Анализ технологического процесса как объекта управления

При построении систем автоматизации производственных процессов необходимо определить величины, подлежащие контролю и регулированию, а также выявить точки введения управляющих воздействий и каналы их прохождения по объекту. С этой целью составляют схему взаимных воздействий величин объекта, выделяют основные и дополнительные каналы прохождения сигналов, а затем составляют отдельные контуры регулирования, компенсирующие влияние возмущений. При необходимости основные контуры регулирования связывают между собой, а контролируемые величины выбирают так, чтобы их число было минимальным, но достаточным для полного представления о ходе протекания технологического процесса.

Цель процесса переработки оборотного брака – получение бумажной массы, заданной концентрации (Q_бум. = 2,5–3,5 %), которая далее будет использоваться в основном технологическом потоке.

Участок переработки оборотного брака состоит из двух последовательно установленных аппаратов: гидроразбивателя оборотного брака и установки для переработки сухого брака.

В гидроразбиватель оборотного брака с ленточного конвейера (двигатель М₁) поступает сухой брак, образующийся на продольно-резательном станке, массой W_б.1 = 12–14,4 кг и подается насосом (двигатель М₂) первичная избыточная оборотная вода с расходом F_о.в.1 = 0,4–0,6м³/ч. Уровень L₁ внутри гидроразбивателя должен составлять 0,5–1,6 м.

Гидроразбиватель состоит из ванны с ротором, подпорного ящика и электродвигателя (двигатель М₃). Роспуск массы осуществляется вследствие встречи ло­пастей вращающегося ротора с расположенными на днище ван­ны гидроразбивателя неподвижными планками.

Распущенная масса с концентрацией Q_рас.м = 4,0–4,5% далее перекачивается с помощью насоса (двигатель М₅) в установку для переработки сухого брака под накатом, в которую также поступает сухой брак с ленточного конвейера (двигатель М₄) от машинного каландра и наката массой W_б.2 = 0,8–0,9кг и подается насосом вторичная избыточная оборотная вода (двигатель М₆) с расходом F_о.в.2 = 0,4–0,5м³/ч. Уровень L₂ внутри установки должен составлять 0,5–2,6 м.

Установка для переработки оборотного брака представляет металлический цилиндрический корпус со встроенной внутри него мешалкой (двигатель М₈). Далее бумажная масса подается насосом (двигатель М₇) по технологической схеме.

Схема материальных потоков и их информационных переменных приведена на рисунке 5.1а.

 

 

Так основной технологической целью процесса переработки оборотного брака является получение бумажной массы концентрации Q = 2,5–3,5%, то целью управления будет стабилизация концентрации бумажной массы на выходе из установки для переработки сухого брака путем изменения расхода избыточной оборотной воды F.

Для поддержания концентрации заданного значения, необходимо контролировать расход избыточной оборотной воды, подаваемой в гидроразбиватель и в установку для переработки сухого брака, массу сухого брака, поступающего в гидроразбиватель и в установку для переработки сухого брака, уровни массы в гидроразбивателе и в установке для переработки сухого брака. Также важной переменной является концентрация массы в гидроразбивателе, которая подлежит контролю и регулированию. Составляем структурную схему системы автоматического управления процессом переработки оборотного брака (рисунок 5.1, б).

 

a – схема материальных потоков и их информационных переменных; б – структурная схема САУ

Рисунок 5.1 – Схема анализа процесса переработки оборотного брака как объекта управления

На основании проведенного анализа для управления и контроля концентрации бумажной массы выбираем четыре системы автоматического управления по отклонению.

Характеристику переменных, подлежащих контролю и регулированию, сводим в таблицу 5.1.

 

 

Таблица 5.1– Переменные, подлежащие контролю и регулированию

Наименование переменной	Значение переменной	Допустимые отклонения	Регулирование	Контроль
Масса сухого брака от ПРС, кг	12–14,4	±1	+	+
Расход избыточной оборотной воды (в гидроразбиватель), м3/ч	0,4–0,6	±0,1	–	+
Концентрация распущенной массы, %	4,0–4,5	±0,2	+	+
Масса сухого брака от машинного каландра и наката, м3/ч	1,2–1,4	±0,1	+	+
Расход избыточной оборотной воды (в установку для переработки сухого брака), м3/ч	0,4–0,5	±0,05	–	+
Концентрация массы в установке для переработки сухого брака, %	2,5–3,5	±0,5	+	+
Уровень массы в установке для переработки сухого брака, м	0,5–2,6	±0,1	–	+
Уровень массы в гидроразбивателе оборотного брака, м	0,5–1,6	±0,1	–	+