Система автоматического регулирования расхода полурегенерированного этаноламина подаваемого в среднюю часть колонны абсорбера СО1

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ФГОУ  СПО «Астраханский государственный  политехнический колледж» 
 
 
 

Отделение «Автоматизация процессов

и экологическая  безопасность» 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

По дисциплине «Автоматическое управление»

Система автоматического регулирования  расхода полурегенерированного этаноламина подаваемого в среднюю часть колонны абсорбера СО1.

КР 220301 - № 17537 – АУ – 2011 
 
 
 

Разработал:

студент гр. АТП - 420

Черняев Дмитрий

Проверил:

Преподаватель

Гришанов  Д. В. 
 
 
 
 

Астрахань 2011

Оглавление

1.Описание технологического процесса 4

2. Описание функциональных элементов передаточными функциями 7

2.1 Электрический двигатель постоянного тока независимого возбуждения. 7

2.2  Тиристорный регулятор мощности. 9

2.3. Усилитель 9

2.4. Регулирующий клапан 10

2.5. Датчик расхода 10

3.Определение передаточной функции. 11

4. Построение, запуск и анализ модели САР 13

4.1 Построение модели САР состоит из нескольких этапов. 13

4.2.Оценка устойчивости и стабилизация разомкнутой САР. Параметрическая оптимизация САР 16

5. Структурно-параметрическая оптимизации САР 19

Заключение 24

Список литературы 25 

 

Введение

      Цель  данного курсового проекта оптимизировать типичную линейную систему автоматического  регулирования с использованием программного пакета моделирования  систем VisSim.

Автоматические  системы при нормальной эксплуатации должны поддерживать определенный режим  работы объекта регулирования при  действии на него многих факторов. Такое  поведение может быть достигнуто лишь в системах автоматического  регулирования, обладающих устойчивостью  по отношению к этим воздействиям. Устойчивость системы означает, что  малое изменение входного сигнала  или какого-нибудь возмущения, начальных  условий или параметров не приведут к значительным отклонениям выходного  сигнала. Это определение раскрывает физический смысл понятия устойчивости. 

Задачи работы:

• анализ задания и исходных данных;
• описание принципа действия САР;
• построение структурно-аналитической модели САР;
• оценка устойчивости и стабилизация САР;
• оптимизация модели;
• оценка качества модели.

 

1.Описание технологического процесса

 

    Рисунок1. – Технологическая схема регулируемой системы 

    Подача  частично pегенеpиpованного амина в абсоpбеp осуществляется двумя вводами 12" на таpелку 22 насосами РО2А/В чеpез клапан-pегулятоp 72FRC003, установленный на линии нагнетания насоса РО2А/В.

    В данной работе рассматривается управление расхода полурегенерированного этаноламина по отклонению относительно расхода газа. В качестве датчика расхода полурегенерированного этаноламина принимаем датчик магнитоиндукционный НОРД-И2У.

     Предназначен для измерения объемного количества жидкости нейтральных к сталям 20Х13 и 12Х18Н10Т.

     Область применения: технологические установки нефтегазодобывающих и нефтегазоперерабатывающих предприятий. Счетчики, в зависимости от диаметра условного прохода и условного давления имеют различные исполнения. 

     Состав:

1. преобразователь турбинный;
2. блок обработки данных «VEGA-03» или блок электронный  НОРД-Э3М (V исполнения);
3. магнитоиндукционный датчик НОРД-И2У-02 или НОРД-И2У-04.

     Исполнение  составных частей в зависимости  от воздействия окружающей среды:

1. преобразователя турбинного – защищенное от агрессивной среды;
2. блока обработки данных «VEGA-03» и блока электронного НОРД-Э3М обыкновенное;
3. датчиков магнитоиндукционных – взрывозащищенное, вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка», маркировка по взрывозащите 1ExdIIBT4.

 

Регулятор расхода этаноламина представляет собой регулирующий клапан с исполнительным электрическим однооборотным механизмом (МЭО).

     Механизм  исполнительный электрический однооборотный  постоянной скорости предназначен для  перемещения регулирующего органа в системе автоматического регулирования  технологическим процессом в  соответствии с командными сигналами  автоматических регулирующих и управляющих  устройств. Механизмы выполнены  в исполнении V категории размещения и предназначены для работы в  следующих условиях:

1. температура окружающего воздуха от - 30 до + 50 ˚С;
2. относительная влажность окружающего воздуха до 85 % при температуре 35 ˚С и более низких температурах без конденсации влаги;
3. вибрация в диапазоне частот от 10 до 150 Гц с амплитудой 0,075 мм для частот до 57-62 Гц и ускорением 9,8 мм/с² для частот свыше 62 Гц;
4. наличие пыли и брызг воды;
5. отсутствие прямого воздействия солнечной радиации и атмосферных осадков.

  Тиристорный регулятор мощности в данной системе служит для подачи усиленного управляющего воздействия на вход объекта управления (МЭО). ТРМ усиливает поступающий на его вход маломощный информационный сигнал U_у, в итоге на его выходе формируется сигнал U_д(t), впоследствии поступающий на вход двигателя.

    

Рисунок 2. – Функциональная схема САР

 

2. Описание функциональных элементов  передаточными функциями

2.1 Электрический двигатель постоянного  тока независимого возбуждения.

Таблица 1- Характеристики двигателя

 

       Управление  двигателем осуществляется изменением его напряжения питания  . Для электрической цепи двигателя, используя законы электротехники, можно записать

        ,                                                                                

где - Э. Д. С. самоиндукции обмотки якоря двигателя; - падение напряжения на сопротивлении обмотки якоря; - генераторная Э. Д. С. обмотки якоря.

       После подстановки значений Э. Д. С. в исходное уравнение получим

                                                          

где , - индуктивность и сопротивление цепи якоря; - ток в цепи якоря; - электрическая постоянная двигателя; - угловая скорость вала; - напряжение двигателя.

       Механическое  движение якоря двигателя без  учёта момента сопротивления, вызванного силами трения и нагрузкой на вал, можно описать уравнением

                                                                                  

где J – момент инерции якоря двигателя; - электромеханическая постоянная двигателя.

       В результате совместного рассмотрения записанных уравнений получим для  двигателя исходную систему уравнений  в следующем виде:

                                                     

       Преобразуем полученную систему уравнений в  дифференциальное уравнение, связывающее  и :

                                        

или

                                    

       После преобразования к операторной форме  записи получаем

                                                  

где

        - электрическая постоянная времени двигателя;

        - механическая постоянная времени двигателя;

        - коэффициент передачи двигателя.

       На  основании полученного дифференциального  уравнения находим передаточную функцию двигателя:

        .                                                      

       Таким образом, двигатель является колебательным  звеном.

       При выполнении исследований передаточная функция записывается в конкретном числовом виде путём подстановки  вместо величин  , , их вычисленных значений. При этом

                                            

где М_ном, P_ном – номинальные момент и мощность двигателя; , - номинальные угловая скорость и частота вращения вала двигателя; I_ном – ток якоря в номинальном режиме.

2.2  Тиристорный регулятор мощности.