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>