипников и масла.

3. Схема управления.

Работа электрооборудования

Электрооборудование главного привода.

В состав электрооборудования входят:

а) электродвигатель

б) шкаф управления

в) шкаф контроля температуры

В качестве приводного электродвигателя конусных дробилок КСД, КМД 1750 принят электродвигатель переменного тока, асинхронный, с.к.з.ротором, в закрытом исполнении. Вся аппаратура управления, а также сигнальная аппаратура установлена в шкафах управления.

Для обеспечения нормальной работы электрооборудования дробилок, допустимое колебание напряжений питающей сети должно быть в пределах от минус 5% до плюс 10%.

Схемы управления дробилкой КСД, КМД-1750Гр и Т предусматривает 2 вида управления: местное и дистанционное. Выбор управления производится избирателем управления SA1.

Включение и отключение электродвигателя дробилки производится ключом управления SA2.

Схема управления дробилкой выполнена таким образом, что пуск дробилки может быть произведен только при нормальном уровне масла в сливной магистрали дробилки. Поэтому перед пуском дробилки должна быть включена смазочная установка.

После обеспечения необходимой циркуляции масла в маслоситеме, реле контроля уровня масла на сливе SL замыкает свой контакт в цепи реле KV4, которое замыкает свой контакт в цепи реле включения дробилки KV10.

Дробилка к пуску готова. Пуск дробилки производится со шкафа управления ключом SA2 или дистанционно с поста оператора.

Контакт реле KV10 замыкается в цепи контактора Л (рис.2).

Отключение дробилки производится ключом SA2, оператором, а также при срабатывании защит:

1) от снижения уровня масла в сливной магистрали, при этом контакт реле KV4 замыкается в цепи реле времени KT1

Если уровень масла в сливной магистрали понизился кратковременно, то сигнал на отключение не поступает.

2) от неисправности работы маслостанции - контакт KV6 в цепи реле KV7.

3) от понижения температуры подшипников и масла - контакт KV5 в цепи реле KV7.

4) от перегрузки электродвигателя.

В случае перегрузки срабатывает максимальное реле РТ, контактом которого разрывается цепь контактора Л.

При срабатывании защит от снижения уровня масла в сливной магистрали, неисправности работы смазочной установки и повышения температуры подшипников и масла сначала подается сигнал на отключение питающего транспортера (загрузка дробилки), а затем с выдержкой времени отключается электродвигатель дробилки (контакт реле КТ2 в цепи контактора Л).

Схема управления предусматривает аварийное отключение дробилки кнопочным постом SB1 со шкафа управления и SB3 с поста оператора, в цепи реле KV9.

Для контроля работы дробилки на шкафу управления предусмотрена световая и звуковая сигнализация (рис.3).

Опробование сигнализации и съем сигнала производится ключом SA3.

При нормальной работе дробилки горят лампочки HL1, HL3, HL4.

В случае неисправности в работе дробилки загорается лампочка, сигнализирующая причину отключения, характер неисправности, и подается предупредительный звуковой сигнал. Звуковой сигнал снимается ключом SA3, а соответствующая лампочка горит до устранения неисправности.

Схема предусматривает сигнализацию следующих причин неисправности:

привод дробилки отключен.

Сигнализация причин отключения дробилки включает в себя следующее:

а) отключение от снижения уровня масла в сливной магистрали дробилки, включается контакт реле КТ1 в цепи лампочки HL5.

б) отключение из-за неисправности в системе маслосмазки, контакт KV6 в цепи лампочки HL7.

в) отключение при повышении температуры подшипников, масла, контакт KV5 в цепи лампочки HL6.

Г) отключение от перегрузки дробилки, контакт КА в цепи лампочки HL9.

Д) отключение дробилки с поста оператора, контакт KV8 в цепи лампочки HL8.

При любом отключении дробилки или неисправности в ее работе, замыкается электрическая цепь соответствующей сигнальной лампочки и реле сигнализации KV12.

В случае включается звуковая и световая сигнализация, которая будет действовать до тех пор, пока ключом SA3 через реле съема сигнала KV11 она не будет отключена.

Контроль температуры.

Для контроля температуры подшипников установлены термометры сопротивления медные типа ТОМ 0879-У/В446-41.

Количество и места установки термометров сопротивления указаны на чертежах общего вида дробилки.

Термометры сопротивления предназначены для измерения температуры от минус 50°C до плюс 150°C, глубина погружения 100 мм, градуировка №23.

Принцип работы основан на изменении величины электрического сопротивления проводника, помещенного в среду, температуру которой необходимо определить.

Настройка термометров для контроля температуры ведется на температуру плюс 60°C. В связи с большим разнообразием конкретных условий, в которых работают дробилки, рекомендуется в процессе эксплуатации вести систематическое наблюдение за работой термометров. Это позволит произвести соответствующую корректировку их настройки применительно к условиям эксплуатации.

Термометры сопротивления подключаются к автоматическому электрическому мосту КСМ2-070 на 12 точек измерения, с градуировкой №23.

Электронной автоматический мост КСМ2-070 предназначен для измерения, записи и регулирования температуры на одно заданное значение.

При повышении температуры в любой контролируемой точке подается звуковой и световой сигнал на шкафу управления дробилкой, а также подается сигнал на отключение дробилки.

Для восстановления схемы после срабатывания реле KV, контактом переключателя SA3 обесточивается катушка реле KV (рис.4).

1.3 Описание существующей САР

Электродвигатели.

Перед установкой электродвигатели должны быть осмотрены, проверено крепление деталей, проверено сопротивление обмоток электродвигателей напряжением до 1000В с помощью мегомметра на напряжение 500 или 1000В.

В случае измерения сопротивления изоляции при температуре ниже рабочей, допустимой сопротивление изоляции, должно быть удвоено на каждые 20°C.

Сушка электродвигателей.

Просушите электродвигатели перед пуском, у которых сопротивление изоляции не удовлетворяет требованиям, а для новых электродвигателей это необходимо даже в том случае, если сопротивление изоляции обмоток по отношению к корпусу, а также между обмотками окажется удовлетворительным.

Может оказаться, что обмотки, имеющие большое сопротивление изоляции по отношению к корпусу и друг другу, между отдельными элементами внутри (между витками) окажутся сырыми.

Включение таких электродвигателей без предварительной просушки в ряде случаев ведет к аварии. Очистите от мусора, грязи и пыли помещение, в котором проводится сушка электродвигателя. Осмотрите, вычистите и продуйте сухим сжатым воздухом (давление не более 2 кг/см²) электродвигатель.

Сушка может проводиться один из следующих способов:

а) внешним нагревом;

б) током короткого замыкания;

в) постоянным током;

г) комбинированным способом (внешним нагревом и током).

Сушка внешним нагревателем может быть применена для всех электродвигателей.

Для нагревания могут быть применены лампы накаливания, нагревательные сопротивления, закрытые печи или батареи парового отопления. Помещайте источники нагревания возможно ближе к двигателю, или внутри его. Ближайшие к источнику части электродвигателя не должны нагреваться более 100°C.

Применяйте обдув двигателя нагретым воздухом для повышения эффективности сушки. Добивайтесь при этом равномерного нагрева всей обмотки.

При сушке внешним нагреванием, так же, как и при всех других способах, температуру необходимо повышать постепенно. Температура нагретого воздуха не должна превышать 90°C.

При сушке током короткого замыкания, обмотки статора присоединяйте к сети напряжением равным 1/8 … 1/10 номинального напряжения электродвигателя. Затормозите и соедините ротор с пусковыми сопротивлениями. Ток при этом не должен превышать 40-60% от номинального.

Предпочтительнее иметь регулируемое напряжение. Отключайте периодически источник питания при отсутствии регулируемого напряжения в случае слишком быстрого повышения температуры, а также при достижении наивысшей допустимой температуры.

В зависимости от напряжения ток может быть подведен к ротору, а статор замкнут накоротко. Сушка постоянным током производится при заторможенном роторе.

Соедините последовательно обмотки всех фаз и через них пустите ток. Включение и отключение производить через реостат при токе не более 20% номинального, во избежание возможности пробоя изоляции обмоток от экстратоков. Ток сушки не должен превышать 40-60% номинального значения.

Обмотка ротора при таком способе сушки обычно высыхает одновременно с обмоткой статора, так что отдельная сушка ротора не требуется.

Нагревание при любой виде сушки должно происходить постепенно, иначе температура внутренних частей электродвигателя быстро может достигнуть опасной величины в то время, как нагрев наружних частей и выходящего воздуха будет незначительным.

При слишком быстром нагревании электродвигателя может произойти повреждение изоляции обмотки, так как постоянные времени нагрева железа, меди и изоляции обмотки неодинаковы. Повышайте ток постепенно (при сушке током), ступенями, чтобы на каждой ступени достигалась установившаяся температура обмотки.

При сушке электродвигателя, находившегося при минусовой температуре окружающего воздуха в течении 1.5-2-х часов температура поддерживается не выше 10-20°C, затем постепенно повышается в течение 2-3 часов до температуры 50°C.

При достижении температуры 50°C в дальнейшем она должна повышаться с тем, чтобы 80-100°C было достигнуто не ранее, чем через 7-10 часов.

При сушке электродвигателя, находившегося при плюсовой температуре окружающего воздуха, в течение первых 2-3-х часов температура должна подниматься не выше 50°C. При низкой температуре воздуха можно рекомендовать комбинированный нагрев обмотки внешним нагревателем и током.

Если сопротивление изоляции машин из-за сильного увлажнения низкое, менее 0.1 МОм, для сушки используется нагретый воздух, затем по мере возрастания рекомендуется перейти на комбинированный нагрев.

При сильно увлажненной обмотке не рекомендуется начинать ее сушку током, так как интенсивное выделение тепла в меди может нарушить прочность изоляции. Особенно опасен постоянный ток. Из-за его электролитического действия. Во время сушки температура железа или обмотки не должна превышать 80°C по термометру и 100°C при измерении по методу сопротивления.

При замере температуры термометрами, они устанавливаются в нескольких местах на обмотке, железе и в струе выходящего воздуха. Шарики термометров, установленных на железе и обмотке, обертываются станиолью, а сверху покрываются ватой или войлоком. Следите, чтобы вата не попала между шариком термометра и местом замера. Положение термометров во время сушки не должно меняться.

Метод сопротивления состоит в определении температуры обмоток электродвигателя по увеличению их омического сопротивления и дает среднее значение температуры меди обмоток.

Превышение температуры медных обмоток в градусах над температурой окружающей среды вычисляется по формуле:

Т = (R_гор-R_хол)/R_хол*(235+Т_хол)+Т_хол-Т_ср ;

Где: Т - повышение температуры, Т_ср - температура окружающей среды, Т_хол

- температура холодной обмотки, R_гор - сопротивление нагретой обмотки,

R_хол - сопротивление холодной обмотки.

Вентиляция ускоряет процесс сушки, поэтому двигатель по возможности должен вращаться во время сушки. Однако, при слишком сильной вентиляции двигатель не сможет нагреться до необходимой температуры.

Критерием сухости изоляции обмотки статора является сопротивление изоляции и коэффициент абсорбции.

Минимальное сопротивление изоляции всей обмотки статора при температуре 75°C, проверенное мегомметром с рабочим напряжением не менее 1000В должно быть не менее 1 Мом на 1 кВ напряжения двигателя.

Вторым необходимым критерием сухости изоляции является коэффициент абсорбции - отношение значения сопротивления изоляции при различной деятельности приложения напряжения. Для этого сопротивление изоляции измеряется мегомметром спустя 15с или 60с с момента приложения напряжения при одной и той же скорости вращения рукоятки и берется отношение показателей мегомметра:

К = R₆₀/R₁₅ ;

Где К - коэффициент абсорбции при температуре 15-30°C.

Изоляция считается сухой, если коэффициент абсорбции не менее 1.3.

Во время сушки сопротивление изоляции вследствие испарения влаги из обмоток сначала понижается, а затем начинает возрастать и становиться постоянным или незначительно изменяется в сторону повышения. После этого рекомендуется продолжать сушку еще 5-10 часов.

Прекратите сушки, если двигатель не поддается сушке, охладите его до температуры на 5-10°C выше окружающей среды и повторите сушку.

Повторная сушка обычно дает хорошие результаты.

После сушки.

Установите и закрепите электродвигатель на фундаментной плите, обеспечив плотное прилегание лап статора к плите, произведите облатку двигателя на холостом ходу. При обкатке нагрев подшипников не должен превышать 90°C, а вибрация подшипниковых узлов не должна превышать норм.

Предельные нормы вибрации подшипниковых узлов двигателей 3-х взаимно-перпендикулярных плоскостях.

Произведите центровку электродвигателя с приводным механизмом (после окончательной центровки число прокладок под любой из лап стартера двигателя не должно превышать трех).

Проверьте работу электродвигателя совместно с приводным механизмом на холостом ходу и под нагрузкой.

Примечание: при подготовке к работе электрических машин необходимо пользоваться инструкциями по эксплуатации заводов-производителей.

Шкафы управления.

Устанавливайте шкафы управления внутри сухих помещений при температуре окружающей среды не выше плюс 35°C.

Шкафы управления не рассчитаны для работы во взрывоопасной, агрессивной среде и в среде насыщенной водяными парами, или в местах незащищенных от попадания атмосферных осадков.

Расходомер-счетчик ультразвуковой Днепр-7

Назначение

Ультразвуковой расходомер-счетчик ДНЕПР-7 является прибором общепромышленного назначения с широким диапазоном контролируемых сред с накладным монтажом датчиков.

Расходомер-счетчик ультразвуковой ДНЕПР-7 предназначен для технологических и коммерческих измерений, контроля и учета объемного расхода, количества жидкости и насыщенного водяного пара в системах холодного, горячего водоснабжения, теплоснабжения и водоотведения.Расходомер-счетчик ультразвуковой ДНЕПР-7 может применяться на объектах ЖКХ, в химической, нефтедобывающей, металлургической целлюлозобумажной, пищевой, и в других отраслях промышленности, так же на энергетических объектах ТЭЦ, АЭС.

При индивидуальной градуировке возможна работа на мазуте и воздухе.

Расходомер может применяться на металлических (в том числе и гуммированных), керамических и железобетонных, заполненных и незаполненных (самотечных) трубопроводах.

Расходомер может быть применен для автономных измерений объемного расхода и количества воды или насыщенного водяного пара, а также в комплекте с теплосчетчиками для расчета, расходуемой тепловой нергии.Расходомер содержит два накладных (прикрепляемых к наружной поверхности трубопровода) ультразвуковых преобразователя (ПП) с соединительными кабелями, процессорный блок (ПБ) и блок питания (БП) с цифровым отсчетным устройством (индикатором).

Расходомер обеспечивает непрерывное зондирование жидкости (пара) ультразвуковыми импульсами постоянной частоты и преобразование доплеровского сдвига частотного спектра отражений, зависящего от скорости потока, в импульсный сигнал пропорциональной частоты, его обработку и цифровое измерение количества жидкости (пара) нарастающим итогом с масштабным коэффициентом, устанавливаемым по сечению трубопровода.

Импульсный сигнал, подаваемый на встроенный счетчик расходомера, может быть выдан (через «сухой контакт») на счетный вход внешнего теплосчетчика (например, типа КСТ-В).Расходомер может иметь исполнения с пропорциональным расходу: унифицированным сигналом постоянного тока, который может быть использован для контроля и измерений объемного расхода; частотно-импульсным сигналом для подключения теплосчетчика (например, типа ВТД). Ультразвуковые преобразователи расходомера могут устанавливаться на действующем трубопроводе в местах с повышенной влажностью, включая колодцы, коллектора и сырые не отапливаемые помещения.

Технические данные

· Расходомеры ДНЕПР-7 используются с накладными ультразвуковыми первичными преобразователями (ПП), прикрепляемыми снаружи к действующему трубопроводу без нарушения его целостности и остановки технологического процесса без особых требований к точности установки ПП.

· Приборные модули расходомера (ПБ и БП) смонтированы в герметичных литых алюминиевых корпусах, размером 150 * 150 * 120 мм, соединенных между собой четырехжильным неэкранированным кабелем.

· Расходомер снабжен электронным счетчиком объема перекаченной жидкости со встроенным таймером времени наработки.

· Емкость отсчетного устройства 99999999.

· Продолжительность сохранения информации при отключенном питании -- 10 лет.

· Предел допускаемой относительной погрешности измерения времени наработки составляет ±0.01%.

ПП сохраняет работоспособность при нагреве его электронных компонентов окружающей средой и стенками трубопровода не более чем до 150°С.

Расходомер устойчив к воздействию относительной влажности воздуха до 80 % при температуре 25 °С, до 95 % при температуре 35°С для ПП.

Расходомер обеспечивает выдачу на счетчик (на тепловычислитель) импульсного «сухого» сигнала с ценой единичного импульса (младшего разряда счетчика), в мі, в зависимости от диаметра условного прохода (Ду) и от контролируемой среды

ПБ и БП расходомера соответствуют климатическому исполнению УХЛ категории размещения 3.1 по ГОСТ 15150, но для температур от минус 20 до плюс 50°С;

ПП соответствуют исполнению УХЛ категории 1 по ГОСТ 15150, но для температуры окружающей среды от минус 50 до 150°С.

Степень защиты, обеспечиваемая оболочками ПП и ПБ -- не менее IP-54, оболочкой БП -- не менее IP-20 по ГОСТ 14254.

Расходомер, в зависимости от заказа, имеет выход с пропорциональным расходу сигналом постоянного тока 0-5 мА или 4-20 мА (ГОСТ 26.010) и импульсным сигналом с пропорциональным расходу изменением частоты в пределах от 32 до 15000Гц. Частотно-импульсный сигнал обеспечивает коммутацию (через открытый коллектор, «сухой контакт») на нагрузке напряжения от внешнего источника не более 30 В при допустимом токе не более 30 мА.

2. Параметрический синтез САР

1. Идентификация переходной характеристики передаточной функции 1-го порядка.

В общем виде ПФ первого порядка с запаздывающим аргументом выглядит следующим образом:

k - коэффициент усиления объекта;

T - постоянная времени;

ф - запаздывание.

Для этого найдём точку перегиба, проведём через нее касательную.

,

где - транспортное запаздывание;

- переходное запаздывание.

Определение коэффициента усиления объекта К_об.

;

Определим постоянную времени Т.

Из точки пересечения касательной и прямой установившегося значения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс;

проводим прямую , из точки пересечения прямой и графика опускаем перпендикуляр на ось абсцисс.

0,63*h_уст(t)=88,2

t^*= 11,3

T=t^*-=11,3 - 6,5=4,8 мин

W(p)=

Строим расчётную переходную характеристику в ASOTAR и определяем ошибку идентификации по формуле:

=;

Выбираем наибольшую ошибку , которая должна быть меньше 5%.

_max=15 %

Определим постоянную времени Т (из графика).

Т = 7,5

W(p)=

Строим расчётную переходную характеристику в ASOTAR и определяем ошибку идентификации

_Max=21,12 %

В инженерных расчётах допускается ошибка аппроксимации <5%. В данном методе для переходных характеристик объекта с ПФ

W(p)= и W(p)=

максимальные ошибки аппроксимации составляют 15% и 21,12 % соответственно. Следовательно, данный метод не подходит для аппроксимации экспериментальной переходной характеристики объекта, потому что ошибка составляет больше 5%.

2. Идентификация переходной характеристики объекта методом интеграль ных площадей.

Идентификацию объекта проводим для вида передаточной функции:

-звено запаздывания =

коэффициент усиления объекта,

Выделим на экспериментальной кривой участок транспортного запаздывания равен () и сдвигаем на графике ось ординат на эту величину.

Выбор интервала разбиения кривой t.

Значение интервала разбиения определяется, исходя из условия, что на протяжении всего графика функции h(t) в пределах 2t мало отличается от прямой. Выбираем t=0,5

Строим переходную характеристику в безразмерном виде (кривая разгона) , где. Для этого значения h(t) в конце каждого интервала t делим на .

Подсчитываем сумму

=19,07957

Определяем площадь F1:

Строим вспомогательную функцию

,

где - безразмерное время.

;

Определяем интегральные площади:

=0,0538*(-1,022-0,5*1)*9,289⁴ = = -610,451;

Выбираем структуру ПФ.

;

%

В данном методе максимальная ошибка идентификация составляет 6,29%. Данный метод не подходит для аппроксимации экспериментальной переходной характеристики объекта, потому что ошибка составляет больше 5%.

3.Определение передаточной функции методом последовательного лога рифмирования.

Переходную функцию объекта можно представить в виде:

, где х(t)=1

Определим коэффициенты и .

Перенесем ось ординат на величину . Разобьем ось ординат на участки h_i так, чтобы ордината i+1 была больше ординаты i на 5-15%.

Строим характеристику функции

в логарифмическом масштабе.

График нелинейный. В хвостовой части графика проводим асимптоту. Определяем С₁ и б₁.

Lg|C₁|=4,5 C₁=31622,78

б₁= -- lg|С₁|/(0,434* t₁)= - 4,5/(0,434*19)=-0,54572

T₁=|1/ б₁|= 1,8324

С₁е^-t/T1 = 31622,78 e^-t/1,8324

Строим характеристику функции

в логарифмическом масштабе.

График нелинейный. В хвостовой части графика проводим асимптоту. Определяем С₂ и б₂.

Lg|C₂|=9 C₂=10⁹

б₂= -- lg|С₂|/(0,434* t₂)= - 9/(0,434*13,4)=-1,547

T₂=|1/ б₂|= 0,646

С₂е^-t/T2 = 10⁹e^-t/0,б46

Строим характеристику функции

в логарифмическом масштабе.

График нелинейный. В хвостовой части графика проводим асимптоту. Определяем С₃ и б₃.

Lg|C₃|=9,5 C₃=10^9,5

б ₃= -- lg|С₃|/(0,434* t₃)= - 9,5/(0,434*13,8)=-1,586

T₃=|1/ б₃|= 0,63

С₃е^-t/T3 = 10^9,5e^-t/0,б3

Строим характеристику функции

в логарифмическом масштабе.

График линейный (совпадает с асимптотой). Определяем С₄ и б₄.

Lg|C₄|=9,62 C₄=10^9,62

б ₄= -- lg|С₄|/t₃= - 9,62/14,3=-0,6727

T₃=|1/ б₃|= 1,486

• С₄е^-t/T4 = 10^9,62 e^-t/1,486


Составим ПФ объекта.

Переходная характеристика объекта имеет вид:

;

;

ПФ имеет вид:

%

Вывод:

В данном методе максимальная ошибка идентификации составляет 42%. Данный метод не подходит для идентификации экспериментальной переходной характеристики объекта, потому что ошибка составляет больше 6,29%..

2.2 Выбор регулятора

2.2.1 Выбор типа регулятора

Ориентировочный характер действия регулятора определяет по величине (ф / Т )

- полное запаздывание в объекте.

Если , то позиционный регулятор

Если , то регулятор непрерывного действия

Если , то многоконтурная система управления

В нашем случае = 6,5 мин., а постоянную времени Т необходимо найти.

Найдём корни характеристического уравнения:

=0

P₀₁ = -0,14

P₀₂ = -0,172 + 0,227j

P₀₃ = -0,172 - 0,227j

Преобразуем полином следующим образом:

(p-p₀₁)( p-p₀₂) (p-p₀₃)=0

,

где =T_i

Следовательно: Т = ¹/_0,14 = 7,14

Под выбором типа регулятора подразумевается выбор простейшего закона регулирования наиболее успешного и простого в эксплуатации, обеспечивающего при различных возмущениях в заданных пределах динамическую ошибку, время регулирования, статическую ошибку.

Тип автоматического регулятора (закон регулирования) выбирается с учетом свойств объекта регулирования и заданных параметров качества переходного процесса. К качеству регулирования каждого конкретного технологического процесса, имеющего только ему присущие особенности, предъявляются конкретные требования. При выборе закона регулирования учитывают:

- свойства объекта;

- максимальную величину отклонения;

- принятый для данного технологического процесса вид типового переходного процесса;

- допустимые значения показателей качества процесса регулирования (динамическая ошибка; статическая ошибка; время регулирования ).

Целесообразно использовать регуляторы наиболее простых типов.

В соответствии с требованиями технологии в качестве заданного выбирают один из типов переходных процессов.

Возможно 3 типа переходных характеристик:

1. Граничный апериодический (без перерегулирования)

2. С 20% перерегулированием.

3. С минимальной квадратичной площадью отклонения (40-45% перерегулирования)

2.2.2 Определение настроечных параметров

Задача настройки заключается в том, чтобы в заданной системе регулирования выбрать и установить параметры регулятора, обеспечивающие близкий к оптимальному процесс регулирования.

Существуют табличные и расчетные методы определения настроечных параметров регулятора.

Табличный метод расчета настроечных параметров регулятора.

Упрощенные формулы для расчета настроек регуляторов для объектов с самовыравниванием приведены в таблице.

Упрощенные формулы для расчета настроек регуляторов.

Следует, однако, отметить, что эти формулы не обеспечивают высокой точности, поэтому их применяют обычно для грубых прикидочных расчетов.

Таким образом, исходя из вышеприведенных формул настроечные параметры регулятора имеют следующие значения:

1. Коэффициент передачи регулятора К_р при ф=6,5 мин, К=140 и постоянной времени Т = 7,14 мин : К_р=

2. Постоянная времени изодрома (интегрирования) при ф=6,5 мин :

Т_и = 2,4*6,5 = 15,6

3. Постоянная времени дифференцирования ф=6,5 мин :

Т_д = 0,4*6,5 = 2,6

2.2.3 Расчёт настроечных параметров регулятора методом расширенных амплитудно-фазовых частотных характеристик

Этот метод базируется на :

- использовании в качестве критерия, определяющего качество переходного процесса регулирования, степени затухания ш;

- определении расширенных амплитудно-фазовых характеристик объекта и регулятора;

- применении основного условия устойчивости системы.

Степень затухания есть величина, характеризующая затухание переходного процесса регулирования, равная отношению разности двух соседних амплитуд к первой из них.

ш=,

где А₁ и А₂ амплитуды первого и второго полупериода наиболее слабозатухающей составляющей.

Однако в непосредственных расчетах используется другой показатель качества, функционально связанный со степенью затухания. Таким показателем является степень колебательности m.

Степень колебательности переходного процесса m характеризует затухание его колебательных составляющих, численно равна абсолютному значению отношения действительной части к коэффициенту мнимой части корня характеристического уравнения с наименьшим абсолютным значением этого отношения .

tg y =m, т. е. получаем, что y=arctg m.

Степень затухания рассматриваемой составляющей процесса будет определяться значением тангенса этого угла. Если корень характеристического уравнения

pi=-a±jw

этой системы будет лежать в плоскости комплексного переменного на линии АОВ, то степень затухания будет постоянной.

Между степенью затухания и степенью колебательности переходного процесса регулирования существует следующая зависимость:

где 2m - логарифмический декремент затухания колебаний.

К пояснению понятия степени колебательности и степени затухания.

Выражение передаточной функции звеньев, для которых р_i находится на линии АОВ, называется расширенной АФЧХ:

,

Если m=0, то РАФЧХ совпадает с линией АОВ и совмещается с мнимой осью, следовательно, АОВ - мнимая ось, а система находится на границе устойчивости.

Если m=?, то РАФЧХ совмещается с действительной осью, что соответствует апериодическому переходному процессу.

Исходным условием при расчете оптимальных параметров настройки является соотношение:

т.е. произведение РАФХ объекта и регулятора равно единице.

Когда необходимо определить параметры настройки регулятора, обеспечивающие заданную степень затухания, производится замена p=(j-m)w. смысл этой замены заключается в том, что корни характеристического уравнения имеют отрицательные части, а численное значение его обеспечивает заданный запас устойчивости, степень колебательности и затухания. Введение подобной замены есть ни что иное, как переход к расширенным АФХ.

1. Путем замены p=(j-m)w определяем РАФХ объекта W(m,jw), разлагая ее на действительную и мнимую части:

Помножим числитель и знаменатель на комплексно-сопряженное число:

Выделим вещественную и мнимую части:

Re_об(m,jw)=

Im_об(m,jw)=

2. Исходя из условия:

имеем

Проводя соответствующие преобразования, получаем систему уравнений:

Решая систему уравнений относительно Re_р(m,jw) и Ym_р(m,jw) получим:

Из методического пособия по таблице 2.1. находим:

3. Строим в координатах C₀,C₁ зависимость C₀=f(C₁).Так как у нас регулятор с тремя параметрами настройки, то строим несколько зависимостей для разных значений С₂, начиная с С₂=0. Полученная кривая является линией равной степени затухания ш=const процесса регулирования.

При m=0,366 (ш=0,9) и С₂=0 строим в координатах С₀ , С₁ зависимость вида С₀ =f (С₁). Полученная кривая является линией равной степени затухания ш=const процесса регулирования при выбранном значении m.

Линия равной степени затухания переходного процесса регулирования при m=0,366.

Выбираем на линии точку 1, лежащую правее максимума, эта точка имеет координаты: С₁=0,0045, С₀=0,00074. Подставим полученные параметры в программу ASOTAR. В меню “исследование ПИД - контура управления”, задав параметры передаточной функции:

и параметры настройки:

К_р = С₁ = 0,0045

Т_и = = 6,081

Т_д = = 0 , построим переходной процесс.

Выбираем на линии точку 2, лежащую правее максимума, эта точка имеет координаты: С₁=0,0055, С₀=0,00061. Подставим полученные параметры в программу ASOTAR, построим переходной процесс регулирования.

Таким образом все значения, лежащие на этой кривой, не обеспечивают заданную степень затухания. Поэтому принимаем степень колебательности m=0,366.

Выбираем на линии точку 1, лежащую правее максимума, эта точка имеет координаты: С₁=0,0054, С₀=0,00087. Подставим полученные параметры в программу ASOTAR. В меню “исследование ПИД - контура управления”, задав параметры передаточной функции:

и параметры настройки:

К_р = С₁ = 0,0054

Т_и = = 6,21

Т_д = = 3,6 , построим переходной процесс.

Выбираем на линии точку 3, лежащую правее максимума и между первыми двумя, эта точка имеет координаты: С₁=0,006, С₀=0,0009. Подставим полученные параметры в программу ASOTAR. В меню “исследование ПИД - контура управления”, задав параметры передаточной функции:

и параметры настройки:

К_р = С₁ = 0,006

Т_и = = 6,9

Т_д = = 3,2

2.2.4 Оценка качества регулирования

1. Интегральная оценка - это определенный интеграл от некоторой функции переходной составляющей ошибки.

В общем виде формула для определения интегральной оценки имеет вид:

?,

где о(t)=Xвх(t)-Xвых(t) - переходная составляющая ошибки автоматической системы.

?t- интервал квантования.

I = = = 2411,345

2. Время регулирования. Время регулирования является одним из важнейших показателей качества регулирования. Время регулирования определяется отрезком на оси времени от начала координат до того момента, когда переходной процесс достигнет заданного значения c точностью до величины ?= 5 % от установившегося значения.

Как видно из вышеприведенного рисунка время регулирования t_р = 14,5 мин.

3. Величина перерегулирования. Это количественная характеристика колебаний процесса.

Перерегулирование определяется по следующей формуле:

% = 0 %

4. Число колебаний равное числу минимумов (полных колебаний) кривой переходного процесса в интервале времени tp, n =0.

5. Колебательность ц определяется по следующей формуле:

= 0 %,

6. Частота колебаний.

= 0 с^-1

где Т - время между пиком первого и второго колебаний.

7. Время достижения первого максимума t_max.

Время достижения первого максимума t_max определяется отрезком на оси времени от начала координат до того момента, когда переходной процесс достигнет первого максимума. Для рассматриваемого случая t_max = 18,5 мин.

8. Время нарастания t_н.

Время нарастания - абсцисса первой точки пересечения кривой переходного процесса с установившемся значением. Как видно из вышеприведенного рисунка t_н = 18,5 мин.

9. Степень затухания.

Степень затухания есть величина, характеризующая затухание переходного процесса регулирования, равная:

ш= = 1

где Аmax1, Аmax2 - амплитуды первого и второго полупериода наиболее слабозатухающей составляющей.

Как видно из проведенного анализа качества переходного процесса замкнутой системы регулирования, рассчитанные настроечные параметры регулятора являются оптимальными.

3. Выбор технического обеспечения

3.1 Выбор регулируемого прибора

Расходомер электромагнитный ИПРЭ-7 (ИПРЭ-7Т)

ИПРЭ-7(Т) предназначен для измерения объемного расхода и объема невзрывоопасных жидкостей. Преобразователь обеспечивает: вывод информации на цифровой ЖКИ и ЭВМ; измерение и индикация времени наработки; управление работой от внешней ЭВМ и с клавиатуры ИП преобразователя; индикацию ошибок; возможность корректировки характеристики с помощью корректирующего коэффициента.

Преобразователь обеспечивает: вывод информации на цифровой ЖКИ и ЭВМ (значение расхода м3/час, объема м3); измерение и индикация времени наработки; управление работой от внешней ЭВМ и с клавиатуры ИП преобразователя; индикацию ошибок; возможность корректировки характеристики с помощью корректирующего коэффициента. ИПРЭ-7 имеет гальванически развязанные частотно-импульсный и цифровой в стандарте RS-232 выходы. ИПРЭ-7Т дополнительно имеет токовый выход 0:5мА. Принцип действия