Основные разделы:

 Мебель для спальни

 

 Мебель для детской комнаты

 

 Мебель для кухни

 

 Мебель для ванной комнаты

 

 

 Мебель для гостиной

 

 Мебель для кабинета

 

 Мебель для офиса

 

 Стулья, полукресла

 

 Мягкая мебель

 

 

 Стили мебели

 

 Кожаная мебель

наши рекомендации:


Опубликовано: Март 10, 2012

3.2. Функциональные схемы и выбор регуляторов

Функциональная схема определяет структуру и функциональные связи между технологическим процессом и средствами контроля и управления процессом. На функциональной схеме условно изображают технологическое оборудование, коммуникации, органы управления, приборы и средства автоматизации функциональными блоками и элементами и указывают связи между технологическим оборудованием, приборами и средствами автоматизации [45].

Функциональная схема автоматизации лесосушильных камер должна разрабатываться на основе анализа условий работы камер и их оборудования, статических и динамических свойств камер как объектов управления, а также требований, предъявляемых к качеству работы систем автоматизации (точность поддержания технологических параметров, например температуры и влажности сушильного агента, качество регулирования и надежность).

Функциональная схема должна определять следующие основные вопросы:
1.    Оптимальный уровень автоматизации лесосушильных камер.
2.    Технологические параметры, подлежащие автоматическому регулированию1 и контролю, пределы их измерения и регулирования, выбор методов и средств измерения.
3.    Технологическое оборудование (запорные органы, заслонки, двигатели и т. п.). управляемое автоматически или дистанционно.
4.    Выбор основных технических средств автоматизации, приборов контроля и регуляторов, наиболее полно отвечающих предъявляемым требованиям ;и условиям работы лесосушильных камер.
5.    Размещение приборов и аппаратуры на щитах и пультах управления, непосредственно на камере и оборудовании и т. п.
Функциональная схема дает представление о принятых основных решениях по автоматизации объекта; при этом, как правило, она должна базироваться на серийно выпускаемых средствах автоматизации.
 
Рис. 3.5. Функциональная схема автоматического регулирования параметров сушильного агента:

1 — исполнительный механизм; 2 — шибер; 3 — калорифер; 4, 5 — вентиляторы; 6 — термометры сопротивления; 7 — увлажнитель; 8 — устройство для автоматического программного управления вентиляторами камер; 9 — измерительно-регулируюіцее устройство; 10 — ключ управления; //—переключатель управления; 12 — указатель положения; 13—манометр
Условные изображения приборов и средств автоматизации на функциональных схемах должны соответствовать стандартам комплекса ЕСКД (ГОСТ 2701—72—2787—75), а коммуникации и трубопроводы — ГОСТ 3464—63 «Чертежи ,в машиностроении. Условные обозначения трубопроводов для жидкостей и газов».
С учетом изложенного на рис. 3.5 дан пример функциональной схемы систем стабилизирующего регулирования температуры и относительной влажности среды лесосушильных камер. В системе автоматического регулирования предусмотрено:
регулирование режима сушки по температуре среды и психрометрической разности или по температурам сухого и смоченного термометров;
дистанционный контроль температуры среды и психрометрической разности или температур сухого и смоченного термометров; ручное И дистанционное управление регулирующими органами; сигнализация или измерение степени открытия регулирующих
органов и знака отклонения регулируемого параметра по каждой из камер (одновременно или поочередно).
В многоканальных системах контроль и регулирование каждого параметра в каждой из камер осуществляются независимо от работы других каналов. Заданное значение параметра устанавливается по каждому каналу и может быть изменено в процессе работы приборов. Для камер с реверсивной циркуляцией предусматривается автоматическое устройство для реверсирования вентиляторов.
В функциональной схеме на рис. 3.5 температура и степень насыщенности сушильного агента контролируются с помощью сухого и смоченного термометров сопротивления 6, сигналы от которых поступают в измерительно-регулирующее устройство 9. При отклонении регулируемого параметра от заданного, установленного с помощью задатчика БЗ, подается сигнал на выходные реле БР, управляющие работой исполнительных механизмов 1 автоматически регулятором и вручную с помощью переключателей ЯУ и ключей дистанционного управления КУ, расположенных на щите управления. Степень открытия регулирующих органов контролируется указателями положения 12, расположенными на щите управления.
В системе предусмотрено устройство 8 для автоматического программного управления вентиляторами камеры, которое в зависимости от объекта может быть расположено по месту или на щите управления. Давление пара, подаваемого в камеру, контролируется по манометру 13. Для стабилизации давления пара на входе в сушильный блок при колебаниях его в общей магистрали более ±0,2 МПа рекомендуется устанавливать специальный регулятор.

Режим сушки должен регулироваться по температуре сухого термометра и психрометрической разности; допускается регулирование процесса по температурам сухого и смоченного термометров. Температура сушильного агента регулируется посредством изменения количества пара, подаваемого в калориферы камеры, а влажность — в основном путем изменения степени открытия приточно-вытяжных каналов, а также подачи водяного пара непосредственно ,в камеру.

Схема на рис. 3.5 относится к камерам периодического действия. В камерах непрерывного действия процесс сушки отличается особенностями, отмеченными в гл. I. На рис. 3.6 изображен пример выполнения функциональной схемы контроля и регулирования в противоточной камере непрерывного действия с поперечной загрузкой штабелей. Из циркуляционного канала воздух подается вентиляторами 5 через калориферы 4 в сушильное пространство камеры (в разгрузочный конец). Проходя через штабеля пиломатериалов 11, воздух насыщается влагой и вновь поступает в циркуляционный канал. На входе воздуха в штабеля установлены сухой и смоченный термометры сопротивления 2, сигнал от которых подается на измерительно-регулирующее устройство 15. При отклонении температуры tc от заданной, установленной задатчиком БЗ, подается сигнал на выходные реле БР, управляющие работой исполнительных механизмов. Если температура ниже заданной, исполнительный механизм 3 увеличивает подачу теплоносителя в калориферы камеры и наоборот. При отклонении температуры смоченного термометра /м от заданной регулятор 15 воздействует на исполнительный механизм 8, управляющий положением заслонок приточно-вытяжных каналов 9.

В загрузочной части камер необходимо обеспечить определенную степень насыщенности сушильного агента (при низкой относительной влажности сушильного агента ухудшается качество сушки, при слишком большой — уменьшается производительность камер). Для этого можно там установить регулятор психрометрической разности. Сигнал от датчиков 12, пропорциональный психрометрической разности At, поступает на регулятор 13. Последний воздействует либо на исполнительный механизм 6, управляющий поворотными заслонками 7 для изменения количества циркулирующего воздуха, либо через преобразователь Яр изменяет количество оборотов вентиляторов 5. При увеличении психрометрической разности в загрузочном конце система регулирования уменьшает количество циркулирующего воздуха, при уменьшении At — увеличивает. В штабеле, подлежащем выгрузке, контролируется влажность древесины с помощью датчиков влажности 1 и измерительного прибора 14.

В схеме на рис. 3.6 степень насыщенности сушильного агента в загрузочной части камер регулируется изменением числа оборотов вентилятора либо сечения циркуляционного канала с помощью жалюзийных решеток. Однако эти способы не находят применения на практике: в первом случае из-за специальных электродвигателей или передач усложняется циркуляционная система; во втором — уменьшается коэффициент полезного действия вентиляторной системы. В любом из этих случаев регулирование не получается оптимальным. Например, уменьшение количества циркулирующего івоздуха (яри недостаточной степени насыщенности в загрузочной части) приводит к уменьшению1 скорости прохождения воздуха по материалу, что в ряде случаев увеличивает общий срок сушки. При высокой степени насыщенности увеличение количества воздуха до необходимой величины не всегда возможно из-за ограниченности общей производительности вентиляторной установки в камере.

Для регулирования степени насыщенности в загрузочной части камер без изменения общего количества циркулирующего воздуха автор предлагает способ регулирования путем перераспределения потока цирк}лирующего сушильного агента по длине камеры. Рассмотрим функциональную схему (рис. 3.7). В разгрузочной части камеры, как и в общепринятых системах управления, установлен регулятор для стабилизации параметров сушильного агента. Сигналы от датчиков температуры 1 по сухому и смоченному термометрам поступают на регулятор 2, управляющий работой исполнительных механизмов 4 и 15. При изменении температуры регулятор воздействует на регулирующий орган 3 подачи теплоносителя в калориферы 5, а при изменении влажности — на заслонку 14 приточно-вытяжного канала.
Для создания системы регулирования степени насыщенности в загрузочной части в камере устанавливают регулятор 13 температуры (или психрометрической разности) сушильного агента, в рециркуляционном канале ставят дополнительный калорифер 9 с вентилятором 10, а в средней части канала делают отверстие с регулируемой заслонкой 7 для отбора и подачи части потока сушильного агента в специальный промежуток 17 между штабелями. Для создания этого промежутка требуется специальный механизм передвижения штабелей по камере.
В загрузочной части камер установлены датчики температуры 16 (психрометрической разности), сигнал от которых поступает на автоматический регулятор температуры 13, управляющий подачей пара в дополнительный калорифер 9 и положением заслонки/в рециркуляционном канале. При нормальной работе камер, когда достигнута необходимая степень насыщенности в загрузочной части камеры, заслонка 7 закрывает отверстие в канале, а калорифер 9 отключается. Когда испаряемой из материала влаги недостаточно для создания оптимальной степени насыщенности, например при сушке толстых пиломатериалов, регулятор 13 включает исполнительный механизм 8 и открывает заслонку 7. При этом часть воздуха из загрузочной части камеры поступает
 

в камеру, минуя основной калорифер 5. Тем самым обеспечивается повышение влажности воздуха в загрузочной части камер. Если циркуляционные вентиляторы 6 расположены около разгрузочного конца камеры, как показано на чертеже, устанавливают дополнительный вентилятор 10 для подачи части потока воздуха в камеру через отверстие в канале.

При сушке тонких пиломатериалов с большой начальной влажностью воздух, проходя через штабеля, быстро насыщается влагой и степень насыщенности в загрузочной части становится больше нормы. В этом случае регулятор 13 включает исполнительный механизм 12, который открывает регулирующий орган 11 на трубопроводе подачи теплоносителя в дополнительный калорифер 9, и подогретый сухой воздух поступает через заслонку 7 в промежуток между штабелями.

Предлагаемый способ регулирования позволяет улучшить качество сушки и повысить производительность камер. Качество повышается за счет поддержания в загрузочной части необходимой по режиму степени насыщенности сушильного агента. Производительность возрастает за счет перераспределения воздушного потока — к сырому материалу подается большая часть потока циркулирующего воздуха для испарения влаги.

При выборе схемы регулирования и типа регуляторов следует учитывать, по каким параметрам регулировать состояние среды. Равновесная влажность древесины определяется температурой и степенью насыщенности среды, поэтому эти параметры и должны регулироваться. Так как основным методом измерения относительной влажности является психрометрический, непосредственно контролируются и регулируются величины 4 и tu или
 
Относительная влажность воздуха определяется по общепринятой [48] формуле
 

где — максимальная упругость водяного пара при температуре смоченного термометра t„;
 — максимальная упругость водяного пара при температуре среды tc;
 — атмосферное давление;
 — психрометрическая постоянная.


Так как величины Em и E пропорциональны температурам 4 и из формулы (3.1) следует, что относительная влажность воздуха определяется главнымобразом отношением температур 4/41, разность температур влияет на величину в значительно меньшей степени (в следующем знаке). При контроле  это значит, что надо измерять температуры 4 и 4 с возможно большей точностью; при этом погрешности средств измерения температур желательно иметь одного знака (так, например, при изменении температуры 4 и 4 на ГС в одну сторону величина <р изменяется всего на 0,5%). Точность измерения психрометрической разности большой роли не играет, так как точность определения ф зависит от погрешностей измерения 4 (или Е) и 4 (£м).

Пример. Дано: <о = 50°С, <М = 40°С, упругость водяного пара Ec =0,0125 и EM = 0,0075 МПа. Величину Ap для психрометров принимаем равной 0,066Х XlO-3 МПа/°С. Тогда
 
Если при измерениях tс и tM были допущены погрешности 2°С, причем разного знака, т. е. получено <0 = 52°С, £М==38°С, то
 
Относительная влажность изменилась на 12%, при этом изменение At на 4° приводит к изменению <р всего примерно на 1,5%—второй член в формуле (3.1), а изменение t0 и /м на 2°С, но противоположного знака, привели к погрешности ф на 10,5%.

Если бы погрешности tc и t-a имели один знак, т. е. tс=52°, а <м = 42°, то
 
При этом погрешность ф составила всего 1,5%.

Из примера следует важный вывод: при регулировании состояния среды психрометрическим методом установившиеся погрешности регулирования іпо температурам 4 и 4 должны иметь один знак. Тогда точность поддержания степени насыщенности можно обеспечить достаточно высокой. Отношение 4/4 можно представить следующим образом:
 (3.2)

Из соотношения (3.2) следует, что можнорегулироватьпо температуре 4 и психрометрической разности Так как, при измерении 4 и 4 одинаковыми термометрами погрешность регулирования At принимается в общем случае в 2 раза меньшей, чем погрешность регулирования tc. При регулировании по tс и At обеспечивается равенство соотношения te/tyi заданной величине, т. е. повышенная точность регулирования ф, так как поддержание At на заданном уровне означает, что при изменениях tc температура tM автоматически следует за температурой сухого термометра. Действительно, при увеличении tc на 2° постоянство At означает увеличение tM на 2°С. Таким образом, регулирование по At в общем случае сохраняет знаки погрешностей поддержания tc и tM одинаковыми, что улучшает точность регулирования относительной влажности.

В большинстве случаев автоматизация тепловых процессов осуществляется при помощи типовых стандартных регуляторов. Тип автоматического регулятора и оптимальные параметры настройки выбирают по статическим и динамическим характеристикам !регулируемого объекта, по характеру, величине и месту приложения возмущающих и регулирующих воздействий, по требованиям, предъявляемым к системе регулирования.

В связи с тем, что в сушильных камерах требуется автоматически поддерживать заданные значения температур сухого и смоченного термометров, целесообразно для CAP процессов сушки выбирать стабилизирующие регуляторы температуры.

Ранее показано, что іпри аппроксимации кривой разгона объекта регулирования переходной характеристикой инерционного звена первого порядка с запаздыванием можно ограничиться знанием величин коэффициента передачи k0, постоянной времени Ti и времени запаздывания T0- Значения этих величин могут изменяться в процессе сушки. Ho для упрощения можно принять, что в области рабочих температур параметры объекта постоянны.

Выходной величиной рассматриваемых объектов является температура сушильного агента, а входной—температура теплоносителя в калорифере. Поэтому в качестве регулирующего воздействия принимают температуру теплоносителя (пара или горячей воды).
Характер процесса регулирования зависит от вносимых возмущений. Различают возмущения, приложенные к входу объекта регулирования (возмущения по нагрузке, вносимые в объект) и выходу (возмущения по заданию, вносимые в регулятор). Изменение влажности высушиваемого материала, колебания давления пара и температуры окружающей среды, изменение скорости и направления циркуляции агента сушки представляют собой возмущения по нагрузке, которые являются основными источниками нарушения заданного режима сушки.

Величину возмущающего воздействия оценивают с помощью изменения температуры теплоносителя. При этом пользуются величиной , равной величине возмущения У, отнесенной к максимальному возмущению при полном открытии регулирующего органа: В процессе сушки возмущения могут достигать 100% открытия регулирующего органа, т. е.
 

При использовании двухиозиционных регуляторов возмущения вносятся не только по нагрузке, но и самим регулятором, так как регулирующее воздействие на объект принимает два значения: при закрытом вентиле а При открытом—У—Kmax- Регули
руемый параметр в этом случае колеблется около заданного значения и регулирующее воздействие также равно 1.

Закон регулирования ориентировочно выбирают по величине отношения времени запаздывания к постоянной’ времени объекта регулирования Если величина могут быть
использованы релейные регуляторы. Если в CAP могут быть кроме релейных использованы регуляторы непрерывного действия [46, 47]. Выбор и расчет настроек этих регуляторов приведены в литературе и здесь не рассматриваются.

В релейных системах регулирования переходный процесс носит колебательный характер (рис. 3.8). Регулируемая величина никогда не устанавливается на неизменном уровне, а колеблется около заданного значения Хэак с определенной частотой (период Колебании 1 а) и амплитудой Xa. Переход от понижения регулируемого параметра к повышению и наоборот наступает спустя некоторое время T0 после включения регулирующего органа, что щвляется результатом наличия запаздывания в объекте. Период Колебаний и амплитуда являются основными показателями качества двухпозиционного регулирования. Кроме того, важным показателем качества такого регулирования является установившееся отклонение Xyoi среднего значения регулируемой величины от заданного. Величина Xjci. зависит от нагрузки объекта. Величины А уст и Xa тем меньше, чем меньше отношение T0IT объекта.

Позиционные регуляторы, хотя и обладают рядом недостатков, являются наиболее простыми по конструкции и принципу действия, поэтому в первую очередь их выбирают для регулирования параметров среды лесосушильных камер, если при этом точность регулирования параметров удовлетворяет заданным технологическим требованиям.

 

отрывки (возможны ошибки распознавания, формулы опущены) из книги Автоматизация процессов сушки пиломатериалов Е. С. БОГДАНОВ 

Список литературы

 

 



От: AntonSokolov,  






Скрыть комментарии (отзывы) (0)

UP


Вход/Регистрация - Присоединяйтесь!

Ваше имя: (или войдите через соц. сети ниже)

Комментарии и отзывы ( потяните за правый нижний край для увеличения окна ):
Avatar
Обновить
Введите код, который Вы видите на изображении выше (чувствителен к регистру). Для обновления изображения нажмите на него.


Похожие темы:



« Вернуться
Предыдущая и следующая статья:
« 2.4. Определение динамических параметров с учетом влияния древесины3.3. Качество регулирования »