Автоматическое регулирование концентрации раствора кислоты в процессе карбонизации шерсти

Дипломная работа - Разное

Другие дипломы по предмету Разное

туры в рабочих пределах t = 40-60 С составляет 0,9%, что пренебрежимо мало. Пусть в ванне автоматически поддерживается постоянный уровень H0. Баланс вещества в ванне в установившемся режиме складывается из притока питающего раствора М = QпСп (г/с), уноса вещества пропитываемой тканью в количестве CpGvm2/?p и дополнительного расхода К. Тогда

 

QпСп = GvСрm2/?п + K

 

где ?п - плотность рабочего раствора, г/л.

Для кисловочной ванны К = Gvm1?/?в расходуется на нейтрализацию щелочи, вносимой входящей тканью (? - количество кислоты (г), расходуемое на нейтрализацию щелочи, содержащейся в 1 л жидкости, вносимой тканью; ?в - плотность воды). В щелочной ванне К = СрGvS/100Ср.н (S -коэффициент сорбции рабочего вещества тканью, % от массы сухой ткани; Ср.н - концентрация рабочего вещества, при котором определяется сорбция вещества тканью, г/л), в перекисной ванне К = ? (? - поправочный коэффициент на разложение перекиси водорода).

Тогда для кисловочной ванны расход кислоты из ванны равен

 

В установившемся режиме М0 = N0. В неустановившемся режиме количество накопленного вещества в ванне за время ?t равно (?M - ?N)?t; оно приводит к изменению концентрации рабочего раствора ?Ср. При объеме ванны V можно записать

 

(?M - ?N) ?t = V • ?Ср

 

Разделив уравнение на ?t и перейдя к пределу при ?t > 0, найдем

 

 

где М = f1 (Qп, Сп); N = f2 (G, v, m1, m2, Ср).

Считая Qп как регулирующее воздействие, а изменение остальных параметров как возмущение, получим:

 

 

Подставим эти выражения в уравнение

 

 

и перейдем к относительным единицам:

- относительное изменение концентрации раствора;

- относительное изменение притока подкрепляющего раствора;

f1, f2, f3 и f4 - те же относительные единицы, как и в случае объекта регулирования уровня;

- относительное изменение концентрации подкрепляющего раствора.

Тогда уравнение объекта регулирования после преобразований примет форму:

 

Или

 

Следовательно, ванна материальной машины как объект регулирования концентрации в линейном приближении является апериодическим звеном 1-го порядка c запаздыванием. По отношению к регулирующему воздействию передаточная функция такого объекта

 

 

Такую же форму имеет передаточная функция по отношению и к другим возмущениям. Поскольку подкрепляющий раствор подводится в ванну в одном месте, то распространение области повышенной концентрации, определяемое интенсивностью перемешивания жидкости, будет происходить с конечной скоростью. Оно приводит к запаздыванию , которое определяется по кривой разгона объекта, полученной опытным путем.

Далее была снята экспериментальная кривая разгона, которая представлена на рисунке 3.3.

 

C, г/л1,33,15,57,89,09,910,510,711,211,4t, сек60100200350400500650700800950

Рисунок 3.3

 

По экспериментальной кривой разгона, была определена постоянная времени объекта T0=350 с. и время запаздывания = 60 с.

Коэффициент усиления объекта будет определяться как:

 

 

где C0 - величина, равная концентрации, которая установилась при времени T0, Мск = 20% - кратковременное, скачкообразное возмущение в системе, приведённое к регулирующему воздействию в %:

 

.3 Выбор закона регулирования

 

Требуемое качество регулирования в процессе эксплуатации системы автоматики с регулятором, кроме безусловного требования устойчивости, определяется следующими критериями:

минимальное время переходного процесса;

отсутствие перерегулирования;

минимальная интегральная квадратичная оценка и т.д.

Выбор того или иного критерия оптимальности определяется технологическими требованиями к системе регулирования и является одной из первых задач по выбору типового регулятора.

В данном случае технологический процесс требует минимального времени регулирования, т.к. используется мембранный исполнительный механизм. Регулируемая величина устанавливается быстрее, что позволит механизму подвергаться меньшему износу, следовательно вид переходного процесса выбирается с минимальным временем регулирования.

Характерными особенностями данного процесса являются:

минимальное время регулирования (положительно);

максимальное динамическое отклонение (отрицательно).

Однако система, настроенная по критерию с минимальным временем регулирования, обладает наибольшим запасом по устойчивости.

Далее необходимо выбрать тип регулятора, т.е. определить закон регулирования.

Области применения следующих типов линейного регулятора:

П-регулятор применяют при любой инерционности объекта и с наибольшим запаздыванием t/Т00.3, при небольших изменениях нагрузки. В нем регулирующее воздействие формируется пропорционально величине и знаку рассогласования.

 

 

Главной определяющей особенностью П-регулятора является то, что в равновесном режиме этот регулятор поддерживает регулируемый параметр не точно на заданном значении, а немного меньше заданного значения. Главным положительным свойством П-регулятора является то, что он имеет достаточно хорошие динамические свойства, т.е. обеспечивает быстро затухающий переходной процесс. Это свойство П-регулятор имеет за счет жесткой отрицательной обратной связи.

И-регулятор применяют в объектах как с малой, так и с большой инерционностью объекта в системах с небольшим запаздыванием t/?/p>