CC BY
27
$ 6 It 6 $ ¡1 в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. №1(94)
вещества на расстоянии от верхней точки начала линии шеи за время, сравнимое с длительностью формирования самой фигуры. Ожидаемое повышение должно произойти примерно через 90 мин. Отклонение прогнозируемого значения от реального составило Д=88%.
Было проанализировано более 36 участков графиков (за год выборочно 3 раза в месяц). Как показали исследования, точность прогноза в нашем случае составила примерно 85-90%, следовательно, этот метод может применяться для прогноза степени загрязнения атмосферного воздуха.
УДК 66.012-52
В. И. Иванков, J1. В. Иванкова, Е. А. Котельникова, Д. II. Вент
Новомосковский институт (филиал) ГОУ ВПО "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева", Новомосковск, Россия
К МЕТОДИКЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАСТРОЕК РЕГУЛЯТОРОВ НЕЛИНЕЙНЫХ ОБЪЕКТОВ
The work is dedicated to the examination of the engineering calculation procedure of the regulator tuning. It has been shown that the conventional estimation of the regulation quality is insufficient. It has been substantiated the need for the analysis of the work of automatic control system in entire scheduled range of a change in the load on the installation, which changes the characteristic of object.
Работа посвящена рассмотрению методики инженерного расчета настроек регулятора. Показано, что общепринятая оценка качества регулирования является недостаточной. Обоснована необходимость анализа работы АСР во всем регламентном диапазоне изменения нагрузки на установку, влияющего на характеристику объекта.
В практике определения настроек регулятора специалистами в большинстве случаев применяются метод инженерного подбора настроек или простейшие приближенные расчеты, например, по номограммам Копе-ловича или но формулам. Эти методы дают вполне приемлемые результаты.
Обычно расчету предшествует снятие кривой разгона при номинальном технологическом режиме, т.е. при номинальной нагрузке. Обработка кривой разгона дает передаточную функцию в виде апериодического звена первого порядка с запаздыванием вида
W0{P) = TK" (1)
По этой передаточной функции выбранным методом определяются настройки регулятора с заданными показателями качества. Затем строятся графики переходных процессов, например, с помощью пакета программ MathLab, оцениваются показатели качества и делается экспертное заключение о приемлемости полученных результатов.
На этом расчет считается законченным.
Однако на производстве технологические установки работают не на единственной, принятой при расчете нагрузке, а изменяющейся в достаточ-
С It 0 X If E химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. Na 1 (94)
4
но широком диапазоне. Следовательно, вывод о приемлемости результатов расчета следует считать преждевременным.
Полученные показатели качества регулирования окажутся представительными лишь для расчетного (номинального) режима, а их значения в широком диапазоне изменения нагрузки окажутся неизвестными и непонятно допустимыми ли по технологическим соображениям.
Известно, что в нелинейных объектах (а это имеет место в большинстве случаев) при изменении нагрузки изменяются свойства объекта. Причем при увеличении нагрузки инерционность объектов уменьшается, а при уменьшении - увеличивается.
Если принять во внимание, что постоянная времени объекта Т0 равна отношению удерживающей способности (емкости) V к нагрузке Р
г -L
(2)
то можно оценить изменение постоянной времени при изменении нагрузки.
Для этого при снятии кривой разгона необходимо зарегистрировать величину нагрузки Р и оценить по формуле (2) постоянные времени при крайних значениях предусмотренного технологическим регламентом допустимого диапазона нагрузки. А затем при расчетных значениях настроек регулятора для номинальной нагрузки моделированием получить переходные процессы и оценить показатели качества для режимов с оценками постоянных времени для крайних значений нагрузки.
Обычно максимальная нагрузка превышает номинальную процентов на двадцать, а минимальная - может быть меньше чем номинальная в два, три раза.
Для иллюстрации указанного на рис Л и 3 приведены структурные схемы АС-Р при возмущении по заданию и по нагрузке с передаточной функцией объекта для номинальной нагрузки, а на рис. 2 и 3 графики переходных процессов при возмущении по заданию и по нагрузке для конкретной АСР при различных значениях оценки постоянной времени объекта.
0-м
Constand
Lmr—tru
Sum2 Gainl -:-irt—'
178
|Г
0.53 34s+1
Sum3 Transfer Fcn3 Transport Delayl
Transfer Fcn2
Auto-Scale Graphl
Рис. I. Структурная схема АСР при возмущении по заданию
Анализ графика рис. 2 показывает, что динамическая ошибка увеличивается более чем в два раза, а время регулирования - более чем в 3-4 раза. Анализ графика рис.4 показывает, что динамическая ошибка уменьшается (кроме случая Т =27с) более чем на 30%, время регулирования увеличивается до трех раз и перерегулирование (колебательность процесса) увеличивается более чем в 2 раза.
4
С Я $ X И В химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 1 (94)
1.6 1.4 1.2 1
0.8 а.б
0.4
а.2
°0 100 200 300 400
Рис. 2. Переходные процессы в АСР при возмущении по заданию
Предлагается только по результатам такого анализа с учетом фактического диапазона изменения нагрузки, вероятности работы установки на той или иной нагрузке, знаиия возмущений, присущих работе на разных режимах можно делать вывод о приемлемости полученного результата.
Рис. 3. Структурная схема АСР при возмущении по нагрузке
Не исключено, что для расчета придется принять передаточную функцию не для номинальной нагрузки, а для несколько отличной от номинальной.
При использовании предложенной методики расчеты усложняются незначительно, а заключение о допустимости полученных настроек регулятора будет более обоснованным. По аналогичному алгоритму квалифицированные специалисты на производстве выполняют настройку регуляторов методом инженерного подбора настроек. Вопрос желаемых показателей качества является достаточно непростым. Для большинства АСР главное обеспечить устойчивость во всем диапазоне изменения нагрузки. Обеспечение определенных показателей качества требует доказательного обоснования.
Û S $ I il в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 1 (94)
____ Т0=34с То=2?с
о55ооо То=б8с То=102с
Рис. 4. Переходные процессы в АСР при возмущении по нагрузке
Переходные процессы на рис. 2 и 3 смотрятся как недопустимые, но следует учесть, что это естъ реакция системы на ступенчатое возмущение. При работе реальных производств такое возмущение возможно лишь в редких ситуациях. Обычными являются возмущения монотонные или небольшой величины близкие к ступенчатым, поэтому переходные процессы будут достаточно приемлемыми.
Представленные предложения нашли внедрение на целом ряде производств азотной промышленности и основной химии.
УДК 51.001.572:66.023 А. А. Липин
Ивановский государствен ный химико-технологический университет, Иваново, Россия
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ
ПОЛИКАПРОАМИДА В ТРУБЧАТОМ РЕАКТОРЕ
Mathematical modelling of a reactor of polycaproamid low-temperature synthesis has been done. The problem of mathematical modeling the given process is a forecasting of the rational regime and constructional parameters providing the required degree of monomer transformation and maintenance of a temperature in the reactor in required range. The mathematical description of the reactor includes the differential equations of heat transfer in a moving medium and the movement of a reactionary mass, the system of equations of chemical kinetics and supplementing relations being included as well.
