Раздел 1.
Краткое описание
технологического процесса.
Измельченные
рыборезкой отходы подаются сырьевым шнеком в бункер для измельченного сырья.
Предельные уровни сырья в бункере контролируются сигнализатором уровня. Из
бункера сырье шнековым дозатором загружается в секционный варильник.
Процесс варки
управляется пропорциональными регуляторами температуры, в комплект которых
входит термопреобразователь сопротивления, автоматический самопишущий мост с
реостатным задатчиком, балансное реле, электрический исполнительный механизм,
переключатель и ключ управления.
После
прессования сваренных отходов на шнековом прессе жом поступает на мучную линию,
а жирный бульон - в бульонное отделение. Отпрессованный жом, к которому
примешивается упаренный бульон, подается шнеком в сушилку.
Работа в сушилке
автоматизирована путем стабилизации температурного режима. Для этого в
сушильном барабане установлена термопара являющаяся измерительным
преобразователем регулятора температуры. При изменении температуры регулятор с
помощью клапана с электроприводом соответствующим образом меняют подачу пара в
зарубашечное пространство барабанов сушилки.
Смесь жома с
упаренным бульоном по шнекам поступает на вход в сушилку. Система
автоматического регулирования температуры сушки рыбой муки поддерживает
постоянную температуру в сушилке порядка 1000 С. По прохождении
определенного времени по готовности (высушенная) смесь двигается по шнекам к
выходу для дальнейшего дробления.
Интенсивность
сушки рыбной муки прямо пропорциональна скорости движения воздуха относительно
высушиваемого продукта. Выбор оптимальной скорости воздуха, а следовательно
расхода воздуха поступающего на сушку является одной из основных задач для
экономичной работы сушильны установок.
Раздел 2
Разработка САР температуры в варильнике
жиро-мучной установки.
2.1.
Разработка функциональной схемы САР температуры в варильнике.
Функциональная
схема показана на чертеже. Регулирование температуры в варильнике
осуществляется с помощью приборов позиции 1-1 (датчик), 1-2 (блок И-С-62), 1-3
(регулятор РП-2), 1-4 (исполнительный механизм МУ-23)
2.2. Описание и
техническая характеристика элементов САР температуры в варильнике.
2.2.1 ДАТЧИК
В качестве
датчика для регулирования системы используется термометр сопротивления.
Принцип действия
термометра сопротивления основан на использовании зависимости электрического
сопротивления чувствительного элемента от температуры. Электрическое
сопротивление металлических термочувствительных элементов при нагревании
увеличивается, а полупроводниковых - обычно уменьшается. Таким образом, если
известна зависимость между сопротивлением термочувствительного элемента и его
температурой, то, измерив это сопротивление можно определить температуру.
Термометр
сопротивления состоит из термопреобразователя сопротивления (ТС), помещаемого в
измеряемую среду, электроизмерительного прибора, отградуированного в градусах,
источника тока и соединительных проводов.
Отечественная
промышленность выпускает платиновые и медные стандартные термопреобразователи
сопротивления.
Зависимость
сопротивления от температуры имеет следующий вид:
для платины
Rt=R0(1+At+Bt2)
для меди
Rt=R0(1+2t)
где Rt -
сопротивление при температуре t, C;
R0 - сопротивление при температуре 00 C;
А, В - постоянные коэффициенты;
a -
температурный коэффициент сопротивления меди (a=4,25*10-3
1/град).
Как видно из
выражений, характеристика платинового термопреобразователя сопротивления в
отличии от медного нелинейна.
Термометрический
чувствительный элемент платинового ТС представляет собой платиновую спираль,
расположенную в капиллярных керамических трубках, дополнительно заполненных
керамическим порошком, который служит
изолятором. К спирали припаиваются выводы. Используется с измерительным блоком
И-С-62.
Блок И-С-62
используется для преобразования приращения сопротивления термометра
сопротивления в пропорциональное
изменение напряжения постоянного тока.
Измерительное
устройство представляет собой мост переменного тока, одним из плеч которого
является термометр сопротивления. Заданное значение температуры может
устанавливаться задатчиком R2
(ЗРУ-24) или корректором R1.
Питание моста осуществляется от вторичной обмотки II трансформатора Тр1.
Изменение температуры вызывает изменение сопротивления термометра. На диагонали
моста появляется переменное напряжение. Напряжение питания изменяется
резистором R3. С
помощью этого резистора устанавливается чувствительность измерительного блока.
Появившееся напряжение сигнала ошибки поступает через входной трансформатор Тр2
на транзисторный усилитель. Демпфер на выходе блока отсутствует. Блок И-С-62 по сравнению с
инерционностью термометров сопротивления может считаться безинерционным звеном,
коэффициент является термометр сопротивления ТС. Заданное значение температуры
может устанавливаться задатчиком R2(PHE-24) или
корректором R1. Питание
моста осуществляется от вторичной
обмотки II
трансформатора Т1.
Изменение
температуры вызывает изменение сопротивления термометра. На диагонали моста
появляется переменное напряжение. Напряжение питания изменяется резистором R3. С помощью этого
резистора устанавливается чувствительность измерительного блока. Появившееся
напряжение сигнала ошибки поступает через входной трансформатор Т2 на транзисторный
усилитель. Блок И-С-62 по сравнению с инерционностью термометров сопротивления
может считаться безинерционным звеном, коэффициент усиления плавно изменяется
ручкой чувствительность R3 в
пределах от 0 до 0,7 в/Ом. В измерительном устройстве суммируются сигналы с
диагоналей двух одинаковых мостов переменного тока (для И-2С-62). Затем сигнал
поступает на формирующий блок РП-2 имеющий на входе токовый сигнал переменной
полярности ±5
ма, выход блока трехпозиционный релейный. Сигнал поступающий с выхода
измерительного блока, демпфируется с помощью цепочки R14-C2. Постоянная времени этой цепочки
может изменяться с помощью переменного сопротивления R14.
Сумма сигналов
через защитное сопротивление R15
поступает на модулятор, образованный диодами V12, V13 и резисторами R17, R18,
R19. С помощью
резистора R18 мост
балансируется при отсутствии сигнала на входе. Мост питается от генератора
переменного напряжения частотой 500 кГц, собранного в модуле питания. С этого
же модуля через конденсатор С5 подается напряжение прямоугольной формы частоты
50 Гц, формируемое с помощью опорного диода V15. Емкость р-n-перехода
диодов V12 и V13 зависит от величины и
направления приложенного к диодам напряжения. Поэтому напряжение 50 Гц
разбалансирует мост и напряжение 500 кГц, подаваемое на другую диагональ
проходит через разбалансированный мост. При этом амплитуды сигнала 500 кГц
одинаковы в оба полупериода сигнала 50 Гц. Сигнал с частотой 50 Гц не
пропускается конденсатором С7. Если на входе блока появляется напряжение входного
сигнала определенной полярности, то происходит дополнительная разбалансировка
моста и амплитуда сигнала 500 кГц становится различной в различные полупериоды
частоты 50 Гц. Фаза этого сигнала определяется полярностью входного сигнала. С
модулятора через конденсатор С7 напряжение поступает на вход полупроводникового
усилителя, собранного на транзисторе V19 по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой усилителя служит
трансформатор Т4. Усиленный сигнал выпрямляется однополупериодным выпрямителем,
собранным на диоде V17.
Переменная составляющая с частотой 50 Гц через конденсатор С11 подается на
фазочувствительный транзисторный усилитель, собранный на транзисторе V20. Напряжение с высокой
частотой (500 кГц) на вход этого каскада не поступает: оно отфильтровывается
цепочкой С10- R26. Питание
цепи эмиттер-коллектор каскада осуществляется от выпрямительного моста V21...V24. Нагрузкой каскада
являются управляющие обмотки 3-4 магнитных усилителей МУ1, МУ2. В зависимости
от фазы сигнала на базе V20
изменяется направление тока в управляющих обмотках. Таким образом, модуль
усилителя в целом имеет на входе и выходе сигналы постоянного напряжения.
Наличие модулятора и демодулятора приводит к существенному уменьшению дрейфа
усилителя. Управляющая обмотка магнитного усилителя расположена в модуле
триггера. Модуль триггера состоит из магнитного усилителя, охваченного
положительной обратной связью, с тиристором на входе. Два магнитных усилителя
собраны на четырех пермалоевых сердечниках
каждый. Обмотки 1-1 и 2-2 служат для питания магнитного усилителя. Они же
являются выходными (рабочими) обмотками усилителя. При появлении импульсов
определенной полярности на обмотке 3-4 индуктивное сопротивление одной из
включенных на встречу обмоток 1-1 и 2-2 изменяется и между средними точками 2’-1’ обмоток появляется
разность напряжений. Под действием этой разности открывается один из тиристоров
V41 или V42. При этом выпрямленное
напряжение от обмотки 1-2-3 трансформатора Т6 подается на один из зажимов Б или
М. Появление напряжения между зажимами МО и БО приводит к срабатыванию
исполнительного усилителя, управляющие обмотки которого подсоединены к этим
зажимам, и к перемещению двигателя исполнительного механизма. Одновременно с появлением
напряжения на выходных зажимах блока загорается одна из лампочек Н1 или Н2, и
разность напряжений подается на сигнальную обмотку магнитного усилителя МУ3.
Магнитные усилители МУ1 и МУ2 охвачены положительной обратной связью, которая
выполнена на обмотках 5-6. При появлении напряжения между точками 1’-2’ через обмотку 5-6
протекает ток, что приводит к еще большему отпиранию тиристора. Обмотки 7-8 служат
для введения в блок зоны нечувствительности изменяемой с помощью резистора R25. На эти обмотки подается
выпрямленное напряжение от обмотки 3-4 трансформатора Т5. На магнитных
усилителях имеются обмотки не показанные на схеме, позволяющие от внешнего
источника заблокировать порознь каждый из выходов МО и БО. Магнитный усилитель
МУ3 расположен в модуле обратной связи. Появление импульсов напряжения определенной
полярности вызывает разбаланс моста, образованной резисторами R54, R55 и неоновой лампой Н4. Возникающие на диагонали напряжение
(100 в) открывает обе неоновые лампы Н4 и Н3, при этом напряжение обратной
связи, компенсирующее величину входного сигнала появляется на входе в
модулятор. Это напряжение определяется величиной введенной части сопротивления R54 (ручка Импульс).
Одновременно начинается заряд конденсатора С12 через резисторы R53, R52, что приводит к дальнейшему
возрастанию сигнала обратной связи. Если сигнал обратной связи уравновесит
входной сигнал, то напряжение на входе модулятора уменьшится. Это приведет к
переключению триггера и напряжение на сигнальной обмотке МУ3 исчезнет. Обе
неоновые лампочки погаснут, что сразу приведет к исчезновению некоторой доли
напряжения на входе блока, которая
определяется падением напряжения на резисторе R54. Неоновая лампочка Н4 служит для
предотвращения разряда конденсатора через резисторы R54, R55. Конденсатор С12 начнет разряжаться через резистор R51, что также приведет к
дальнейшему уменьшению сигнала обратной связи.
Вход
бесконтактных исполнительных усилителей согласован только с выходом
формирующего блока РП-2.
Магнитный
усилитель собран на четырех магнитопроводах. Насыщение магнитопроводов
осуществляется с помощью обмотки смещения 5-6. Эта обмотка питается
выпрямленным двухполупериодным напряжением. Напряжение смещения может
изменяться с помощью переменного резистора R48. Питание выходных обмоток 1-2 и 3-4 переменным напряжением
осуществляется от первичной автотрансформаторной обмотки трансформатора Т7.
Выходные обмотки собраны по дифференциальной двухполупериодной схеме. Обмотки
7-8-9-10 являются сигнальными. Напряжение на эти обмотки поступает с выхода
формирующего блока РП-2. При отсутствии тока в сигнальных обмотках все четыре
магнитопровода насыщены одинаково. Поэтому токи через обмотки 3-4 (в следующий
полупериод через обмотки 1-2) на обоих магнитопроводах и через управляющую
обмотку II двигателя
текут в противоположных направлениях, то есть ток в обмотке в оба полупериода отсутствует. Появление тока в одной из
управляющих обмотках вызывает изменения магнитного потока в сердечниках
усилителя. В двух из этих сердечниках магнитный поток складывается с потоком от
тока в выходных обмотках, в двух - вычитается. При этом в оба полупериода встречно
направленные токи через обмотку II
двигателя не равны друг другу и на управляющей обмотке двигателя появляется
переменное напряжения. Обмотка I
двигателя питается переменным напряжением от обмотки автотрансформатора Т7. Это
напряжение сдвигается по фазе при помощи конденсатора С14. Направление вращения
двигателя зависит от фазы напряжения на управляющей обмотке двигателя.
2.2.2. РЕГУЛЯТОР
В качестве
регулятора используется регулирующий прибор типа РП-2. Работает в комплекте с
электрическим исполнительным механизмом постоянной скорости и формируют
совместно с ним ПИ-закон регулирования. Напряжение питания 220 В, частота 50
Гц. В регулирующих приборах предусмотрена возможность ввода дискретных
(логических) команд, запрещающих действие регулятора как в одном, так и в обоих
направлениях или обеспечивающих принудительное срабатывание в любом
направлении. Предусмотрена также возможность автоподстройки динамических
параметров скорости связи и постоянной времени интегрирования. Регулирующие приборы
типа РП-2 выпускаются также без измерительного блока. Сигнал ошибки в этих
приборах формируется непосредственно на входе электронного блока как результат
сравнения унифицированного сигнала регулируемого параметра и задания.
2.2.3. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ
МЕХАНИЗМ
В качестве
исполнительного механизма используется магнитный усилитель МУ-2Э, который
служит для управления исполнительным механизмом с двигателем АДП-362. При
дистанционном управлении напряжение на одну или другую сигнальные обмотки
подается через ключ дистанционного управления от выпрямителя, собранного на
диодах Д1 и Д2. Входное сопротивление усилителя МУ-2Э 160 Ом. Вход
бесконтактных исполнительных усилителей (МУ-2Э) согласован только с выходом
формирующего блока РП-2. Магнитный усилитель собран на четырех магнитопроводах.
2.2.4. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ПРИБОРОВ.
ДАТЧИК- термометр
сопротивления тип ТСМ-5071
Градуировка............................................23
Область
применения..................Газообразные и жидкие химически неагрессивные
среды, не разрушающие защитную арматуру
Предел измерения, 0
С...............................-50¸+150
Питание......................................от сети переменного
напряжения 220 В и f=50 Гц
РЕГУЛЯТОР-
тип РП-2
Напряжение питания...........................220 В
Частота..................................................50 Гц
Масса прибора не превышает.............12 кг
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ
МЕХАНИЗМ тип МУ-2Э
Тип управляемого электродвигателя (его мощность и
число оборотов)...................................АДП-362 (N=120 Вт, n=2000
об/мин)
Тип управляемого исполнительного механизма.....МЭК10Б/120
Масса.....................................................20 кг
Завод изготовитель...............................ЗЭИМ
2.3. Расчет
параметров настройки регулятора САР температуры в варильнике.
Исходные
данные:
Передаточная
функция объекта Wоб(S)=
.
Передаточная функция термометра сопротивления Wr.э. (S)=0.5 Передаточная функция
электрического исполнительного механизма с регулирующим органом Wp.o.=1.0
Показатель
колебательности М=1.5
Найдем
передаточную функцию объекта регулирования.
Wo(S)=Wpo(S)·Woб(S) ·Wr.э.(S)
Jm(w)=
Расчет АФХ
объекта регулирования по найденным значениям Jm(w) и Re(w)
находится в виде таблицы 2.1.
Расчет АФХ
объекта регулирования. Таблица 2.1
|
W
|
Re(w)
|
Jm(w)
|
W
|
Re(w)
|
Jm(w)
|
|
0
|
0.3
|
0
|
0.016
|
-0.011722
|
-0.10852
|
|
0.001
|
0.2909
|
-0.05555
|
0.018
|
-0.02010
|
-0.0963
|
|
0.003
|
0.2323
|
-0.13847
|
0.020
|
-0.02619
|
-0.08556
|
|
0.004
|
0.194989
|
-0.1607
|
0.022
|
-0.0306
|
-0.07603
|
|
0.005
|
0.159003
|
-0.17203
|
0.024
|
-0.0339
|
-0.06756
|
|
0.006
|
0.12676
|
-0.17540
|
0.026
|
-0.03629
|
-0.059992
|
|
0.007
|
0.09908
|
-0.17350
|
0.028
|
-0.03799
|
-0.053177
|
|
0.008
|
0.07585
|
-0.16839
|
0.030
|
-0.03916
|
-0.047009
|
|
0.009
|
0.056579
|
-0.16149
|
0.033
|
-0.04015
|
-0.03878
|
|
0.010
|
0.0348
|
-0.1537
|
0.053
|
-0.03496
|
-0.00343
|
|
0.011
|
0.0275
|
-0.1456
|
0.057
|
-0.0326
|
0.00098
|
|
0.012
|
0.0166
|
-0.013758
|
0.059
|
-0.03146
|
0.0029
|
|
0.014
|
-0.000146
|
-0.12229
|
0.061
|
-0.03020
|
0.00478
|
По данным
значениям Jm(w) и Re(w) строим АФХ объекта
регулирования (рис.)
j=arcsin
=arcsin
=41.80
где М -
показатель колебательности, соответствующий заданному запасу устойчивости САР.
Искомое
значение коэффициентов передачи регулятора, соответствующие различным значениям
Tu, находятся по
выражению:
Кр =
где r- радиусы построенных
окружностей;
Искомые
значения коэффициентов передачи регулятора, соответствующие состоянию системы
(система находится на границе устойчивости), находятся как обратная величина
отрезков отсекаемых на отрицательной вещественной полуоси АФХ, разомкнутых
систем.
КрКр=
где Rkp- отрезок от начала
координат до точки пересечения АФХ разомкнутой системы с отрицательной
вещественной полуосью.
Данные заносим
в таблицу 2.2.
Таблица 2.2.
|
Tu
|
500
|
300
|
250
|
200
|
150
|
100
|
|
r
|
40
|
46
|
54
|
62
|
92
|
100
|
|
Kp
|
0,025
|
0,022
|
0,019
|
0,016
|
0,011
|
0,01
|
|
Kpkp
|
0,07
|
0,056
|
0,045
|
0,038
|
0,033
|
0,029
|
|
Rkp
|
17
|
19
|
22
|
25
|
30
|
35
|