Metoda de control automat în cascadă. Control în cascadă Control în cascadă

Vă rugăm să rețineți că garanția producătorului este valabilă numai dacă instalarea și punerea în funcțiune au fost efectuate de către un angajat al unei organizații specializate certificată de fabrica Protherm. În același timp, prezența unui certificat Protherm nu exclude necesitatea certificării suplimentare a personalului unei organizații specializate în conformitate cu reglementările în vigoare pe teritoriu. Federația Rusă acte legislative și de reglementare referitoare la sfera de activitate a acestei organizații.

Îndeplinirea obligațiilor de garanție stipulate de legislația în vigoare din regiunea în care a fost instalat echipamentul Protherm este efectuată de vânzătorul dispozitivului dumneavoastră sau de o organizație asociată acestuia, autorizată printr-un acord special să efectueze reparații în garanție și fără garanție ale produselor Protherm. Reparațiile pot fi efectuate și de o organizație care este un centru de service autorizat Protherm.

Firma care efectuează reparații în garanție sau fără garanție ale echipamentelor Protherm va elimina, în perioada de garanție, în mod gratuit toate deficiențele identificate de aceasta care au apărut din vina producătorului. Condițiile specifice de garanție și durata perioadei de garanție sunt stabilite și documentate în timpul vânzării și punerii în funcțiune a dispozitivului. Vă rugăm să acordați atenție necesității de a completa secțiunea „Informații de vânzare”, unde introduceți numărul de serie al dispozitivului, mărcile de vânzare și sigiliile corespunzătoare, datele vânzării și semnătura vânzătorului în cardurile de garanție situate pe spatele produsului. paşaport.

Garanția producătorului nu se aplică produselor ale căror defecțiuni sunt cauzate de deteriorarea transportului, încălcarea regulilor de transport și depozitare, utilizarea lichidelor de răcire anti-îngheț, contaminarea de orice fel, inclusiv sărurile de duritate, înghețarea apei, instalarea și/sau punerea în funcțiune necalificată, nerespectarea instrucțiunilor de utilizare și de utilizare a echipamentelor și accesoriilor și alte motive care nu pot fi controlate de producător, precum și instalarea și întreținerea dispozitivului.

Durata de viață stabilită se calculează din momentul punerii în funcțiune și este indicată în documentația atașată produsului specific.

Uzina Protherm garanteaza posibilitatea de a achizitiona orice piese de schimb pentru acest produs timp de cel putin 8 ani de la intreruperea acestuia.

Pentru echipamentele și accesoriile Protherm, producătorul stabilește o perioadă de garanție de 2 ani de la data punerii în funcțiune, dar nu mai mult de 2,5 ani de la data vânzării către consumatorul final.
Garanția la piesele de schimb este de 6 luni de la data vânzării cu amănuntul, cu condiția ca piesele de schimb să fie instalate de un specialist certificat Protherm.

Dacă există lipsă parțială sau totală a informațiilor despre vânzare și/sau punere în funcțiune, susținute de documente, perioada de garantie se calculează de la data fabricării dispozitivului. Număr de serie Produsul conține informații despre data fabricației: numerele 3 și 4 - anul de fabricație, numerele 5 și 6 - săptămâna anului de fabricație.

O organizație care este un centru de service Protherm autorizat are dreptul de a refuza consumatorului final reparatii in garantie echipamente a căror punere în funcțiune a fost efectuată de un terț, dacă este un specialist autorizat centru de service motivele de mai sus vor fi găsite și vor exclude garanția producătorului.

Probleme abordate în prelegere:

1. Ce este un obiect echivalent într-un ACS în cascadă.

2. Explicarea eficacității sistemelor de control automate în cascadă.

3. Metode de calcul a ASR-urilor în cascadă.

4. Calculul ASR cu impuls suplimentar pe baza derivatei.

Sistemele de control în cascadă sunt acele sisteme în care semnalul de ieșire al unuia dintre controlere este trimis ca sarcină celuilalt. Parametrii principali și auxiliari ai obiectului sunt furnizați respectiv sub formă de semnale de intrare acestor controlere. În acest caz, doar regulatorul principal are o setare independentă. Semnalul de ieșire al controlerului auxiliar este furnizat ca influență de reglementare asupra obiectului. De obicei, o buclă de control închisă auxiliară, formată din partea de mare viteză a obiectului și regulatorul auxiliar, este situată în interiorul buclei de control principală. Figura 1.8.1 prezintă o diagramă a sistemului de control în cascadă. Sistemele de control în cascadă asigură:

1) compensarea rapidă a perturbărilor care afectează bucla auxiliară de control, drept urmare aceste perturbații nu provoacă o abatere a parametrului principal de la valoarea setată;

1 – regulator principal; 2 – regulator auxiliar; 3, 4 – părțile obiectului cu acțiune rapidă și lentă

Figura 1 - Schema de control în cascadă

2) o reducere semnificativă a defazajului în partea de mare viteză a obiectului datorită formării unei bucle de control auxiliare, care crește performanța buclei principale;

3) compensarea modificărilor coeficientului de transmisie al părții de mare viteză a obiectului prin modificarea coeficientului de transmisie al buclei de control auxiliare;

4) aprovizionarea necesară cu materie sau energie a obiectului

Astfel, se recomandă utilizarea sistemelor de control în cascadă în cazurile în care este necesară menținerea parametrului controlat la o valoare dată cu un grad ridicat de precizie, precum și atunci când există o întârziere foarte mare a obiectului. Bucla de control auxiliară poate fi, de exemplu, închisă în jurul elementului de integrare al obiectului pentru a-și depăși propria întârziere. Debitul poate fi utilizat ca variabilă auxiliară, deoarece datorită vitezei buclei de control a acestui parametru, sunt prevenite abaterile semnificative ale variabilei principale controlate.

Pentru a crea un sistem de control în cascadă, este necesar să se identifice mai întâi o variabilă intermediară acceptabilă, care în unele cazuri este destul de dificilă.

Sistemele de control al fluxului în cascadă sunt utilizate pentru a furniza continuu o substanță în sau din obiect. De obicei, controlul debitului se realizează prin schimbarea presiunii aerului furnizat supapei cu o caracteristică neliniară. Dacă, în acest caz, măsurarea valorii curente a parametrului este efectuată prin metoda diferențială de presiune variabilă (în care semnalul de ieșire al senzorului depinde neliniar de debitul), atunci ambele neliniarități se compensează reciproc.

Utilizarea metodei diferențelor de presiune variabilă în circuitul auxiliar pentru a controla procesele de schimb de căldură sau de amestecare poate duce la dificultăți suplimentare. Să presupunem că parametrul controlat al obiectului este liniar în raport cu debitul. Semnalul de ieșire al regulatorului principal este proporțional cu căderea de presiune, care variază direct cu pătratul debitului. În consecință, câștigul buclei va varia invers cu debitul. Cu toate acestea, multe procese trebuie reglementate la momentul pornirii; În plus, este adesea necesar să se mențină debite scăzute într-o instalație pentru o perioadă lungă de timp, ceea ce este destul de dificil. Dacă regulatorul principal nu este comutat pe control manual, atunci vor apărea oscilații neamortizate în bucla de control în apropierea debitului zero. Pentru a preveni acest lucru, este recomandabil să includeți un dispozitiv pentru extragerea rădăcinilor pătrate în linia de măsurare a debitului pentru a linealiza circuitul auxiliar.

Perioada de oscilație a buclei de control al debitului este de obicei de câteva secunde. Prin urmare, debitul nu este utilizat ca parametru principal în schemele în cascadă atunci când se reglează procesele de transfer de căldură sau amestecare.

La reglarea nivelului lichidelor de fierbere sau vaporilor de condensare se folosesc sisteme de control în cascadă cu corectare a debitului. În astfel de sisteme, perioada de oscilații naturale a circuitului principal este mai mare decât perioada de oscilație a circuitului de control al debitului.

Sistemele de control al temperaturii în cascadă sunt utilizate destul de larg. La efectuarea reacţiilor chimice pentru a obţine calitate superioară de control, semnalul de ieșire al regulatorului de temperatură a reactorului este de obicei trimis către camera de reglare a controlerului de temperatură a lichidului de răcire, adică se utilizează un circuit de control în cascadă a temperaturii lichidului de răcire bazat pe temperatura reactorului. Intensitatea schimbului de căldură depinde de diferența de temperatură dintre substanțele care reacţionează și lichidul de răcire, prin urmare valoarea curentă a temperaturii lichidului de răcire afectează procesul.

Funcționarea sistemului de control este afectată de neliniaritățile și defazajele buclei de control auxiliare. Deoarece într-un astfel de sistem intervalul proporțional al regulatorului auxiliar de temperatură nu depășește de obicei 25%, efectul componentei astatice a acestui regulator poate fi neglijat.

O ușoară depășire a temperaturii agentului frigorific nu are un impact mare asupra funcționării sistemului, deoarece componenta astatică acționează întotdeauna în circuitul principal. Prezența unei componente astatice în circuitul auxiliar ar reduce doar puțin rata de schimbare a temperaturii. La reglarea temperaturii lichidului de răcire într-un reactor discontinuu, componenta astatică nu este utilizată. De obicei, la proiectarea sistemelor de control în cascadă, sarcina principală este de a determina raportul perioadelor naturale de oscilație ale buclelor de control al temperaturii principale și auxiliare. Dacă se folosește aceeași metodă de măsurare în ambele circuite, atunci relația dintre perioadele naturale ale circuitelor este liniară și, prin urmare, coeficientul de transmisie al circuitului principal va fi constant.

Calculul ASR în cascadă implică determinarea setărilor regulatoarelor principale și auxiliare pentru caracteristicile dinamice date ale obiectului de-a lungul canalelor principale și auxiliare. Deoarece setările controlerelor principale și auxiliare sunt interdependente, acestea sunt calculate folosind metoda iterației.

La fiecare pas de iterație, se calculează un ASR cu o singură buclă redus, în care unul dintre controlere se referă condiționat la un obiect echivalent.

Obiectul echivalent pentru regulatorul principal este o conexiune în serie a unei bucle auxiliare închise și a unui canal de control principal.

W E (p) = [- R 1 (p) / 1 – W(p)*R 1 (p) ]* W(p), (1)

unde R 1 (p) este funcția de transfer a controlerului auxiliar,

W(p) = W 1 (p) * W 2 (p) – funcția de transfer a obiectului

Obiectul echivalent pentru controlerul auxiliar este conexiune paralelă canal auxiliar și sistem principal în buclă deschisă.

W E 1 (p) = W 1 (p) – W(p)*R (p), (2)

unde R (p) este funcția de transfer a controlerului principal

În funcție de primul pas de iterație, se disting două metode pentru calcularea ACP-urilor în cascadă.

1a metoda. Calculul începe cu regulatorul principal. Metoda este utilizată în cazurile în care inerția canalului auxiliar este mult mai mică decât cea a celui principal. La prima etapă, se presupune că frecvența de funcționare a circuitului principal este mult mai mică decât cea a circuitului auxiliar. Și apoi:

W E (p) = W 2 (p). (3)

În a doua etapă, se calculează setările controlerului auxiliar pentru obiectul echivalent.

În cazul calculelor aproximative, primii doi pași sunt limitati. La calcule precise acestea sunt continuate până când setările controlerului găsite în două iterații succesive coincid cu precizia specificată.

a 2-a metoda. Calculul începe cu regulatorul auxiliar. Primul pas presupune că regulatorul extern este dezactivat. Astfel, la o primă aproximare, setările regulatorului auxiliar se găsesc folosind un ACP cu un singur circuit pentru canalul de control auxiliar din expresia:

W E 1 (p) = W 1 (p). (4)

La al doilea pas, setările controlerului principal sunt calculate folosind funcția de transfer a obiectului echivalent. Pentru a clarifica setările controlerului auxiliar, calculul se efectuează folosind funcția de transfer. Calculele sunt efectuate până când setările controlerului auxiliar, găsite în două iterații succesive, coincid cu precizia specificată.

ASR cu impuls suplimentar bazat pe derivata dintr-un punct intermediar .

Astfel de sisteme sunt de obicei utilizate la automatizarea obiectelor în care un parametru tehnologic controlat (de exemplu, temperatura sau compoziția) este distribuit de-a lungul unei coordonate spațiale (ca în dispozitivele de tip coloană sau tubulară). Particularitatea unor astfel de obiecte este că principala coordonată controlată este parametrul tehnologic la ieșirea aparatului, perturbațiile sunt distribuite de-a lungul lungimii aparatului, iar efectul de reglementare este aplicat intrării acestuia. În același timp, sistemele de control automat în buclă închisă cu un singur circuit nu oferă calitatea necesară proceselor tranzitorii din cauza inerției mari a canalului de control.

Aplicarea unui impuls suplimentar la intrarea controlerului dintr-un punct intermediar al dispozitivului dă un semnal de conducere, iar controlerul începe să funcționeze înainte ca coordonatele de ieșire să devieze de la valoarea setată.

Pentru a asigura reglarea fără eroare statică, este necesar ca pulsul suplimentar să dispară în starea de echilibru. În acest scop, coordonata auxiliară este trecută prin legătura reală de diferențiere, astfel încât semnalul de intrare al controlerului să fie egal cu e=y+y’ 1 –y 0 (Figura 1.9.1a). În stare staționară, când y’ 1 =0, când e=0, y=y 0.

a – schema originală; b – convertit într-un circuit ASR în cascadă

Figura 2 - Diagrame bloc ale ASR cu un impuls suplimentar bazat pe derivata dintr-un punct intermediar

Eficacitatea introducerii unui impuls suplimentar depinde de punctul de selecție a acestuia. Alegerea acestuia din urmă este determinată în fiecare caz specific de proprietățile dinamice ale obiectului și de condițiile de funcționare ale acestuia. Astfel, măsurarea y 1 la începutul aparatului este echivalentă cu un impuls suplimentar datorat perturbării care ajunge prin canalul de control. În acest caz, dispozitivul de diferențiere joacă rolul unui compensator dinamic de perturbare. Măsurarea y 1 la ieșirea obiectului (y 1 =y) este echivalentă cu introducerea unei derivate a coordonatei principale. Pentru fiecare obiect, puteți alege locația optimă pentru selectarea unui impuls suplimentar, la care calitatea reglementării este cea mai bună.

Calcul sisteme similare reglarea este similară cu calculul ASR-urilor în cascadă după transformări corespunzătoare. În cascada ASR prezentată în Figura 2 b, rolul regulatorului extern este jucat de legătura cu funcția de transfer R d -1 (p), iar cel intern este jucat de regulatorul și diferențiatorul conectat în serie, astfel încât funcţiile de transfer pentru regulatoarele date sunt, respectiv, egale.

Întrebări munca eficienta echipamentele de pompare și alimentare au devenit din ce în ce mai relevante în ultimii ani datorită creșterii tarifelor la energia electrică, ale căror costuri în structura costurilor generale pot fi foarte semnificative.

Alimentarea cu apă și canalizarea sunt industrii cu utilizare intensivă a echipamentelor de pompare, ponderea energiei electrice consumate de pompe este de peste 50% din consumul total de energie. Prin urmare, problema reducerii costurilor energetice pentru organizațiile de alimentare cu apă constă, în primul rând, în utilizarea eficientă a echipamentelor de pompare.

În medie, eficiența stațiilor de pompare este de 10-40%. În ciuda faptului că eficiența celor mai frecvent utilizate pompe variază de la 60% pentru pompele de tip K și KM și peste 75% pentru pompele de tip D.

Principalele motive pentru utilizarea ineficientă a echipamentelor de pompare sunt următoarele:

Redimensionarea pompelor, de ex. instalarea de pompe cu parametrii de debit și presiune mai mari decât cei necesari pentru asigurarea funcționării sistemului de pompare;

Reglarea modului de funcționare a pompei cu ajutorul supapelor.

Principalele motive care duc la supradimensionarea pompelor sunt următoarele:

În faza de proiectare, echipamentul de pompare este prevăzut cu o rezervă în cazul unor sarcini de vârf neașteptate sau luând în considerare dezvoltare promițătoare microsector, producție etc. Sunt adesea cazuri când un astfel de factor de siguranță poate ajunge la 50%;

Modificări ale parametrilor rețelei - abateri de la documentația de proiectare în timpul construcției, coroziunea conductelor în timpul funcționării, înlocuirea secțiunilor de conducte în timpul reparațiilor etc.;

Modificări ale consumului de apă datorate creșterii sau scăderii populației, modificări ale numărului de întreprinderi industriale etc.

Toți acești factori duc la faptul că parametrii pompelor instalate la stațiile de pompare nu îndeplinesc cerințele sistemului. Pentru a asigura parametrii necesari stației de pompare pentru alimentarea și presiunea în sistem, organizațiile de exploatare recurg la reglarea debitului cu ajutorul supapelor, ceea ce duce la o creștere semnificativă a consumului de energie atât datorită funcționării pompei în zona de eficiență scăzută, cât și din cauza pierderilor în timpul throttlingului.

Metode de reducere a consumului de energie al unităților de pompare

Consumul optim de energie are un impact semnificativ asupra ciclului de viață al pompei. Calculul studiului de fezabilitate al competitivității se realizează prin metoda costului ciclu de viață, dezvoltat de institute occidentale specializate.

Tabelul 1 discută principalele metode care, conform Institutului Hidraulic al SUA și Asociației Europene a Producătorilor de Pompe, reduc consumul de energie al pompei și arată, de asemenea, amploarea potențialelor economii.

Tabelul nr. 1. Măsuri de reducere a consumului de energie și a mărimii potențiale a acestora.

Principalul potențial de economisire a energiei constă în înlocuirea controlului debitului pompei cu o supapă. controlul frecvenței sau în cascadă, adică utilizarea unor sisteme capabile să adapteze parametrii pompei la cerințele sistemului. Atunci când decideți cu privire la utilizarea uneia sau alteia metode de control, este necesar să se țină seama de faptul că fiecare dintre aceste metode ar trebui aplicată și, pornind de la parametrii sistemului pe care funcționează pompa.

Orez. Controlul în cascadă a modului de funcționare a trei pompe instalate în paralel atunci când funcționează pe o rețea cu componentă predominant statică.

În sistemele cu o componentă statică mare, utilizarea controlului în cascadă, de ex. Conectarea și deconectarea numărului necesar de pompe vă permite să reglați modul de funcționare al pompelor cu eficiență ridicată.

Controlul în cascadă este controlul în care două sau mai multe bucle de control sunt conectate astfel încât ieșirea unui controler ajustează valoarea de referință a celuilalt controler.

Figura de mai sus este o diagramă bloc care ilustrează conceptul de control în cascadă. Blocurile din diagramă reprezintă de fapt componentele a două bucle de control: bucla master, care este formată din elementele de control A, E, F și G, și bucla slave, care este formată din elementele de control A, B C, și D. Ieșirea controlerului de buclă principală este referința (punctul de referință) pentru controlerul de buclă de control slave. Controlerul de circuit slave produce un semnal de control pentru actuator.

Pentru procesele care au caracteristici semnificative de întârziere (capacitate sau rezistență care încetinește modificările unei variabile), o buclă de control slave sistem în cascadă poate detecta discrepanțe în proces mai devreme și, prin urmare, poate reduce timpul necesar pentru a corecta discrepanța. Putem spune că bucla de control slave „împarte” întârzierea și reduce impactul perturbării asupra procesului.

Într-un sistem de control în cascadă, se utilizează mai mult de un element de detectare primar, iar controlerul (în bucla de control slave) primește mai mult de un semnal de intrare. Prin urmare, un sistem de control în cascadă este un sistem de control cu ​​mai multe bucle.

Exemplu de sistem de control în cascadă

În exemplul de mai sus, bucla de control va fi în cele din urmă bucla principală atunci când se construiește un sistem de control în cascadă. Circuitul slave va fi adăugat ulterior. Scopul acestui proces este de a încălzi apa care trece prin interiorul schimbătorului de căldură, curgând în jurul țevilor prin care trece aburul. Una dintre caracteristicile procesului este că corpul schimbătorului de căldură are un volum mare și conține multă apă. O cantitate mare de apă are o capacitate care îi permite să rețină o cantitate mare de căldură. Aceasta înseamnă că dacă temperatura apei care intră în schimbătorul de căldură se modifică, aceste modificări se vor reflecta la ieșirea din schimbătorul de căldură cu o întârziere mare. Motivul întârzierii este capacitatea mare. O altă caracteristică a acestui proces este că țevile de abur rezistă transferului de căldură de la aburul din interiorul țevilor către apa din afara țevilor. Aceasta înseamnă că va exista un decalaj între modificările fluxului de abur și modificările corespunzătoare ale temperaturii apei. Motivul acestei întârzieri este rezistența.

Elementul principal din această buclă de control controlează temperatura apei care iese din schimbătorul de căldură. Dacă temperatura apei la ieșire s-a modificat, se măsoară modificările fizice corespunzătoare ale elementului primar traductor de măsurare, care convertește valoarea temperaturii într-un semnal trimis către controler. Controlerul măsoară semnalul, îl compară cu punctul de referință, calculează diferența și apoi produce un semnal de ieșire care controlează supapa de control pe linia de abur, care este elementul final al buclei de control (regulator). Supapa de control a aburului fie crește, fie scade debitul de abur, permițând temperaturii apei să revină la punctul de referință. Cu toate acestea, datorită caracteristicilor de întârziere ale procesului, schimbarea temperaturii apei va fi lentă și va dura mult timp până când bucla de control poate citi cât de mult s-a schimbat temperatura apei. Până atunci, este posibil să fi avut loc schimbări prea mari ale temperaturii apei. Ca urmare, bucla de control va genera o acțiune de control excesiv de puternică, care poate duce la o abatere în direcția opusă (depășire) și din nou va „așteapta” rezultatul. Datorită unui răspuns lent ca acesta, temperatura apei poate să urce și să scadă o perioadă lungă de timp înainte de a reveni la punctul de referință.

Răspunsul tranzitoriu al sistemului de control este îmbunătățit atunci când sistemul este suplimentat cu o a doua buclă de control în cascadă, așa cum se arată în figura de mai sus. Bucla adăugată este o buclă slave de control în cascadă.

Acum, când debitul de abur se modifică, aceste modificări vor fi detectate de elementul de detectare a debitului (B) și măsurate de transmițătorul (C), care trimite un semnal către controlerul slave (D). În același timp, senzorul de temperatură (E) din bucla de control principal detectează orice modificare a temperaturii apei care părăsește schimbătorul de căldură. Aceste modificări sunt măsurate de un traductor de măsurare (F), care trimite un semnal către controlerul principal (G). Acest controler îndeplinește funcțiile de măsurare, comparare, calcul și produce un semnal de ieșire care este trimis către controlerul slave (D). Acest semnal corectează valoarea de referință a controlerului slave. Controlerul slave compară apoi semnalul pe care îl primește de la senzorul de debit (C) cu noul punct de referință, calculează diferența și generează un semnal de corecție care este trimis la supapa de control (A) pentru a regla debitul de abur.

Într-un sistem de control cu ​​adăugarea unei bucle de control slave la bucla principală, orice modificare a fluxului de abur este imediat detectată de bucla suplimentară. Ajustările necesare se fac aproape imediat, înainte ca perturbările de la fluxul de abur să afecteze temperatura apei. Dacă există modificări ale temperaturii apei care părăsesc schimbătorul de căldură, elementul senzorial percepe aceste modificări, iar bucla de control principală reglează valoarea de referință a controlerului în bucla de control slave. Cu alte cuvinte, setează un punct de referință sau „schimbă” regulatorul în bucla de control slave, astfel încât să ajusteze debitul de abur pentru a atinge temperatura dorită a apei. Cu toate acestea, acest răspuns al controlerului slave buclei la modificările debitului de abur reduce timpul necesar pentru a compensa perturbările din fluxul de abur.