Мухін О.А. Автоматизація систем теплогазопостачання та вентиляції. Механізація та автоматизація виробництва систем теплогазопостачання та вентиляції принципові електричні, пневматичні, гідравлічні схеми автоматичного керування, регулювання та
Розмір: px
Починати показ зі сторінки:
Транскрипт
1 Міністерство освіти Республіки Білорусь Установа освіти «Полоцький державний університет» ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ АВТОМАТИЗАЦІЇ ТА ВИЧИСЛЮВАЛЬНА ТЕХНІКА У СИСТЕМАХ ТГВ НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ КОМПЛЕКС для студентів спеціальності «Теплогазопостачання, вентиляція та охорона повітряного басейну» Упорядкування та охорона повітря. Чепиковий Новополоцьк 2005
2 УДК (075.8) ББК 34.9 я 73 Т 38 РЕЦЕНЗЕНТИ: А.С. ВЕРШИНИН, канд. техн. наук, інженер-електронік ВАТ "Нафтан"; А.П. ГОЛУБІВ, ст. викладач кафедри технічної кібернетики Рекомендований до видання методичною комісією радіотехнічного факультету Т 38 Технічні засоби автоматизації та обчислювальна техніка в системах ТГВ: Навчальний метод. комплекс для студ. спец / Упоряд. та заг. ред. Н.В. Чепікова. Новополоцьк: УО «ПДУ», с. ISBN Х Відповідає навчальній програмі дисципліни «Технічні засоби автоматизації та обчислювальної техніки в системах ТГВ» для спеціалізації спеціальності «Теплогазопостачання, вентиляція та охорона повітряного басейну». Розглянуто призначення систем автоматичного контролю; принципи дії та конструкції контрольно-вимірювальних приладів, автоматичних регуляторів та керуючих пристроїв, що широко застосовуються при автоматизації систем теплогазопостачання, вентиляції та кондиціонування повітря, водопостачання та водовідведення. Наведено теми курсу, що вивчається, їх обсяг у годинах лекційних та практичних занять, викладено теоретичні та практичні основи з технічних засобів автоматизації та обчислювальної техніки, що застосовуються у схемах автоматизації систем ТГВ. Подано завдання для практичних занять, рекомендації щодо організації рейтингового контролю вивчення дисципліни, питання до заліку. Призначений для викладачів та студентів вузів цієї спеціальності. Може бути використаний студентами спеціалізації спеціальності «Водопостачання, водовідведення та охорона водних ресурсів. УДК (075.8) ББК 34.9 я 73 ISBBN Х УО «ПГУ», 2005 Чепікова Н.В., сост., 2005
3 СОДЕРЖАНИЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ... 5 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ... 8 СТРУКТУРА УЧЕБНОГО КУРСА Модуль Модуль Модуль Модуль Модуль УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ Глава 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Измерение параметров технологічних процесів. Принципи та методи вимірів Похибки вимірів. Види та групи похибок Глава 2. ВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ ТА ДАТЧИКИ Класифікація вимірювальної апаратури та датчиків Державна система промислових приладів. Стандартизація та уніфікація засобів автоматизації Визначення похибок приладу Глава 3. МЕТОДИ І ЗАСОБИ ВИМІРЮВАННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ У СИСТЕМАХ ТГВ Контактний метод вимірювання температури Вимірювання температури термоелектричним методом Неконтактний метод вимірювання температури Методи та засоби вимірювання температури вимірювання витрати та кількості речовини Вимірювання витрати за допомогою витратомірів швидкісного напору Методи та засоби для визначення складу та фізико-хімічних властивостей речовини Методи та засоби вимірювання рівня Вимірювання рівня неагресивної рідини у відкритому резервуарі із застосуванням дифманометрів Розділ 4. ПРОМІЖНІ ПРИСТРІЇ
4 4.2. Регулюючі органи Розрахунок регулюючого органу для регулювання витрати води Виконавчі механізми Автоматичні регулятори Вибір регуляторів на підставі розрахунків Розділ 5. СПОСОБИ ПЕРЕДАЧІ ІНФОРМАЦІЇ У СИСТЕМАХ Класифікація та призначення систем телемеханіки комплексів Призначення та Загальна характеристикапромислових контролерів Правила позиційного позначення приладів та засобів автоматизації Додаток ЛІТЕРАТУРА
5 МЕТА ТА ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ, ЇЇ МІСЦЕ В НАВЧАЛЬНОМУ ПРОЦЕСІ 1. МЕТА ТА ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ 1.1. Мета викладання дисципліни Основною метою викладання дисципліни «Технічні засоби автоматизації та обчислювальної техніки в системах ТГВ» є отримання студентами комплексу знань з технічних засобів автоматизації та обчислювальної техніки, що застосовуються в системах теплогазопостачання та вентиляції Завдання вивчення дисципліни Основні завдання дисципліни: вивчення студентами призначення та устрою технічних засобівавтоматизації та обчислювальної техніки; набуття студентами навичок у виборі та розрахунку технічних засобів автоматизації, що застосовуються для побудови систем технологічного контролю, автоматизованих систем управління технологічними процесами теплогазопостачання та вентиляції. Для досягнення поставленої мети та вирішення поставлених завдань у результаті вивчення дисципліни «Технічні засоби автоматизації та обчислювальної техніки в системах ТГВ» студент повинен: мати уявлення: про основні принципи та завдання автоматизованого управлінняпроцесами у системах ТГВ; про класифікацію підсистем автоматизації; про принципи побудови функціональних схем автоматичного регулювання; знати: принцип дії, будову, характеристики основних технічних засобів автоматизації, включаючи мікропроцесорну техніку; методи, принципи, засоби контролю основних параметрів технологічних процесів у системах ТГВ; Важливі конструктивні рішення систем автоматизації. 5
6 вміти використовувати: методику аналізу вихідних даних розробки розширеного технічного завдання проектування схем автоматизації систем ТГВ; сучасні здобутки при виборі засобів автоматизації; документи щодо дотримання вимог стандартизації та метрологічного забезпечення технічних засобів автоматизації; пакети автоматизованого проектування для вибору та розрахунку технічних засобів; володіти методами вибору технічних засобів із сукупності існуючих стосовно конкретної задачі; мати досвід роботи з вимірювальними приладами Місце дисципліни у навчальному процесі Курс є дисципліною спеціалізації у підготовці інженерабудівника за спеціальністю «Теплогазопостачання, вентиляція та охорона повітряного басейну» та частиною дисципліни «Автоматизоване керування процесами у системах ТГВ». Знання, отримані в результаті вивчення даної дисципліни, необхідні при виконанні розділу з автоматизації в дипломному проекті. Перелік дисциплін, необхідних студентам вивчення даної дисципліни: вища математика (диференціальні та інтегральні обчислення, лінійні і нелінійні диференціальні рівняння). фізика (гідравліка, механіка); електротехніка та електрообладнання; обчислювальна техніка та інформатика; 2. ЗМІСТ ДИСЦИПЛІНИ Дисципліна «Технічні засоби автоматизації та обчислювальна техніка в системах ТГВ», згідно з навчальним планом за спеціальністю читається на 5-му курсі навчання, в осінньому семестрі (18 навчальних тижнів) і включає: 36 години лекційних занять (2 години в тиждень); 18 годин практичних занять (дев'ять 2-х годинних практичних занять). Підсумковою формою контролю знань за цим курсом є залік. 6
7 РОБОЧА ПРОГРАМА Найменування розділів і тем лекцій Кількість годин 1. Призначення та основні функції системи автоматичного контролю 2 2. Вимірювальні прилади та датчики 4 3. Методи та засоби вимірювання основних параметрів у системах ТГВ Проміжні пристрої систем 8 5. Способи передачі інформації в системах 8 ПРАКТИЧНІ ЗАНЯТТЯ ПО ДИСЦИПЛІНІ Найменування роботи Кількість годин 1. Визначення похибки та класу точності приладу 2 2. Вимірювання температури термоелектричним методом 2 3. Розрахунок рідинно-механічних манометрів 2 4. Вимірювання витрати за допомогою витратомірів 2 . 6. Розрахунок та вибір регулюючого органу 2 7. Вибір типу автоматичного регулятора 2 8. Умовно-графічне позначення приладів та засобів автоматизації на функціональних схемах 2 9. Правила позиційного позначення приладів та засобів автоматизації на функціональних схемах 2 7
8 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИВЧЕННЯ ДИСЦИПЛІНИ Для вивчення дисципліни «Технічні засоби автоматизації та обчислювальна техніка в системах ТГВ» пропонується модульна система. Весь матеріал розбитий на п'ять тематичних модулів для використання на лекційних та практичних заняттях, причому кожен модуль містить певну кількість навчальних елементів (УЕ). Кожен УЕ розрахований на 2 навчальні години лекційних занять. Навчальні елементи, що містять практичні заняття з дисципліни, розраховані на 2 аудиторні години. Усі УЕ містять керівництво до навчання, що складається з комплексної мети, що показує вимоги до умінь, знань та навичок, якими повинні опанувати студенти у процесі вивчення даного УЕ. Наприкінці кожного модуля є УЕ контролю, що є набором питань, завдань і вправ, які потрібно виконати після вивчення модуля. Якщо студент впевнений, що має достатні знання, вміння та навички, то необхідно пройти заплановану форму контролю. При невдалому виконанні вихідного тесту студенту потрібно буде знову вивчити даний модуль повністю. СИСТЕМА КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ Для оцінки роботи студентів у рамках даного курсу пропонується рейтингова система контролю успішності. Ця системає накопичувальної та передбачає підсумовування балів, що виставляються за всі види навчальних активностей протягом проходження курсу. Підсумкова сума, набрана студентом за час курсу, є індивідуальним рейтингом студента (ІРС). Правила призначення балів розглянуті далі, у відповідних розділах змісту. ЛЕКЦІЙНА ЧАСТИНА КУРСУ Метою лекційних занять є освоєння основної частини теоретичного матеріалу за курсом. Проміжний контроль освоєння теоретичної частини курсу проводиться у вигляді тестів двічі протягом семестру на атестаційних тижнях. Тест складається з питань щодо пройденого матеріалу. Правильна відповідь на запитання оцінюється у 5 балів рейтингу. Дата проведення тестів оголошується заздалегідь. 8
9 ПРАКТИКУМ Метою практикуму є освоєння розрахунків вимірювальних приладів та засобів автоматизації, що дозволяють встановити фізичний зміст методів вимірювання стосовно конкретних умов. Результат кожного заняття оцінюється у 10 балів рейтингу. АТЕСТАЦІЯ (проміжний контроль успішності) Для позитивної атестації індивідуальний рейтинг студента з усіх навчальних робіт на момент атестації має становити не менше ніж 2/3 від середнього ІРС у групі. ЗАЛІК (підсумковий контроль успішності) Залік є письмовим тестом, на виконання якого відводиться 45 хвилин. Тест складається з 18 питань із відповідями вибіркового типу, для отримання заліку необхідно не менше 12 вірних відповідей. Для допуску до заліку необхідно набрати щонайменше 70 балів рейтингу з практикуму. Заліковий тест проводиться на заліковому тижні, час та місце проведення оголошується заздалегідь. Тест виконується на спеціальному бланку, виданому викладачем. Користування конспектом заборонено. Студенти, які мають індивідуальний сумарний рейтинг за результатами семестру на 50% або більше, ніж середній у групі, отримують залік автоматично. 9
10 СТРУКТУРА НАВЧАЛЬНОГО КУРСУ Модульний склад курсу «Технічні засоби автоматизації та обчислювальної техніки в системах ТГВ» М-1 М-2 М-3 М-4 М-5 М-R М-К М-1 Призначення та основні функції системи автоматичного контролю ( Сак). М-2 Вимірювальні прилади та датчики. М-3 Методи та засоби вимірювання основних параметрів у системах ТГВ. М-4 Проміжні пристрої систем. М-5 Способи передачі у системах. М-R Узагальнення з дисципліни. М-К Вихіднийпідсумковий контроль. ПИТАННЯ, ЩО ВИВЧАЮТЬСЯ НА ЛЕКЦІЙНИХ ЗАНЯТТЯХ (ПО МОДУЛЯХ) Модуль 1. ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КОНТРОЛЮ Основні параметри технологічних процесів у системах ТГВ. Вимірювання параметрів технологічних процесів у системах ТГВ (поняття виміру). Автоматичний контроль середовищ у системах ТГВ. Призначення та основні функції системи автоматичного контролю (САК). Принципи та методи вимірювань. Точність вимірів. Похибка вимірів. Види та групи похибок. Модуль 2. ВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ ТА ДАТЧИКИ Класифікація вимірювальної апаратури та датчиків. Вимірювальний пристрій. Первинний перетворювач (поняття та визначення датчика). Статичні та динамічні характеристики датчиків. Державна система промислових приладів Повторні прилади САК. 10
11 Модуль 3. МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ВИМІРЮВАННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ У СИСТЕМАХ ТГВ Рідинні термометри розширення. Термометри розширення твердих тіл. Манометричні термометри. Термоелектричні термометри. Термометри опору. Оптичні пірометри випромінювання. Радіаційні пірометри випромінювання. Рідкісні, дзвонові, пружинні, мембранні, сильфонні манометри. Тензорезисторні перетворювачі. Психрометричний метод виміру. Принцип дії психрометра. Метод точки роси. Електролітичний метод виміру. Електролітичні датчики вологості Принцип роботи та конструктивне виконанняцих датчиків. Витратоміри змінного перепаду тиску. Види пристроїв, що звужують. Витратоміри постійного перепаду тиску. Конструкції, принцип дії. Ультразвуковий метод виміру витрати. Лічильники кількості. Вихрові витратоміри. Електромагнітні витратоміри. Електричні методи аналізу газів. Електричний газоаналізатор. Кондуктометричний метод виміру. Принцип дії кондуктометричного газоаналізатора. Тепловий, магнітний метод виміру. Термомагнітний киснемір. Хімічний газоаналізатор. Поплавкові, гідростатичні, електричні, акустичні рівнеміри. Модуль 4. ПРОМІЖНІ ПРИСТРОЇ СИСТЕМ Підсилювачі. Порівняння гідравлічних, пневматичних, електричних підсилювачів. Реле. Багатокаскадне посилення. Гідравлічні, електричні та пневматичні виконавчі механізми. Характеристики розподільчих органів. Основні типи розподільчих органів. Регулюючі пристрої. Класифікація автоматичних регуляторів. Основні характеристики регуляторів. Вибір типу регулятора. Вибір оптимальних значеньпараметрів регулятора Модуль 5. СПОСОБИ ПЕРЕДАЧІ ІНФОРМАЦІЇ У СИСТЕМАХ Класифікація та призначення систем телемеханіки. Системи телеуправління, телесигналізації, телевимірювання. 11
12 Принципи побудови керівників обчислювальних комплексів. Особливості експлуатації НВК у системах. Призначення та загальна характеристика промислових контролерів. Модуль R. УЗАГАЛЬНЕННЯ З ДИСЦИПЛІНИ Узагальнити найбільш суттєві знання з дисципліни, висловити їх у формі короткого резюме. Для цього дайте відповідь на наступні питання: 1. У чому полягають основні функції системи автоматичного контролю? 2. Перерахуйте основні вимоги до технічних засобів автоматизації. 3. Що таке принцип, метод виміру? 4. Як визначається клас точності приладу? 5. Як класифікуються прилади та засоби автоматизації? 6. Що таке "датчик"? 7. Перерахуйте основні статичні та динамічні характеристики датчиків. 8. Що таке ДСП? Поясніть призначення та передумови створення ГСП. 9. У чому призначення вторинних приладів у системі автоматичного контролю? 10. Перерахуйте методи та засоби вимірювання температури, тиску, вологості, витрати, рівня, складу та фізико-хімічних властивостей речовини. 11. Назвіть основне призначення підсилювачів у САР. 12. Що таке багатокаскадне посилення? 13. У чому полягає призначення регулюючого органу? 14. Назвіть основні характеристики РВ. 15. Які види виконавчих пристроїв ви знаєте? 16. Перерахуйте основні вимоги до виконавчих пристроїв. 17. Назвіть основні характеристики сервомоторів. 18. Як класифікують електричні двигуни? 19. Що таке регулятор? 20. За якими ознаками класифікуються регулятори? 21. Які основні властивості регуляторів ви знаєте? 22. Перерахуйте функції, що виконуються пристроями телемеханіки, які застосовуються в системах ТГВ. 12
13 23. Навіщо застосовують телевимірювання у системах ТГВ? 24. Що дозволяє здійснювати телеуправління? 25. Навіщо використовується телесигналізація? 26. Що являє собою НВК? 27. Назвіть відмінності НВК від універсальних ЕОМ. 28. Навіщо необхідне використання промислових контролерів? 29. Назвіть сучасні тенденції побудови промислових контролерів. 30. Перелічіть базові функції промислового контролера. Модуль К. ВИХІДНИЙ ПІДСУМКОВИЙ КОНТРОЛЬ Отже, ви вивчили дисципліну «Технічні засоби автоматизації та обчислювальна техніка в системах ТГВ». Після вивчення даної дисципліни ви повинні: мати уявлення про основні принципи та завдання автоматизованого управління процесами в системах ТГВ; знати методи та засоби вимірювання основних параметрів технологічних процесів у системах ТГВ; знати принцип дії, будову, характеристики основних технічних засобів автоматизації, включаючи мікропроцесорну техніку; вміти використати сучасні досягнення при виборі технічних засобів автоматизації, документи щодо дотримання вимог стандартизації та метрологічного забезпечення технічних засобів автоматизації; володіти методами вибору технічних засобів із сукупності існуючих стосовно конкретної задачі. Після закінчення вивчення дисципліни «Технічні засоби автоматизації та обчислювальної техніки в системах ТГВ» Вам необхідно скласти залік. 13
14 Модуль 1. Призначення та основні функції системи автоматичного контролю УЕ-1 УЕ-К УЕ-1 Призначення та основні функції САК. Похибка вимірів. Види та групи похибок. УЕ-К Вихідний контроль за модулем. Модуль 1. Призначення та основні функції системи автоматичного контролю Посібник із навчання УЕ-1. Призначення та основні функції САК. Принципи та методи вимірювань. Види та групи похибок Навчальні цілі УЕ-1 Студент повинен: мати уявлення про основні параметри технологічних процесів систем ТГВ; знати: - призначення та основні функції системи автоматичного контролю; - принципи та методи вимірювань; - визначення точності та похибки вимірювань; - основні види та групи похибок; володіти методикою розрахунку похибок та визначенням класу точності приладу; вміти робити вибір приладу з довідкової літератури. Для успішного оволодіння матеріалом УЕ-1 слід вивчити пп навчального матеріалу УМК. УЕ-К. Вихідний контроль за модулем Після вивчення даного модуля Вам необхідно перевірити свої знання, відповівши на запитання та виконавши тестові завдання: 1. Назвіть основні параметри технологічних процесів у системах ТГВ. 2. У чому основні функції системи автоматичного контролю? 3. Перерахуйте основні вимоги до технічних засобів автоматизації. 4. Що розуміють під «вимірюванням»? 5. Які бувають виміри? 6. Що таке принцип, метод виміру? 7. Дайте визначення точності та похибки вимірювання. 8. Які види похибок ви знаєте? 9. Як визначається клас точності приладу? 10. Що називають повіркою приладу? 11. Для чого проводиться градуювання та юстування приладів? 14
15 Тестове завдання: 1. Вимірювальний прилад відноситься до класу точності 2,5. Яку похибку характеризує цей клас: а) систематичну; б) випадкову; в) грубу? 2. До яких видів похибок треба відносити похибку, що виникає при зміні опору сполучних ліній електричних термометрів у зв'язку з коливаннями температури атмосферного повітря: а) систематичним, основним; б) систематичним, додатковим; в) випадковим, основним; г) випадковим, додатковим? 3. Яким методом вимірювання слід вважати вимірювання рівня за допомогою водомірної скляної трубки (сполученої посудини): а) безпосередньої оцінки; б) нульовим? 4. Чи включається юстування засобів вимірювань до комплексу операцій з перевірки: а) включається; б) чи не включається? 15
16 Модуль 2. Вимірювальні прилади та датчики УЕ-1 УЕ-2 УЕ-3 УЕ-К УЕ-1 Класифікація вимірювальної апаратури та датчиків. УЕ-2 Державна система приладів. Повторні прилади САК. УЕ-3 Практичне заняття 1. УЕ-К Вихідний контроль за модулем. Модуль 2. Вимірювальні прилади та датчики Посібник з навчання УЕ-1. Класифікація вимірювальної апаратури та датчиків Навчальні цілі УЕ-1 Студент повинен: мати уявлення: - про призначення приладів та засобів автоматизації; - про класифікацію вимірювальних приладів; знати: - поняття "вимірювальний прилад", - визначення "первинний вимірювальний перетворювач", "проміжний вимірювальний перетворювач", "передавальний перетворювач", - поняття "чутливий елемент", - класифікацію датчиків, - основні статичні та динамічні характеристики датчиків; володіти методикою розрахунку статичних та динамічних характеристик датчика; вміти робити вибір датчиків за їх характеристиками. Для успішного опанування матеріалу УЕ-1 слід вивчити п.2.1 навчального матеріалу УМК. УЕ-2. Державна система приладів Вторинні прилади САК Навчальні цілі УЕ-2 Студент повинен: мати уявлення: - про стандартизацію та уніфікацію приладів; - про передумови створення ГСП; - про призначення вторинних приладів у системі автоматичного контролю; знати: - призначення ГСП, - класифікацію приладів на вигляд носіїв інформації, - класифікацію приладів за функціональною ознакою, 16
17 - класифікацію вторинних приладів, - конструкцію та принцип дії приладів прямого перетворення та приладів врівноважування; володіти методикою вибору вторинних приладів залежно від способу виміру; вміти працювати з довідковою літературою. Для успішного опанування матеріалу УЕ-2 слід вивчити п.п. 2.2 навчального матеріалу УМК. УЕ-3. Практичне заняття 1 Для виконання цієї роботи необхідно ознайомитись з п. 2.3 навчального матеріалу УМК (визначення похибок приладу). УЕ-К Вихідний контроль за модулем Після вивчення даного модуля Вам необхідно перевірити свої знання, відповівши на запитання та виконавши тестові завдання: 1. Чим відрізняється вимірювальний прилад від інших вимірювальних перетворювачів? 2. Яке призначення проміжних перетворювачів? 3. Як класифікуються прилади та засоби автоматизації? 4. Дайте визначення «первинний перетворювач» – це 5. Продовжіть «чутливий елемент – це 6. Перерахуйте основні статичні та динамічні характеристики датчиків. 7. Які експлуатаційні вимоги висуваються до датчиків? 8. Що таке ДСП? Поясніть призначення та передумови створення ГСП. 9. Навіщо передбачені різні види уніфікованих сигналів? 10. У чому призначення вторинних приладів у системі автоматичного контролю? 11. Як класифікуються вторинні прилади? 12. Для чого застосовуються автоматичні мости у системах ТГВ? 17
18 Модуль 3. Методи та засоби вимірювання основних параметрів у системах УЕ 1 УЕ 2 УЕ 3 УЕ 4 УЕ 5 УЕ 6 УЕ 7 УЕ 8 УЕ 9 УЕ 10 УЕ 11 УЕ К УЕ-1 Контактний метод вимірювання температури. УЕ-2 Практичне заняття 2. УЕ-3 Неконтактний метод вимірювання температури. УЕ-4 Методи та засоби для вимірювання тиску. УЕ-5 Практичне заняття 3. УЕ-6 Методи та засоби для вимірювання вологості газів (повітря). УЕ-7 Методи та засоби для вимірювання витрати та кількості. УЕ-8 Практичне заняття 4. УЕ-9 Методи та засоби для визначення складу та фізикохімічних властивостей речовини. УЕ-10 Методи та засоби для вимірювання рівня. УЕ-11 Практичне заняття 5. УЕ-К Контроль за модулем. Модуль 3. Методи та засоби для вимірювання основних параметрів у системах ТГВ Посібник із навчання УЕ-1. Контактний метод вимірювання температури Навчальні цілі УЕ-1 Студент повинен: мати уявлення: про основні методи вимірювання температури, про особливості контактних вимірювачів температури; знати: - основні технічні характеристики, будову та конструкцію датчиків з механічними вихідними величинами, - основні технічні характеристики, будову та конструкцію датчиків з електричними вихідними величинами, - діапазон вимірювання цих датчиків, схеми включення, - похибки температурних вимірювань контактними датчиками; володіти навичками розрахунку вимірювання температури термоелектричним методом; вміти проводити вибір датчиків температури за каталогами та довідниками. Для успішного опанування матеріалу УЕ-1 слід вивчити п. 3.1 навчального матеріалу УМК (контактний метод вимірювання температури). 18
19 УЕ-2. Практичне заняття 2 Для виконання цієї роботи необхідно ознайомитись з п. 3.2 навчального матеріалу УМК (вимірювання температури термоелектричним методом). УЕ-3. Неконтактний метод вимірювання температури Навчальні цілі УЕ-3 Студент повинен: мати уявлення: про основні способи вимірювання температури неконтактним методом; про особливості безконтактних вимірювачів температури; знати: - основні технічні характеристики, влаштування пірометрів; - діапазон вимірювань; - похибки температурних вимірювань за допомогою пірометрів; методи їх зменшення; вміти використовувати знання для вибору пірометрів залежно від їх характеристик за каталогами та довідниками. Для успішного опанування матеріалу УЕ-3 слід вивчити п. 3.3 навчального матеріалу УМК (неконтактний метод вимірювання температури). УЕ-4. Методи та засоби для вимірювання тиску (розрідження) Навчальні цілі УЕ-4 Студент повинен: мати уявлення: - про методи вимірювання тиску; - про одиниці вимірювання тиску; знати: - класифікацію приладів для вимірювання тиску залежно від вимірюваної величини; - класифікацію приладів для вимірювання тиску залежно від принципу дії; - конструкцію, принцип дії, діапазон вимірювань датчиків тиску; - переваги та недоліки цих приладів; володіти методами вибору датчиків тиску із сукупності існуючих, стосовно конкретної задачі; вміти використовувати сучасні досягнення при виборі датчиків тиску у схемах автоматизації систем ТГВ. Для успішного оволодіння матеріалом УЕ-4 слід вивчити п. 3.4 навчального матеріалу УМК (методи та засоби вимірювання тиску) УЕ-5. Практичне заняття 3 Для виконання цієї роботи необхідно ознайомитись з п. 3.5 навчального матеріалу УМК (розрахунок рідинно-механічних манометрів). УЕ-6. Методи та засоби для вимірювання вологості газів Навчальні цілі УЕ-6 Студент повинен: мати уявлення: - про вологість, як про фізичний параметр, - про відносну, абсолютну вологість, - про ентальпію, - про температуру точки роси; 19
20 знати: - психрометричний, електролітичний методи вимірювання вологості; - метод точки роси; вміти використовувати сучасні досягнення при виборі датчиків вологості у схемах автоматизації систем ТГВ; володіти методами вибору датчиків вологості із сукупності існуючих, стосовно конкретної задачі. Для успішного оволодіння матеріалом УЕ-6 слід вивчити п. 3.6 навчального матеріалу УМК (методи та засоби для вимірювання вологості). УЕ-7. Методи та засоби для вимірювання витрати Навчальні цілі УЕ-7 Студент повинен: мати уявлення: про методи вимірювання витрати, про одиниці вимірювання витрати, про групи витратомірів; знати: - види пристроїв, що звужують, - конструкцію, принцип дії, діапазон вимірювань витратомірів змінного перепаду тиску, постійного перепаду тиску, ультразвукових витратомірів, тепломірів, - конструктивне виконання та принцип дії лічильників кількості, - похибки вимірювання цих пристроїв; вміти використати сучасні досягнення при виборі витратомірів у схемах автоматизації систем ТГВ; володіти методами вибору пристроїв, що звужують, і витратомірів із сукупності існуючих, стосовно конкретної задачі. Для успішного оволодіння матеріалом УЕ-7 слід вивчити п. 3.7 навчального матеріалу УМК (методи та засоби для вимірювання витрати та кількості). УЕ-8. Практичне заняття 4 Для виконання цієї роботи необхідно ознайомитись з п. 3.8 навчального матеріалу УМК (вимір витрат за допомогою витратомірів швидкісного напору). УЕ-9. Методи та засоби для визначення складу та фізико-хімічних властивостей речовини Навчальні цілі УЕ-9 Студент повинен: мати уявлення про фізико-хімічні методи аналізу газів; знати: - види електричних методів вимірювання, - на чому ґрунтується дія електричних, кондуктометричних, кулонометричних газоаналізаторів, - тепловий метод вимірювання, - магнітний метод вимірювання, - принцип дії приладів, в основу яких покладено ці методи вимірювання, - принцип дії хімічних газоаналізаторів; вміти використовувати сучасні досягнення при виборі приладів для визначення складу та фізико-хімічних властивостей речовини; 20
21 володіти методами вибору цих приладів із сукупності існуючих стосовно конкретного завдання. Для успішного оволодіння матеріалом УЕ-9 слід вивчити п. 3.9 навчального матеріалу УМК (методи та засоби для визначення складу та фізико-хімічних властивостей речовини). УЕ-10. Методи та засоби для вимірювання рівня Навчальні цілі УЕ-10 Студент повинен: мати уявлення від чого залежить вибір методу контролю рівня рідини; знати: - методи вимірювання рівня, - схеми вимірювань рівня рідини, - будову та принцип дії рівнемірів, сигналізаторів рівня, - діапазон вимірювань, - похибки вимірювань; вміти використовувати сучасні досягнення при виборі рівнемірів та сигналізаторів рівня у схемах автоматизації систем ТГВ; володіти методами вибору цих приладів із сукупності існуючих, стосовно конкретної задачі. Для успішного оволодіння матеріалом УЕ-10 слід вивчити навчальний матеріал УМК (методи та засоби для вимірювання рівня). УЕ-11. Практичне заняття 5 Для виконання цієї роботи необхідно ознайомитися з навчального матеріалу УМК (вимірювання рівня неагресивної рідини у відкритому резервуарі із застосуванням дифманометрів). УЕ-К Вихідний контроль за модулем Після вивчення даного модуля Вам необхідно перевірити свої знання, відповівши на запитання або виконавши завдання. Питання попереднього контролю до УЭ-1: 1. Як влаштовані термометри розширення? 2. Для чого призначені термометри опору та термістори? 3. Поясніть метод вимірювання температури термопарою. 4. Коли скляні термометри застосовують у металевих оправах? 5. Що таке градуювальна характеристика термоелектричного термометра? 6. Які вторинні прилади застосовують під час вимірювання температури термометрами опору? 7. Чим відрізняється оправа скляних термометрів типу А типу Б? 8. Чому в рідинних термометрах термобалон має бути розташований на одному рівні з манометричною пружиною? Тестові завдання до УЕ-1: 1. У яких манометричних термометрах термобалон заповнюється низькокиплячою рідиною та її парами: а) у газових; б) у конденсаційних; в) у рідинних? 2. Якими приладами з наведених нижче не можна виміряти температуру мінус 80 ºС: а) рідинними термометрами, б) манометричними термометрами, в) термометрами опору? 21
22 3. Якими приладами з наведених нижче не можна виміряти температуру 800 ºС: а) термоелектричними термометрами, б) термометрами опору? 4. Які термопари (яке градуювання) найбільш правильно застосувати для вимірювання температури 900 ºС: а) градуювання ПП-1; б) градуювання ХА; в) градуювання ГК? 5. Які термопари (яке градуювання) можна застосувати для вимірювання температури 1200 ºС: а) градуювання ПП-1; б) градуювання ХА; в) градуювання ГК? 6. У яких випадках може виникнути в термопарі термоедс: а) при двох однакових (однорідних) термоелектродах та різних температурах робочого та вільних кінців? б) при двох різнорідних термоелектродах та однакових температурах робочого та вільних кінців? в) при двох різнорідних термоелектродах та різних температурах робочого та вільних кінців? 7. Які термометри опору найбільш раціонально застосувати для вимірювання температури мінус 25 ºС: а) мідні, б) платинові, в) напівпровідникові? Питання попереднього контролю до УЭ-3: 1. Яку температуру тіла вимірюють оптичні пірометри? 2. Який спосіб виміру температури лежить в основі роботи пірометра? 3. Які з наведених нижче довжин хвиль сприймаються при вимірюваннях температури оптичними пірометрами: а) 0,55 мкм; б) 0,65 мкм; в) 0,75 мкм? 4. Яку температуру показують фотоелектричні пірометри: а) яскраву, б) радіаційну, в) дійсну? 5. Як градуюються радіаційні пірометри? Питання для попереднього контролю до УЕ-4: 1. Що таке надлишковий, вакуумметричний та абсолютний тиск? 2. Чи можна вимірювати тиск дифманометром? розрідження? 3. Як перетворюється вимірюваний тиск у пружинних та мембранних приладах для вимірювання тиску? 4. Чому розпрямляється пружина манометра під впливом тиску? 5. Що таке розподільча мембрана? 6. Чим відрізняється однотрубний манометр від U-подібного? 7. Якими є основні джерела похибки при вимірюванні U-подібним манометром? 8. Що таке тензоперетворювач? 9. У чому полягає принцип дії датчика типу Сапфір? 10. Що чутливим елементом цього датчика? Питання попереднього контролю до УЭ-6 1. Дайте визначення «Вологість це». 2. Продовжіть пропозицію «Вологість повітря оцінюється». 3. Перерахуйте методи вимірювання вологості повітря. 4. Де застосовується гігроскопічний метод виміру? 22
23 5. У чому полягає метод «точки роси»? 6. Які недоліки датчиків, які ґрунтуються на цьому методі? 7. Поясніть значення «електролітичного методу» вимірювання вологості повітря. 8. Назвіть основний недолік підігрівних датчиків. Запитання для попереднього контролю до УЕ-7 1. Продовжте пропозицію «Витрата речовини це». 2. Як називають прилади для вимірювання витрати речовини? Для виміру кількості речовини? 3. Перерахуйте групи витратомірів. 4. Які види пристроїв звуження Ви знаєте? 5. Чому спливає поплавець у скляному ротаметрі? 6. Чим відрізняється повний тиск від швидкісного? 7. Чим відрізняється перепад тиску на пристрої, що звужує від втрати тиску? 8. Як вимірюється перепад тиску в кільцевому дифманометрі? 9. Перерахуйте переваги та недоліки ультразвукових витратомірів. 10. На чому ґрунтується принцип дії електромагнітних витратомірів? 11. Як поділяють лічильники кількості за принципом дії? Запитання для попереднього контролю до УЕ-9 1. Назвіть фізико-хімічні методи аналізу газів? 2. У чому полягає електричний метод виміру? 3. На чому ґрунтується принцип дії кондуктометричних, кулонометричних газоаналізаторів? 4. Продовжіть пропозицію «Тепловий метод виміру заснований на...». 5. У яких випадках використається магнітний метод виміру? 6. Яким є принцип дії хімічних газоаналізаторів? 7. Чому контроль якості горіння здійснюється за киснем? 8. Який принцип дії термомагнітних киснедомірів? 9. Чим відрізняються автоматичні газоаналізатори від переносних і які їх переваги та недоліки? Запитання для попереднього контролю до УЕ Від чого залежить вибір методу вимірювання рівня? 2. Як класифікуються прилади вимірювання рівня? 3. Для чого використовують дифманометр у схемах вимірювання рівня? 4. Чи вплине надлишковий тиск у ємності на показання поплавкового рівнеміра? Ємнісного рівнеміра? 5. Які властивості вимірюваної рідини впливають на результат вимірювання гідростатичного рівнеміра? 6. Які відмінності між рівнемірами та сигналізаторами рівня? 7. Як влаштований поплавковий рівнемір? 8. Чому змінюється ємність між електродами залежно від рівня? 9. Де розміщуються джерело та приймач ультразвукових хвиль при вимірі рівня? 10. Навіщо потрібен зрівняльний посуд при вимірі рівня дифманометрами? 23
24 Модуль 4. Проміжні пристрої систем УЕ-1 УЕ-2 УЕ-3 УЕ-4 УЕ-5 УЕ-6 УЕ-К УЕ-1 Підсилювально-перетворювальні пристрої. УЕ-2 Регулюючі органи. УЕ-3 Практичне заняття 6. УЕ-4 Виконавчі механізми. УЕ-5 Автоматичні регулятори. УЕ-6 Практичне заняття 7. УЕ-К Контроль за модулем. Модуль 4. Проміжні пристрої систем Посібник із навчання УЕ-1. Підсилювально-перетворювальні пристрої Навчальні цілі УЕ-1 Студент повинен: мати уявлення про призначення підсилювача у системі автоматичного регулювання; знати: - класифікацію підсилювачів, - вимоги до підсилювачів, - види гідравлічних, пневматичних, електричних підсилювачів, - пристрої релейного управління, - принцип дії електронних підсилювачів, - необхідність використання багатокаскадного посилення; володіти методами вибору підсилювачів, реле із сукупності існуючих, стосовно конкретної задачі; вміти використати сучасні досягнення при виборі підсилювачів у схемах автоматизації; Для успішного оволодіння матеріалом УЕ-1 слід вивчити п. 4.1 навчального матеріалу УМК (підсилювально-перетворювальні пристрої). УЕ-2. Регулюючі органи Навчальні цілі УЕ-2 Студент повинен: мати уявлення про роль розподільчих органів; знати: - основні типи регулюючих органів; - характеристики регулюючих органів; - призначення регулюючих пристроїв; володіти методикою розрахунку регулюючих органів; вміти використовувати довідкову літературу та розрахунок під час виборів регулюючих органів. Для успішного опанування матеріалу УЕ-2 слід вивчити п. 4.2 навчального матеріалу УМК (регулюючі органи). 24
25 УЕ-3. Практичне заняття 6 Для виконання цієї роботи необхідно ознайомитись з п. 4.3 навчального матеріалу УМК (Розрахунок регулюючого органу для регулювання витрати води). УЕ-4. Виконавчі механізми Навчальні цілі УЕ-4 Студент повинен: мати уявлення про роль виконавчих механізмів; знати: - принцип класифікації сервомоторів, - основні характеристики сервомоторів, - структурні схеми електричних сервомоторів, - призначення гідравлічних, пневматичних виконавчих механізмів, - класифікацію електродвигунів, - вимоги до виконавчих пристроїв; володіти методами вибору виконавчих пристроїв із сукупності існуючих, стосовно конкретної задачі; вміти використовувати довідкову літературу під час виборів виконавчих устройств. Для успішного опанування матеріалу УЕ-4 слід вивчити п.4.4 навчального матеріалу УМК (виконавчі механізми) УЕ-5. Автоматичні регулятори Навчальні цілі УЕ-5 Студент повинен: мати уявлення про призначення автоматичних регуляторів у технологічному процесі; знати: - структуру автоматичного регулятора; - класифікацію автоматичних регуляторів; - основні властивості регуляторів; - особливості регуляторів перервної та безперервної дії; - вибір оптимальних значень параметрів регулятора; володіти методами вибору регулятора виходячи з орієнтовних відомостей про об'єкт; вміти використовувати довідкову літературу під час виборів автоматичного регулятора. Для успішного опанування матеріалу УЕ-5 слід вивчити п. 4.5 навчального матеріалу УМК (Автоматичні регулятори). УЕ-6. Практичне заняття 7 Для виконання цієї роботи необхідно ознайомитись з п. 4.6 навчального матеріалу УМК (Вибір регулятора на підставі розрахунку за наведеною схемою регулювання). УЕ-К. Вихідний контроль за модулем Після вивчення даного модуля Вам необхідно перевірити свої знання, відповівши на запитання або виконавши завдання. Запитання для попереднього контролю до УЕ-1 1. Назвіть основне призначення підсилювачів САР? 2. Як класифікуються підсилювачі, порівняйте їх. 25
26 3. Які вимоги висуваються до підсилювачів? 4. Що називають чутливістю підсилювача? 5. Де застосовуються пневмопідсилювачі? 6. Що являють собою золотникові гідропідсилювачі? 7. Що називають операційними підсилювачами? 8. Коли використовуються електронні підсилювачі? 9. Що таке багатокаскадне посилення? 10. Де використовують багатокаскадне посилення? Питання попереднього контролю до УЭ-2 1. У чому полягає призначення регулюючого органу? 2. Від чого залежать функціональні та конструктивні ознаки регулюючих органів? 3. Які регулюючі органи називають дросельними, що вони є? 4. Назвіть основні характеристики РВ. 5. Що висловлює конструктивна характеристикаРВ? 6. За яких умов будується видаткова характеристикаРВ? 7. Перерахуйте недоліки односідельних клапанів. 8. Назвіть умови встановлення РВ. Питання попереднього контролю до УЭ-4 1. Які види виконавчих пристроїв ви знаєте? 2. Перерахуйте основні вимоги до виконавчих пристроїв. 3. Назвіть основні характеристики сервомоторів. 4. Як класифікують електричні двигуни? 5. Навіщо застосовують електромагнітні приводи? Питання попереднього контролю до УЭ-5 1. За якими ознаками класифікуються регулятори? 2. Дайте визначення "автоматичний регулятор складається з". 3. Перерахуйте регулятори перервної дії. 4. Які регулятори належать до регуляторів безперервної дії? 5. Як розрізняють регулятори залежно від виду зовнішньої енергії, що використовується? 6. Які основні характеристики регуляторів Ви знаєте? 7. Навіщо в регуляторах застосовують підсилювач? 26
27 Модуль 5. Способи передачі інформації в системах УЕ-1 УЕ-2 УЕ-3 УЕ-4 УЕ-5 УЕ-6 УЕ-К УЕ-1 Класифікація та призначення систем телемеханіки. УЕ-2 Системи телеуправління, телесигналізації, телевимірювання. УЕ-3 Практичне заняття 8. УЕ-4 Принципи побудови НВК. УЕ-5 Призначення та загальна характеристика контролерів. УЕ-6 Практичне заняття 9. УЕ-К Вихідний контроль за модулем. Модуль 5. Способи передачі у системах Посібник із навчання УЭ-1. Класифікація та призначення систем телемеханіки Навчальні цілі УЕ-1 Студент повинен: мати уявлення про засоби передачі інформації; знати: - класифікацію та призначення телемеханічних систем; - завдання телемеханіки; - основні поняття про перетворення інформації; - функції пристроїв телемеханіки, що застосовуються в системах; вміти використовувати отримані знання практично. Для успішного оволодіння матеріалом УЕ-1 слід вивчити п. 5.1 навчального матеріалу УМК (класифікація та призначення систем телемеханіки). УЕ-2. Системи телеуправління, телесигналізації, телевимірювання Навчальні цілі УЕ-2 Студент повинен: мати уявлення про системи телевимірювання, телеуправління та телесигналізації; знати: - призначення систем телевимірювання, - схеми телевимірювання ближньої та далекої дії, - призначення систем телеуправління та телесигналізації, - класифікацію пристроїв телеуправління, - призначення розподільників у системах телеуправління; вміти використовувати отримані знання практично. Для успішного оволодіння матеріалом УЕ-2 слід вивчити п. 5.2 навчального матеріалу УМК (системи телеуправління, телевимірювання та телесигналізації). 27
28 УЕ-3. Практичне заняття 8 Для виконання цієї роботи необхідно ознайомитись з п. 5.3 навчального матеріалу УМК (умовно-графічне позначення приладів та засобів автоматизації). УЕ-4. Принципи побудови НВК Навчальні цілі УЕ-4 Студент повинен: мати уявлення про роль ЕОМ в управлінні технологічним процесом; знати: - передумови створення НВК; - функції НВК в управлінні технологічним процесом; - відмінність НВК від універсальних ЕОМ; - структурну схему включення НВК у замкнутий контур технологічного процесу; вміти використовувати довідкову літературу з мікропроцесорної техніки. Для успішного опанування матеріалу УЕ-4 слід вивчити п. 5.4 навчального матеріалу УМК (принципи побудови НВК). УЕ-5. Призначення та загальна характеристика промислових контролерів Навчальні цілі УЕ-5 Студент повинен: мати уявлення про необхідність використання контролерів у системі управління технологічним процесом; знати: - функції та призначення промислових контролерів; - сучасні тенденції побудови промислових контролерів; - апаратні засоби промислових контролерів; вміти використовувати довідкову літературу з промислових контролерів. Для успішного опанування матеріалу УЕ-5 слід вивчити п. 5.5 навчального матеріалу УМК (призначення та загальна характеристика промислових контролерів). УЕ-6. Практичне заняття 9 Для виконання цієї роботи необхідно ознайомитись з п. 5.6 навчального матеріалу УМК (правила позиційного позначення приладів та технічних засобів автоматизації). УЕ-К. Вихідний контроль за модулем Після вивчення даного модуля Вам необхідно перевірити свої знання, відповівши на запитання: Запитання для попереднього контролю до УЕ-1 1. Яка роль телемеханічних систем у системі контролю? 2. Перерахуйте функції, що виконуються пристроями телемеханіки, які застосовуються в системах ТГВ. 3. Перелічіть основні завдання телемеханіки. 4. Для чого застосовують телевимір у системах ТГВ? 5. Що дозволяє здійснювати телеуправління? 6. Для чого використовується телесигналізація? 7. Дайте визначення наступним поняттям: Канал зв'язку Сигнал Перешкодостійкість 28
29 Імпульс Модуляція Питання для попереднього контролю до УЕ-2 1. Для чого застосовують системи телевимірювання ближньої та далекої дії? 2. Поясніть принцип дії схеми телевимірювання дальньої дії. 3. У чому відмінність систем телеуправління від систем дистанційного та місцевого управління? 4. Що таке вибірковість? 5. Як класифікуються пристрої телеуправління? 6. Навіщо використовують розподільники? 7. Що використовують як розподільники? Запитання для попереднього контролю до УЕ-4 1. У зв'язку з чим виникла ідея використання ЕОМ із системою управління технологічним процесом? 2. Що являє собою НВК? 3. Назвіть відмінності НВК від універсальних ЕОМ. 4. Через які пристрої здійснюється взаємодія НВК із зовнішнім середовищем? 5. Навіщо потрібні АЦП і ЦАП? 6. Які функції виконує пристрій дискретного сигналу? 7. Назвіть функцію виводу дискретних сигналів. 8. Для чого потрібна система переривань? 9. Які правила експлуатації ЕОМ? Запитання для попереднього контролю до УЕ-5 1. Для чого потрібне використання ПК? 2. Назвіть сучасні тенденції побудови ПК. 3. Перелічіть основні функції ПК. 4. Що є апаратні засоби ПК? 5. Що забезпечує пам'ять ПК? 6. Що реалізують засоби комунікації ПК? 7. Яку функцію виконують пристрої вводу-виводу? 8. Яку функцію виконують засоби індикації ПК? 29
30 НАВЧАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ ГЛАВА 1. ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КОНТРОЛЮ 1.1. Вимірювання параметрів технологічних процесів. Принципи та методи вимірювань Для якісного ведення будь-якого технологічного процесу необхідний контроль за кількома характерними величинами, які називаються параметрами процесу. У системах теплогазопостачання та кондиціювання мікроклімату основними параметрами є температура, потоки теплоти, вологість, тиск, витрата, рівень рідини та деякі інші. В результаті контролю необхідно встановити, чи фактичний стан (властивість) об'єкта контролю задовольняє заданим технологічним вимогам. Спостереження параметрів систем здійснюється за допомогою засобів контролю вимірювання. З процесу вимірювання починаються прості, а часом і дуже складні процеси в автоматизованих системах, і від того, з якою точністю виміряна вихідна величина, залежить результат подальшого перетворення в наступних елементах системи. Суть виміру одержання кількісної інформації про параметри шляхом порівняння поточного значення технологічного параметра з деяким його значенням, прийнятим за одиницю. Результатом виміру є уявлення про якісні характеристики контрольованих об'єктів. У прямих вимірах величину X та результат її виміру Y знаходять безпосередньо з дослідних даних і виражають в одних одиницях, Χ = Υ. Наприклад, значення температури за показаннями скляного термометра. У непрямих вимірах потрібна величина Υ функціонально пов'язана зі значеннями величин, що вимірюються прямими способами: Υ = f (x1, x2, ... x n). Наприклад, вимірювання витрати рідини або газу по перепаду тиску на пристрої, що звужує. Під принципом виміру розуміють сукупність фізичних явищ, у яких грунтуються виміри. Засоби вимірювання міри, вимірювальні прилади, пристрої та перетворювачі. 30
31 Метод вимірювань сукупність принципів та засобів вимірювань. Відомі три основні методи вимірювань: безпосередньої оцінки, порівняння з мірою (компенсаційний) та нульовим. У методі безпосередньої оцінки значення вимірюваної величини визначають безпосередньо з відлікового пристрою приладу, наприклад, скляного термометра, пружинного манометраі т. п. У другому випадку компенсаційний метод вимірювану величину порівнюють з мірою, наприклад, ЕДС термопари з відомою ЕДС нормального елемента. Ефект нульового методу полягає в врівноваженні вимірюваної величини та відомої. Він використовується у мостових схемах вимірів. Залежно від відстані між місцем вимірювання і пристроєм вимірювання, що показує, можуть бути локальними або місцевими, дистанційними і телевимірюваннями. Спостереження параметрів систем здійснюється за допомогою різних вимірювальних пристроїв. До них відносяться вимірювальні прилади та вимірювальні перетворювачі. Засіб вимірювання, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступної безпосереднього сприйняття спостерігачем, називають вимірювальним приладом. Засіб вимірювання, що виробляє сигнал у формі, зручної для передачі, подальшого перетворення, обробки та (або) зберігання, але не дозволяє спостерігачеві здійснити безпосереднє сприйняття називають вимірювальним перетворювачем. Сукупність пристроїв, з допомогою яких виконуються операції автоматичного контролю, називається системою автоматичного контролю (САК). Основними функціями САК: сприйняття контрольованих параметрів з допомогою датчиків, реалізація заданих вимог до контрольованого об'єкту, зіставлення параметрів з нормами, формування судження стані об'єкта контролю (виходячи з аналізу цього зіставлення), видача результатів контролю. До появи автоматичних пристроїв керування і цифрових обчислювальних машин (ЦВМ) основним споживачем вимірювальної інформації був експериментатор, диспетчер. У сучасних САК вимірювальна інформація від приладів надходить безпосередньо до автоматичних керуючих пристроїв. У цих умовах в основному використову- 31
Розширення, манометричні термометри. Термоелектричні перетворювачі, основи теорії термопар. Термоелектричні матеріали Стандартні термоелектричні перетворювачі. Виправлення на температуру
1. Загальні відомості про вимір. Основне рівняння виміру. 2. Класифікація вимірів за способом отримання результату (прямі, непрямі, сукупні та спільні). 3. Методи вимірів (безпосередній
ЗМІСТ ПЕРЕДМОВА... 9 РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПОБУДУВАННЯ АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ... 10 1. Поняття системи управління... 10 Поняття системи управління... 10
Лекція 4 Пристрої отримання інформації про стан процесу Пристрої цієї групи технічних засобів ДСП призначені для збирання та перетворення інформації без зміни її змісту про контрольовані
1. Пояснювальна записка 1.1. Вимоги до студентів Для успішного освоєння дисципліни студент повинен знати основні поняття та методи математичного аналізу, лінійної алгебри, теорії диференціальних
БІЛОРУСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ КОНЦЕРН «БЕЛЕНЕРГО» МІНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ КОЛЕДЖ Затверджую Директор МГЕК Л.М.Герасимович 2012 р. ТЕПЛОТЕХНІ
Довідник інженера з контрольно-вимірювальних приладів та автоматики ЗМІСТ РОЗДІЛ I. З ІСТОРІЇ ВИМІРЮВАНЬ... 5 1.1.Метрологія... 5 1.1.1. Метрологія як наука про виміри... 5 Методи вимірів...
1. ОПИС НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ Найменування показників залікових одиниць очна форманавчання ECTS 3 Укрупнена група, напрям підготовки (профіль, магістерська програма), спеціальності, програма
Робоча програмаФ СВ ПГУ 7.18.2/06 Міністерство освіти і науки Республіки Казахстан Павлодарський державний університет ім. С. Торайгирова Кафедра теплоенергетики РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни
Анотація до робочої програми «Засоби та управління» напрями підготовки: 220700.62 «Автоматизація технологічних процесів та виробництв» профіль «Автоматизація технологічних процесів та виробництв
М. В. КУЛАКОВ Технологічні вимірювання та прилади для хімічних виробництв Видання 3-тє, перероблене та доповнене «Допущено Міністерством вищого та середнього спеціальної освітиСРСР як
Завдання олімпіади «Лінія знань: Вимірювальні прилади» Інструкція виконання завдання: I. Уважно прочитайте інструкцію до розділу II. Уважно прочитайте питання ІІІ. Варіант правильної відповіді (тільки
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ Федеральне державне бюджетне освітня установавищого професійної освіти"Тюменський державний нафтогазовий університет"
Управління освіти та науки Тамбовської області Тамбовська обласна державна бюджетна освітня установа середньої професійної освіти «Котовський індустріальний технікум» Робоча
МІНІСТЕРСТВО З ОСВІТИ І НАУКЕРФ Державна освітня установа вищої професійної освіти «ТЮМЕНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАФТОГАЗОВИЙ УНІВЕРСИТЕТ» ЛИСТОПАВСЬКИЙ ІНСТИТУТ НАФТИ І ГАЗУ
Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти «Липецький державний технічний університет» Металургійний інститут ЗАТВЕРДЖУЮ Директор Чупров
«ЗАТВЕРДЖУЮ» Декан ТЕФ Кузнєцов Г.В. 2009 р. МЕТРОЛОГІЯ, СТАНДАРТИЗАЦІЯ ТА СЕРТИФІКАЦІЯ Робоча програма для спрямування 140400 Технічна фізика спеціальності 140404 - Атомні електричні станції та
Федеральне агенство з освіти Санкт-Петербурзький державний університет низькотемпературних та харчових технологій Кафедра автоматики та автоматизації МЕТРОЛОГІЯ, СТАНДАРТИЗАЦІЯ ТА СЕРТИФІКАЦІЯ
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ МУРМАНСЬКОЇ ОБЛАСТІ ДЕРЖАВНИЙ АВТОНОМНИЙ ОСВІТНИЙ ЗАКЛАД МУРМАНСЬКОЇ ОБЛАСТІ СЕРЕДНЬОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ
Р 50.2.026-2002 УДК 681.125 088:006.354 Т80 РЕКОМЕНДАЦІЇ З МЕТРОЛОГІЇ Державна система забезпечення єдності вимірів
1 2 3 Візування РПД для виконання у черговому навчальному році Стверджую: Проректор з УР 2015 р. Робоча програма переглянута, обговорена та схвалена для виконання у 2015-2016 навчальному році на засіданні
5 семестр 1. Електронні пристрої. Основні визначення, призначення, принципи побудови. 2. Зворотній зв'язоку електронних пристроях. 3. Електронний підсилювач. Визначення, класифікація, структурна
ФУНКЦІОНАЛЬНІ СХЕМИ АВТОМАТИЧНОГО УПРАВЛІННЯ І ТЕХНОЛОГІЧНОГО КОНТРОЛЮ Лекція 3 Додаток. Автоматизація хімікотехнологічних процесів Специфікація та метрологічні характеристики приладів та засобів
Лекція 3 ЗАСОБИ ВИМІРЮВАНЬ ТА ЇХ ПОХІДНОСТІ 3.1 Види засобів вимірювань Засіб вимірювання (СІ) це технічний засіб, призначений для вимірювань, що має нормовані метрологічні характеристики,
ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР Система проектної документаціїдля будівництва АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ Позначення умовних приладів та засобів автоматизації у схемах Постановою
За редакцією А. С. Клюєва. Налагодження засобів вимірювань та систем технологічного контролю: Довідковий посібник Рецензент Г. А. Гельман Редактор А. X. Дубровський 2-е видання, перероблене та доповнене
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти «Мордівський державний університет ім.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ Федеральна державна автономна освітня установа вищої освіти «НАЦІОНАЛЬНИЙ ДОСЛІДНИЙ ТОМСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИСТЕТ»
УПРАВЛІННЯ ОСВІТИ І НАУКИ ТАМБІВСЬКОЇ ОБЛАСТІ ТАМБІВСЬКА ОБЛАСНА ДЕРЖАВНА БЮДЖЕТНА ОСВІТАЛЬНА УСТАНОВА СЕРЕДНЬОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ
1. Перелік запланованих результатів навчання з дисципліни (модулю) співвіднесених із запланованими результатами освоєння освітньої програми 1.1 Перелік запланованих результатів навчання з дисципліни
Мета лабораторної роботи - вивчення конструкції та принципу дії вимірювальних перетворювачів Державної системиприладів (ГСП), а також набуття практичного досвіду у виконанні метрологічної
Анотація до робочої програми дисципліни «Метрологія, стандартизація та сертифікація в інфокомунікаціях» Робоча програма призначена для викладання дисципліни «Метрологія, стандартизація та сертифікація
ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР СИСТЕМА ПРОЕКТНОЇ ДОКУМЕНТАЦІЇ ДЛЯ БУДІВНИЦТВА АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ВИЗНАЧЕННЯ УМОВНІ ПРИЛАДІВ 4 ЗМІСТ 4 ЗМІСТ 4 ЗМІСТ 4 ЗМІСТ З4-4.
ГОСТ 21.404-85 УДК 65.015.13.011.56:69:006.354 Група Ж01 МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ Система проектної документації для будівництва
1 Запитання 1. Навести графік градуювальної характеристики термопари. Записати вираз Е.Д.С. термопари в такому вигляді, щоб для будь-яких і t 2 була можливість користуватися градуювальною таблицею термопари.
Лекція 5 ЗАСОБИ ВИМІРЮВАНЬ ТА І ПОХІДНОСТІ 5.1 Види засобів вимірювань Засіб вимірювання (СІ) це технічний засіб, призначений для вимірювань, що має нормовані метрологічні характеристики,
1. Цілі та завдання освоєння програми дисципліни Метою освоєння програми дисципліни: «Електротехнічні пристрої у системах автоматичного керування» є формування у студентів самостійних
ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ МІСТА МОСКВИ Державна бюджетна професійна освітня установа міста Москви «ХАРЧОВИЙ КОЛЕДЖ 33» РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ ОП.05 «Автоматизація
2 1. Цілі та завдання дисципліни Мета дисципліни придбання студентами знань про принципи роботи, основні параметри, конструкції сенсорів, вимірювальних перетворювачів на їх основі та датчиків різного
1. КЛАСИФІКАЦІЯ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ 1.1. Основні поняття та визначення Вимірювальне перетворення є відображенням розміру однієї фізичної величини розміром іншої фізичної
Лекція 4. 2.4. Канали передачі технологічної інформації. 2.5. Підсилювальні перетворювальні елементи Передача технологічної інформації на відстань може здійснюватися у різний спосіб: 1.
1. Цілі освоєння дисципліни Вивчення понять, визначень та термінів дисципліни, устрою та принципу дії виконавчих пристроїв автоматики в системах як з апаратним, так і з програмним управлінням.
Квиток 1 1. Склад систем автоматики. Функціональна схема системи автоматичного регулювання (САР). 2. Потенціометричні датчики. Призначення принципу дії, конструкції, характеристики 3. Магнітні
Ця система є комплексом заходів, що забезпечують реалізацію встановленого порядкуздійснення зовнішньоекономічної діяльності щодо продукції, послуг та технологій подвійного призначення.
Прилади вимірювання рівня рідини поділяють на: візуальні; гідростатичні; поплавкові та буйкові; електричні; акустичні (ультразвукові); радіоізотопні рівнеміри. Візуальні рівнеміри
МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ ВОЛГОГРАДСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА БІОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ ТА ТЕХНОЛОГІЇ ТЕСТОВИ
МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ ФЕДЕРАЛЬНА ДЕРЖАВНА БЮДЖЕТНА ОСВІТАЛЬНА УСТАНОВА ВИЩОЇ ОСВІТИ «РОСІЙСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТРАН
Комітет з рибальства Камчатський державний технічний університет Факультет морехідний Кафедра Е та ЕОС СТВЕРДЖУЮ Декан 00 р. РОБОЧА ПРОГРАМА За дисципліною «Управління технічними системами»
Зміст Вступ... 5 1. Огляд методів та засобів вимірювання постійної та змінної напруги... 7 1.1 Огляд методів вимірювання постійної та змінної напруги... 7 1.1.1. Метод безпосередньої
МІНІСТЕРСТВО З ОСВІТИ І НАУКИ РФ Державна освітня установа вищої професійної освіти «ТЮМЕНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАФТОГАЗОВИЙ УНІВЕРСИТЕТ» ЛИСТОПАВСЬКИЙ ІНСТИТУТ НАФТИ І
Лекція 5 Автоматичні регулятори в системах управління та їх налаштування Автоматичні регулятори з типовими алгоритмами регулювання релейними, пропорційними (П), пропорційно-інтегральними (ПІ),
УДК 621.6 СИСТЕМИ ОБЛІКУ НАФТОПРОДУКТІВ НА НАФТОБАЗІ Данилова Є.С., Попова Т.А., науковий керівник канд. техн. наук Надійкін І.В. Сибірський Федеральний Університет Інститут Нафти та Газа Досі
Затверджено наказом ТОВ «Концесії водопостачання» від 14.05.2018 168 п/п ПРЕЙСКУРАНТ ЦІН 4 на послуги, що надаються ТОВ «Концесії водопостачання» Найменування засобів вимірювань Вартість з ПДВ, руб. 1 2 3
1 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої освіти «УФІМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АВІАЦІЙНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
Департамент освіти Ямало-Ненецького автономного округуГБОУ СПО ЯНАО «ММК» Робоча програма навчальної дисципліни П.00 Професійний цикл СТВЕРДЖУЮ: Заст. директора з УМР Є.Ю. Захарова 0 р. РОБОЧА
На 12 аркушах, лист 2. 4 Трубопоршневі перевірочні установки (25 1775) м 3 /год ПГ ± 0,05% 5 Лічильники, витратоміри, перетворювачі витрати рідини, витратоміри масові. (0,1 143360) м 3 /год (імітаційний
Виробництво: Датчики тиску, температури, рівня, витрати, теплолічильники, реєстратори, блоки живлення, бар'єри іскрозахисту, метрологічне обладнання, учбові стенди, бездротові датчики Про компанію.
Н.А. Попов
АВТОМАТИЗАЦІЯ СИСТЕМ
ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕННЯ
І ВЕНТИЛЯЦІЇ
Новосибірськ 2007
НОВОСИБІРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ
АРХІТЕКТУРНО-БУДІВЕЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (СІБСТРІН)
Н.А. Попов
АВТОМАТИЗАЦІЯ СИСТЕМ
ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕННЯ
І ВЕНТИЛЯЦІЇ
Навчальний посібник
Новосибірськ 2007
Н.А. Попов
Автоматизація систем теплогазопостачання та вентиляції
Навчальний посібник. - Новосибірськ: НДАСУ (Сібстрін), 2007.
ISBN
У навчальному посібнику розглянуто принципи розробки схем автоматизації та існуючі інженерні рішення щодо автоматизації конкретних систем теплогазопостачання та теплоспоживання, котельних установок, вентиляційних систем та систем кондиціювання мікроклімату.
Посібник призначений для студентів, які навчаються за спеціальністю 270109 напряму «Будівництво».
Рецензенти:
- П.Т. Понамарьов, к.т.н. доцент кафедри
електротехніки та електротехнологій СГУПС
- Д.В. Зедгенізів, к.т.н., с.н.с. лабораторії рудничної аеродинаміки ІГД СО РАН
© Попов Н.А. 2007 р.
| ЗМІСТ | |
| З . |
|
| Вступ................................................. ................................ | 6 |
| 1. Основи проектування автоматизованих систем теплогазопостачання та вентиляції……………………… | 8 |
| 1.1.Стадії проектування та склад проекту системи автоматизації технологічного процесу........................ | 8 |
| 1.2. Вихідні дані для проектування........................... | 9 |
| 1.3. Призначення та зміст функціональної схеми........ | 10 |
| 2. Автоматизація систем теплопостачання.............................. | 14 |
| 2.1. Завдання та принципи автоматизації................................. | 14 |
| 2.2. Автоматизація підживлювальних пристроїв ТЕЦ. | 15 |
| 2.3. Автоматизація теплофікаційних деаераторів……… | 17 |
| 2.4. Автоматизація основних та пікових підігрівачів. | 20 |
| 2.5. Автоматизація насосних підстанцій............................... | 25 |
| 3. Автоматизація систем теплоспоживання ........................... | 33 |
| 3.1. Загальні зауваження………………...................................... | 33 |
| 3.2. Автоматизація ЦТП……………..................................….. | 34 |
| 3.3. Автоматичне регулювання гідравлічних режимів та захист систем теплоспоживання……………….. | 43 |
| 4. Автоматизація котельних установок…………………… | 47 |
| 4.1. Основні принципи автоматизації котелень. | 47 |
| 4.2. Автоматизація парових котлів………………………… | 48 |
| 4.3. Автоматизація водогрійних котлів…………………… | 57 |
| 5. Автоматизація вентиляційних систем………………… | 65 |
| 5.1. Автоматизація припливних камер………………………. | 65 |
| 5.2. Автоматизація систем аспірації……………………… | 72 |
| 5.3. Автоматизація витяжних вентиляційних систем. | 77 |
| 5.4. Автоматизація повітряно-теплових завіс……………… | 79 |
| 6. Автоматизація систем кондиціювання повітря…… | 82 |
| 6.1. Основні положення……………………………………. | 82 |
| 6.2. Автоматизація центральних ВКВ……………………… | 83 |
| 7. Автоматизація систем газопостачання……………………. | 91 |
| 7.1. Міські газові мережі та режими їх роботи…………. | 91 |
| 7.2. Автоматизація ГРС……………………………………… | 92 |
| 7.3. Автоматизація ГРП……………………………………… | 95 |
| 7.4. Автоматизація газовикористовуючих установок…………. | 97 |
| Список літератури……………………………………………. | 101 |
ВСТУП
Сучасні промислові та громадські будівлі обладнуються складними інженерними системамизабезпечення мікроклімату, господарських та виробничих потреб. Надійна та безаварійна робота цих систем не може бути забезпечена без їхньої автоматизації.
Завдання автоматизації вирішуються найефективніше тоді, коли вони опрацьовуються у процесі розробки технологічного процесу.
Створення ефективних систем автоматизації зумовлює необхідність глибокого вивчення технологічного процесу як проектувальниками, а й спеціалістами монтажних, налагоджувальних і експлуатаційних організацій.
В даний час рівень техніки дозволяє автоматизувати практично будь-який технологічний процес. Доцільність автоматизації вирішується шляхом знаходження найбільш раціонального технічного рішення та визначення економічної ефективності. При раціональному застосуванні сучасних технічних засобів автоматики підвищується продуктивність праці, знижується собівартість продукції, підвищується її якість, покращуються умови праці та підвищується культура виробництва.
Автоматизація систем ТГіВ включає питання контролю та регулювання технологічних параметрів, управління електроприводами агрегатів, установок та виконавчих механізмів (ІМ), а також питання захисту систем та обладнання в аварійних режимах.
У навчальному посібнику розглянуто основи проектування автоматизації технологічних процесів, схеми автоматизації та існуючі інженерні рішення щодо автоматизації систем ТГіВ з використанням матеріалів типових проектівта окремих розробок проектних організацій. Значну увагу приділено вибору сучасних технічних засобів автоматизації для конкретних систем.
Навчальний посібник включає матеріали по другій частині курсу ”Автоматизація та управління системами ТГіВ” та призначений для студентів, які навчаються за спеціальністю 270109 “Теплогазопостачання та вентиляція”.
1. ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ
AВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ
ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕННЯ ТА ВЕНТИЛЯЦІЇ
Стадії проектування та склад проекту
Під час розробки проектної документації з автоматизації технологічних процесів об'єктів керуються будівельними нормами(СН) та будівельними нормами та правилами (СНіП), відомчими будівельними нормами (ВСН), державними та галузевими стандартами.
Відповідно до СНІП 1.02.01-85 проектування систем автоматизації технологічних процесів виконують у дві стадії: проект та робоча документація або в одну стадію: робочий проект.
У проекті розробляється така основна документація: I) структурна схемауправління та контролю (для складних систем управління); 2) функціональні схеми автоматизації технологічних процесів; 3) плани розташування щитів, пультів, засобів обчислювальної техніки тощо; 4) заявочні відомості приладів та засобів автоматизації; 5) технічні вимоги на розроблення нестандартизованого обладнання; 6) пояснювальна записка; 7) завдання генпроектувальнику (суміжним організаціям чи замовнику) на розробки, пов'язані з автоматизацією об'єкта.
На стадії робочої документації розробляються: 1) структурна схема управління та контролю; 2) функціональні схеми автоматизації технологічних процесів; 3) важливі електричні, гідравлічні та пневматичні схемиконтролю, автоматичного регулювання, управління, сигналізації та живлення; I) загальні види щитів та пультів; 5) монтажні схемищитів та пультів; 6) схеми зовнішніх електричних та трубних проводок; 7) пояснювальна записка; 8) замовні специфікації приладів та засобів автоматизації, засобів обчислювальної техніки, електроапаратури, щитів, пультів тощо.
p align="justify"> При двостадійному проектуванні структурні та функціональні схеми на стадії робочої документації розробляються з урахуванням змін технологічної частини або рішень з автоматизації, прийнятих при затвердженні проекту. У разі відсутності таких змін, згадані креслення включаються до складу робочої документації без переробки.
У робочої документації доцільно давати розрахунки регулюючих дросельних органів, і навіть розрахунки на вибір регуляторів і визначення приблизних значень параметрів настройки за різних технологічних режимах роботи устаткування.
До складу робочого проекту під час одностадійного проектування входять: а) технічна документація, що розробляється у складі робочої документації при двостадійному проектуванні; б) локальний кошторис на обладнання та монтаж; в) завдання генпроектувальнику (суміжним організаціям чи замовнику) на роботи, пов'язані з автоматизацією об'єкта.
1.2. Вихідні дані для проектування
Вихідні дані для проектування містяться у технічному завданні на розробку системи автоматичного керування технологічним процесом. Технічне завдання складається замовником за участю спеціалізованої організації, доручається розробка проекту.
Завдання на проектування системи автоматизації містить технічні вимоги до неї замовником. Крім того, до нього додається комплект матеріалів, необхідних для проектування.
Основними елементами завдання є перелік об'єктів автоматизації технологічних агрегатів та установок, а також функції, які виконує система контролю та регулювання, що забезпечує автоматизацію управління цими об'єктами. Завдання містить низку даних, що визначають Загальні вимогита характеристики системи, а також описують об'єкти управління: 1) основу для проектування; 2) умови експлуатації системи; 3) опис технологічного процесу.
Підстава проектування містить посилання планові документи, визначальні порядок проектування автоматизованого процесу, планові терміни проектування , стадійність проектування, допустимий рівеньвитрат на створення системи управління, техніко-економічне обґрунтування доцільності проектування автоматизації та оцінку підготовленості об'єкта до автоматизації.
Опис умов експлуатації проектованої системи містить умови протікання технологічного процесу (наприклад, клас вибухо- та пожежонебезпечності приміщень, наявність агресивного, вологого, сирого, запиленого навколишнього середовища тощо), вимоги до ступеня централізації контролю та управління, до вибору режимів управління, до уніфікації апаратури автоматизації, умови ремонту та обслуговування парку приладів на підприємстві.
Опис технологічного процесу включає: а) технологічні схемипроцесу; б) креслення виробничих приміщень із розміщенням технологічного устаткування; в) креслення технологічного обладнання із зазначенням конструкторських вузлів для встановлення датчиків контролю; г) схеми електропостачання; д) схеми повітропостачання; е) дані для розрахунку систем контролю та регулювання; ж) дані до розрахунку техніко-економічної ефективності систем автоматизації.
1.3. Призначення та зміст функціональної схеми
Функціональні схеми (схеми автоматизації) є основним технічним документом, що визначає функціонально-блочну структуру окремих вузлів автоматичного контролю, управління та регулювання технологічного процесу та оснащення об'єкта управління приладами та засобами автоматизації.
Функціональні схеми автоматизації служать вихідним матеріалом розробки всіх інших документів проекту автоматизації і встановлюють:
а) оптимальний обсяг автоматизації технологічного процесу; б) технологічні параметри, що підлягають автоматичному контролю, регулюванню, сигналізації та блокуванням; в) основні технічні засоби автоматизації; г) розміщення засобів автоматизації - місцевих приладів, добірних пристроїв, апаратури на місцевих та центральних щитах та пультах, диспетчерських пунктах тощо; д) взаємозв'язок між засобами автоматизації.
На функціональних схемах автоматизації комунікації та трубопроводи рідини та газу зображують умовними позначеннями відповідно до ГОСТ 2.784-70, а деталі трубопроводів, арматура, теплотехнічні та санітарно-технічні пристрої та апаратура - за ГОСТ 2.785-70.
Прилади, засоби автоматизації, електричні пристроїта елементи обчислювальної техніки на функціональних схемах показуються відповідно до ГОСТ 21.404-85. У стандарті первинні та вторинні перетворювачі, регулятори, електроапаратуру показують кружками діаметром 10 мм, виконавчі пристрої – кружками діаметром 5 мм. Гурток розділяється горизонтальною рисою при зображенні пристроїв, що встановлюються на щитах, пультах. У верхній частині умовним кодом записують вимірювану або регульовану величину і функціональні ознаки приладу (показ, реєстрація, регулювання тощо), в нижній - номер позиції за схемою.
Найбільш застосовувані в системах ТГВ позначення вимірюваних величин: D- густина; Е- будь-яка електрична величина; F- витрата; Н- ручний вплив; До- Час, програма; L- Рівень; М- вологість; Р- Тиск (розрідження); Q- якість, склад, концентрація середовища; S- Швидкість, частота; Т- Температура; W- Маса.
Додаткові літери, що уточнюють позначення величин, що вимірюються: D- Різниця, перепад; F- Співвідношення; J- автоматичне перемикання, оббіг; Q- Інтегрування, підсумовування за часом.
Функції, що виконуються приладом: а) відображення інформації: А-Сигналізація; I- Свідчення; R– реєстрація; б) формування вигідного сигналу: З- Регулювання; S- Увімкнення, відключення, перемикання, сигналізація ( Ні L- відповідно верхня та нижня межі параметрів).
Додаткові літерні позначення, що відображають функціональні ознаки приладів: Е- чутливий елемент (первинне перетворення); Т- дистанційна передача (проміжне перетворення); До- Станція управління. Рід сигналу: Е- Електричний; Р- пневматичний; G- Гідравлічний.
В умовному позначенні приладу повинні відображатись ті ознаки, які використовуються у схемі. Наприклад, РD1- прилад для вимірювання перепаду тиску, що показує дифманометр, РIS- прилад для вимірювання тиску (розрідження), що показує контактний пристрій (електроконтактний манометр, вакуумметр), LCS-Електричний контактний регулятор рівня, ТС- терморегулятор, ТІ- датчик температури, FQ1- прилад для вимірювання витрати (діафрагма, сопло та ін.)
Приклад виконання функціональної схеми (див. рис. 1.1),
Рис. 1. 1. Приклад виконання функціональної схеми
автоматизації редукційно-охолоджувальної установки
де технологічне обладнання зображено у верхній частині креслення, а нижче у прямокутниках показані прилади, що встановлюються за місцем та на щиті оператора (автоматизації). На функціональній схемі всі прилади та засоби автоматизації мають буквене та цифрове позначення.
Контури технологічного обладнання на функціональних схемах рекомендується виконувати лініями завтовшки 0,6-1,5 мм; трубопровідні комунікації 0,6-1,5 мм; прилади та засоби автоматизації 0,5-0,6 мм; лінії зв'язку 02-03 мм.
Автоматизація процесів теплогазопостачання та вентиляції
1. Системи забезпечення мікроклімату як об'єкти автоматизації
Підтримка в будівлях та спорудах заданих параметрів мікроклімату забезпечується комплексом інженерних систем теплогазопостачання та кондиціювання мікроклімату. Цим комплексом здійснюється вироблення теплової енергії, транспортування гарячої води, пари та газу тепловими та газовими мережами до будівель та використання цих енергоносіїв для виробничих та господарських потреб, а також для підтримки в них заданих параметрів мікроклімату.
Система теплогазопостачання та кондиціонування мікроклімату включає зовнішні системи централізованого теплопостачання та газопостачання, а також внутрішні (розташовані всередині будівлі) інженерні системи забезпечення мікроклімату, господарських і виробничих потреб.
Система централізованого теплопостачання включає генератори тепла (ТЕЦ, котельні) та теплові мережі, якими здійснюється постачання теплоти споживачів (систем опалення, вентиляції, кондиціювання повітря та гарячого водопостачання).
Система централізованого газопостачання включає газові мережі високого, середнього та низького тиску, газорозподільні станції (ГРС), газорегуляторні пункти (ГРП) та установки (ГРУ). Вона призначена для постачання газом теплогенеруючих установок, а також житлових, громадських та промислових будівель.
Система кондиціювання мікроклімату (СКМ) є комплексом засобів, які служать для підтримки в приміщеннях будівель заданих параметрів мікроклімату. До СКМ належать системи опалення (СВ), вентиляції (СВ), кондиціювання повітря (ВКВ).
Режим відпуску теплоти та газу різний для різних споживачів. Так витрата теплоти на опалення залежить в основному від параметрів зовнішнього клімату, а споживання теплоти на гаряче водопостачання визначається витратою води, яка змінюється протягом доби та по днях тижня. Тепловживання на вентиляцію та кондиціювання повітря залежить як від режиму роботи споживачів, так і від параметрів зовнішнього повітря. Споживання газу змінюється за місяцями року, днями тижня та за годиною доби.
Надійне та економічне постачання теплоти та газу різних категорій споживачів досягається застосуванням кількох ступенів управління та регулювання. Централізоване управління відпусткою теплоти здійснюється на ТЕЦ або котельні. Однак воно не може забезпечити необхідний гідравлічний та тепловий режими у численних споживачів теплоти. Тому застосовуються проміжні щаблі підтримки температури та тиску теплоносія на центральних теплових пунктах (ЦТП).
Управління роботою систем газопостачання здійснюється підтримкою постійного тиску окремих частинах мережі незалежно від споживання газу. Необхідний тиск у мережі забезпечується редукуванням газу в ГРС, ГРП, ГРУ. Крім того. ГРС і ГРП є пристрої для відключення подачі газу при неприпустимому підвищенні або зниженні тиску в мережі.
Системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря здійснюють регулюючі впливи на мікроклімат з метою приведення його внутрішніх параметрів у відповідність до нормованих значень. Підтримка температури внутрішнього повітря в заданих межах протягом опалювального періоду забезпечується системою опалення та досягається зміною кількості теплоти, що передається до приміщення опалювальними приладами. Системи вентиляції призначені для підтримки в приміщенні допустимих значень параметрів мікроклімату, виходячи з комфортних або технологічних вимог до параметрів внутрішнього повітря. Регулювання роботою систем вентиляції здійснюється зміною витрат припливного та повітря, що видаляється. Системи кондиціювання повітря забезпечують підтримку в приміщенні оптимальних значень параметрів мікроклімату, виходячи з комфортних або технологічних вимог.
Системи гарячого водопостачання (СГВ) забезпечують споживачів гарячою водою для побутових та господарських потреб. Завдання управління СГВ полягає у підтримці у споживача заданої температури води при її змінному споживанні.
2. Ланка автоматизованої системи
Будь-яка система автоматичного управління та регулювання складається з окремих елементів, що виконують самостійні функції. Таким чином, елементи автоматизованої системи можна поділити за їх функціональним призначенням.
У кожному елементі здійснюється перетворення будь-яких фізичних величин, що характеризують перебіг процесу регулювання. Найменша кількість таких величин для елемента дорівнює двом. Один із цих величин є вхідний, іншу - вихідний. Перетворення однієї величини в іншу, що відбувається в більшості елементів, мають тільки один напрямок. Наприклад, у відцентровому регуляторі зміна частоти обертання валу призводять до переміщення муфти, але переміщення муфти зовнішньою силою не викликає зміни частоти обертання валу. Такі елементи системи, що мають один ступінь свободи, називають елементарними динамічними ланками.
Об'єкт управління можна як одну з ланок. Схема, що відбиває склад ланок і характер зв'язку з-поміж них, називається структурної схемою.
Зв'язок між вихідною та вхідною величинами елементарної динамічної ланки в умовах її рівноваги називається статичною характеристикою. Динамічне (у часі) перетворення величин у ланці визначається відповідним рівнянням (зазвичай диференціальним), і навіть сукупністю динамічних показників ланки.
Ланки, що входять до складу тієї чи іншої системи автоматичного керування та регулювання, можуть мати різний принцип дії, різне конструктивне виконання тощо. В основу класифікації ланок покладено характер залежності між вхідною та вихідною величинами у перехідному процесі, що визначається порядком диференціального рівняння, що описує динамічне перетворення сигналу у ланці. За такої класифікації все конструктивне різноманіття ланок зводиться до небагатьох основних типів. Розглянемо основні типи ланок.
Підсилювальна (безінерційна, ідеальна, пропорційна, без'ємна) ланка характеризується миттєвою передачею сигналу зі входу на вихід. При цьому вихідна величина не змінюється в часі, а динамічне рівняння збігається зі статичною характеристикою та має вигляд
Тут х, у - вхідна та вихідна величини відповідно; до - коефіцієнт передачі.
Прикладами підсилювальних ланок можуть бути важіль, механічна передача, потенціометр, трансформатор.
Запізнювальна ланка характеризується тим, що вихідна величина повторює вхідну, але із запізненням Лт.
у(т) = х(т-Лт).
Тут т-поточний час.
Прикладом ланки, що запізнюється, є транспортний пристрій або трубопровід.
Аперіодична (інерційна, статична, ємнісна, релаксаційна) ланка перетворює вхідну величину у відповідність до рівняння
Тут Р - постійний коефіцієнт, що характеризує інерційність ланки.
Приклади: приміщення, повітронагрівач, газгольдер, термопара тощо.
Коливальна (двоємнісна) ланка перетворює вхідний сигнал на сигнал коливальної форми. Динамічне рівняння коливальної ланки має вигляд:
Тут Ti, Тг-постійні коефіцієнти.
Приклади: дифманометр поплавця, мембранний пневмокла-пан і т.п.
Інтегруюча (астатична, нейтральна) ланка перетворює вхідний сигнал відповідно до рівняння
Прикладом інтегруючої ланки може бути електричний ланцюг з індуктивністю або ємністю.
Диференціююча (імпульсна) ланка формує на виході сигнал, пропорційний швидкості зміни вхідної величини. Динамічне рівняння ланки має вигляд:
Приклади: тахометр, демпфер у механічних передачах. Узагальнене рівняння будь-якої ланки, об'єкта управління або автоматизованої системи в цілому можна представити у вигляді:
де а, Ь – постійні коефіцієнти.
3. Перехідні процеси у системах автоматичного регулювання. Динамічні характеристики ланок
Процес переходу системи чи об'єкта регулювання з одного рівноважного стану до іншого називається перехідним процесом. Перехідний процес описується функцією, яка може бути отримана в результаті розв'язання динамічного рівняння. Характер і тривалість перехідного процесу визначаються структурою системи, динамічними характеристиками її ланок, видом впливу, що обурює.
Зовнішні збурення можуть бути різними, але при аналізі системи або її елементів обмежуються типовими формами впливів: одиничною ступінчастою (стрибкоподібною) зміною в часі вхідної величини або її періодичною зміною за гармонічним законом.
Динамічні характеристики ланки чи системи визначають їхню реакцію такі типові форми впливів. До них відносяться перехідна, амплітудно-частотна, фазо-частотна, амплітудно-фазова характеристики. Вони характеризують динамічні властивості ланки чи автоматизованої системи загалом.
Перехідна характеристика є реакцією ланки або системи на одиничний ступінчастий вплив. Частотні характеристики відбивають реакцію ланки чи системи на гармонійні коливання вхідний величини. Амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) – це залежність відношення амплітуд вихідного та вхідного сигналів від частоти коливань. Залежність зсуву по фазі коливань вихідного та вхідного сигналів від частоти називається фазо-частотною характеристикою (ФЧХ). Поєднавши обидві згадані характеристики на одному графіку, отримаємо комплексну частотну характеристику, яку називають ще амплітудно-фазовою характеристикою (АФГ).
Перехідна характеристика визначається рішенням відповідного динамічного рівняння або експериментальним шляхом, частотні характеристики можуть бути знайдені з досвіду або отримані в результаті аналізу динамічного рівняння з використанням методів операційного обчислення.
Інтегральне перетворення Лапласа
Щоб спростити і зробити наочним аналіз динамічного рівняння ланки чи автоматизованої системи загалом, теоретично автоматичного управління широко застосовується операційний метод. Цей метод, заснований на інтегральному перетворенні Лапласа, полягає в тому, що вивчається не сама функція (оригінал), а її видозміна (зображення).
Перетворення Лапласа, яке визначає зв'язок між оригіналом ff(т) та зображенням Ffs), має вигляд:
де s - деяка комплексна величина (s = i - уявна одиниця.
Суть операційного методу полягає в тому, що вихідне диференціальне рівняння, що містить оригінал f(т), зводиться з використанням перетворення Лапласа до рівня алгебри щодо зображення F(s), причому величина s розглядається як деяке число. Отримане рівняння алгебри дозволяється щодо функції F(s), а потім здійснюється зворотний перехід від зображення F(s) до оригіналу/(т), який і є шуканим.
Процедура переходу від оригіналу до зображення (пряме перетворення Лапласа) зображується символом £[Дт]|, а процедура переходу від зображення до оригіналу (зворотне перетворення Лапласа) - символом L-"\F(s)].
З виразу (2.1) можна виявити основні властивості перетворення Лапласа.
2. Зображення добутку функції на постійний коефіцієнт дорівнює добутку цього коефіцієнта на зображення функції
1. Зображення суми кількох функцій дорівнює сумі зображень цих функцій
3. Зображення постійною визначається виразом
6. Зображення інтеграла функції визначається залежністю
 |
Якщо в початковий момент часу (т^О) функція/(т) та її похідні до я-1 порядку включно приймають нульові значення, то вираз (2.8) набуде вигляду:
Для зручності практичного використання операційного методу в інженерних задачах на основі виразу (2.1) отримані готові співвідношення зображень різних функцій. Зображення деяких найбільш уживаних функцій наведено у табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Зображення деяких функцій
Розглянуті властивості перетворення Лапласа і наявні формули зв'язку оригіналів і зображень дозволяють швидко знайти оригінал зображення функції або навпаки.
Аналіз диференціального рівняння динаміки ланки операційним методом. Передатна функція
Застосовуючи до диференціального рівняння (1.7) інтегральне перетворення Лапласа при нульових початкових умовах (коли при г=0 потрібна функція і всі її похідні звертаються в нуль), отримаємо
Тут F(s), Х($) - зображення функцій у і jcвідповідно. Рівняння (2.11) можна подати у вигляді
Тут комплекси A(s), B(s), fV(s) визначається виразами
Таким чином, динамічне рівняння у зображеннях має вигляд, подібний 
по (Ьоомі зі статичною характеристикою ланки (1.1)
Вхідна у вирази (2.12), (2.16) функція W(s) є відношенням зображення вихідного сигналу до зображення вхідного сигналу і називається передатною функцією.
Передатна функція fV(s) в динамічному рівнянні є аналогом коефіцієнта передачі до статичної характеристиці.
Передавальні функції типових ланок та деяких об'єктів регулювання наведені у табл. 2.2.
Передатна функція системи ланок залежить від способу їхнього об'єднання.
Передатна функція послідовно з'єднаних ланок дорівнює добутку передатних функцією цих ланок
Тут i- номер ланки; я – кількість ланок.
Передавальні функції типових ланок та деяких об'єктів регулювання
Передаточна функція паралельно з'єднаних ланок дорівнює алгебраїчній сумі передавальних функцій цих ланок
Передатна функція ланцюга із зворотним зв'язком визначається виразом
де fV(s) - передатна функція прямого ланцюга; fV^s) - передатна функція зворотного зв'язку; знак "+" відповідає негативному зворотному зв'язку, а знак позитивного зворотного зв'язку.
Розв'язання динамічного рівняння. Розрахунок перехідної характеристики
З виразу (2.16) з урахуванням (2.13) - (2.15) випливає, що застосувавши інтегральне перетворення Лапласа до лінійного диференціального динамічного рівняння за нульових початкових умов, можна отримати залежність для зображення шуканої функції у вигляді
де P(s), Q(s) - деякі поліноми щодо змінної s.
Застосувавши до функції Y(s) зворотне перетворення Лапласа, отримаємо рішення вихідного динамічного рівняння
де si - 1-й корінь полінома Q(s); q – кількість коренів; Qs)- похідна функції Q(s) по змінній s.
З урахуванням (2.22) рішення динамічного рівняння набуде вигляду
де S - деякий числовий коефіцієнт.
Рішення (2.23) може бути використане, зокрема, для розрахунку перехідної характеристики. Для цього потрібно описати наближеною аналітичною функцією одиничну ступінчасту зміну вхідної величини та з використанням цієї функції сформувати поліноми P(s) та Q(s). Для наближеного опису одиничної ступінчастої зміни вхідної величини може бути використана функція
Таким чином, якщо відомий вираз для передавальної функції, з використанням залежності (2.25) неважко сформувати поліноми P(s) і Q(s). Наприклад, для аперіодичного ланки, передатна функція якого відповідно до табл. 2.2 визначається співвідношенням
поліноми P(s) і Q(s) мають вигляд
Поліном третього ступеня (2.28) має 3 корені: s/=0; S2=-S; s 3 =-
Похідна Q"(s) функції Q(s) має вигляд
а її значення, що підставляються у вираз (2.23), визначаються співвідношеннями
З урахуванням (2.27), (2.30) вираз (2.23) для розрахунку перехідної характеристики набуде вигляду
Аналогічно виходить рішення динамічного рівняння при довільній зміні вхідної величини. При цьому замість функції (2.24) вибирається інша функція, що визначає зміну вхідної величини.
частотні характеристики
Якщо відома передатна функція ланки, об'єкта чи системи, їх частотні характеристики можна знайти шляхом заміни у цій функції змінної s добуток ш, де i- уявна одиниця,» -круговая частота. Отриману в результаті такої заміни функцію комплексного змінного fV(ico) можна подати у тригонометричній чи показовій формах
Тут А(с) - відношення амплітуд вихідного та вхідного сигналів; ср^со) - зсув фазі між вихідним і вхідним сигналами.
Залежність відносної амплітуди А(з) від частоти є амплітудно-частотну характеристику (АЧХ), а залежність зсуву по фазі ср(с) від частоти з - фазо-частотну характеристику (ФЧХ).
На комплексній поверхні функцію W(ico) можна представити як геометричну суму матеріальної R(co) і уявної І(з) елементів.
Залежність (2.34) визначає комплексну частотну характеристику, що називається амплітудно-фазовою характеристикою (АФГ).
Між функціями А(а>), (р^со), R(a>), 1(а>) існує однозначний зв'язок
Отримання АЧХ, ФЧХ, АФХ розглянемо з прикладу коливального ланки з передавальною функцією, обумовленою співвідношенням
Помноживши чисельник та знаменник виразу (2.38) на величину (l-T^aP-iTito), звільнимось від ірраціональності у знаменнику
З умови тотожності виразів (2.34), (2.39) отримуємо співвідношення для величин R(a>) та 1(а>)
Подальший аналіз виконується за допомогою виразів (2.34)-(2.36).
Таблиця 2.3
Графіки перехідних процесів та амплітудно-фазові характеристики типових ланок
Приклади графіків перехідних процесів та амплітудно-фазових характеристик для різних ланок наведено в табл. 2.3.
Динамічне рівняння опалювального приміщення
Динамічне рівняння відбиває залежність температури внутрішнього повітря від регулюючих і керуючих впливів, і навіть від часу.
Розглядаючи приміщення як об'єкт із зосередженими параметрами та вважаючи температуру внутрішнього повітря незмінною за його обсягом, отримаємо рівняння теплового балансу повітря у приміщенні у вигляді:
де р - Щільність повітря в приміщенні; з р - питома ізобарна теплоємність повітря; U – температура внутрішнього повітря; V – обсяг приміщення; г – час; Q c - тепловий потік, що передається у приміщення системою опалення; Q„ om - тепловий потік, обумовлений тепловтратами через огороджувальні конструкції.
Тепловий потік Q c для систем опалення приладів визначається співвідношенням
а для систем повітряного опалення, вентиляції та кондиціювання повітря
Тут коефіцієнт теплопередачі і площа нагріву опалення
тельних приладів відповідно; to-середня температура теплоносія; G - масова витрата повітря в системі повітряного опалення, вентиляції чи кондиціювання; t np – температура припливного повітря.
Тепловий потік Опот виражається залежністю
де, F - коефіцієнт теплопередачі і площа огороджувальних конструкцій відповідно; U-температура зовнішнього повітря.
Регулювання температури внутрішнього повітря та при використанні приладових систем опалення може здійснюватися шляхом зміни температури теплоносія та його витрати, від якого залежить коефіцієнт теплопередачі кп. У системах повітряного опалення регулювання здійснюється зміною температури повітря припливу t np або його витрати G.
Залежно від системи опалення та способу регулювання змінюється вид динамічного рівняння. Так для системи повітряно-
го опалення при регулюванні температури t e зміною витрати припливного повітря або його температури t„ P динамічне рівняння опалювального приміщення набуває вигляду
Для систем приладового опалення при регулюванні температури teзміною температури теплоносія та динамічне рівняння опалювального приміщення має вигляд
Більш складний вигляд має динамічне рівняння при використанні систем опалення приладів з регулюванням температури і за рахунок зміни витрати теплоносія. Для його отримання необхідно знати зв'язок між цією витратою та коефіцієнтом теплопередачі до„. Вплив витрати теплоносія на коефіцієнт теплопередачі залежить від виду теплоносія (вода або пар), конструкції та матеріалу опалювальних приладів, товщини стінок, інтенсивності тепловіддачі до навколишнього повітря.
Динамічне рівняння вентильованого приміщення
Динамічне рівняння характеризує зміну концентрації шкідливих речовин у приміщенні часу залежно від характеристик повітрообміну.
Нехай у початковий час концентрація шкідливих речовин у приміщенні дорівнює з». В цей момент часу в приміщенні починає діяти джерело виділення шкідливих речовин з інтенсивністю мір і включається система загальнообмінної вентиляції. Будемо вважати об'ємні продуктивності припливної та витяжної систем вентиляції однаковими та рівними L. Приймемо припущення про те, що шкідливі речовини розподіляються за обсягом приміщення рівномірно, а їх концентрація у всіх його точках однакова та дорівнює с. Позначимо концентрацію шкідливих речовин у припливному повітрі з„ та з урахуванням прийнятих припущень складемо рівняння їх балансу у приміщенні
З рівняння (3.7) отримуємо динамічне рівняння вентильованого приміщення
Тут регульованим параметром є концентрація, а саме регулювання здійснюється шляхом зміни продуктивності вентиляційної системи L.
Динамічне рівняння змішувального теплообмінника
Схема змішувального теплообмінника разом із схемою автоматичного регулювання температури теплоносія наведено на рис. 3.1. *
На вхід змішувального теплообмінника подається холодна вода масовою витратою G\ і суху насичену пару масовою витратою Gi. На виході з теплообмінника одержують суміш підігрітої води та конденсату. Система автоматичного регулювання забезпечує підтримку температури суміші на заданому рівні. Датчик 2 сприймає зміну температури суміші на виході теплообмінника і впливає на сильфон 3. Сильфон через 3 важільну передачу 4 переміщує струминну трубку 5, керуючу гідравлічним сервомотором 6. Сервомотор 6 переміщує затвор клапана 7, регулюючи витрата пари Gi.
Отримаємо динамічне рівняння змішувального теплообмінника, що характеризує зміна в часі температури суміші. Для цього складемо рівняння теплового балансу
Тут G CM - Витрата суміші на виході теплообмінника; з - питома теплоємність води; М – маса рідини в теплообміннику; г - скри-
та теплота пароутворення; t-температура суміші; та - температура холодної води на вході в теплообмінник.
Вважаючи, що регульованим параметром є температура суміші t, а регулювання здійснюватися за рахунок зміни витрати пари Gi, з рівняння (3.9) отримаємо динамічне рівняння
Аналогічним чином можна отримати динамічне рівняння всієї системи автоматичного регулювання температури в змішувальному теплообміннику. У такому рівнянні регульованим параметром є температура суміші t, але вхідним параметром буде не витрата пари Gi, а переміщення hзатвора клапана.
Динамічне рівняння автоматичного регулятора тиску газу
Схема автоматичного регулятора тиску наведено на рис. 3.2. Регулятор забезпечує підтримання заданого тиску Ра в газгольдер або будь-якому іншому об'єкті.
При тиску в газгольдері, що дорівнює заданому 0 ,сила тиску Fна мембрану 1 врівноважується протидією пружини 2, при цьому шток клапана залишається нерухомим. При підвищенні тиску під дією будь-яких причин шток клапана опуститься, клапан відкриється, випустивши надлишки газу в магістраль, тиск р 0 відновиться.
Якщо регулятор встановлюється на об'єкт з іншим тиском р або в цьому ж газгольдері потрібно змінити налаштування на інший тиск р 0 "(або р 0 "), то налаштування регулятора на інший тиск здійснюється підтискною гайкою 3. При налаштуванні на більший тиск підтискну гайку переміщують вгору. У цьому випадку мембрана під впливом додаткового зусилля пружини також переміститься нагору, і клапан прикриється. Зменшення пропускної спроможності клапана призведе до підвищення тиску. При налаштуванні на менший тиск підтискну гайку переміщують донизу. У цьому випадку встановиться новий режим із меншим тиском.
Отримаємо динамічне рівняння регулятора, що характеризує зміну часу переміщення біля штока клапана залежно від зміни тиску р. Для цього розглянемо умову рівноваги рухомих деталей регулятора
Тут F n – сила пружності пружини; F u – сила інерції рухомих деталей; F m – сила тертя рухливих деталей про нерухомі.
величини, що входять до рівняння (3.11), визначається виразами
