РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАЧИ ТОЧНОСТИ КОНТУРОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ЦБП

Уравнения материального баланса, как основные расчетные характеристики технологического процесса, не учитывают погрешностей регулирования процесса, взаимного влияния сопряженных контуров, накопления ошибки и др. В то же время эти погрешности влияют на точность процесса, качество конечного и промежуточных продуктов, затраты энергии, трудности с компенсацией погрешностей средствами системы автоматизации. В точных процессах и критических контурах регулирования эти проблемы могут оказаться весьма существенными. В целом можно сказать, что нестабильность процесса может снизить показатели совершенства технологического процесса или производительности до 10%.

В то же время технологический регламент, рассчитываемый по условиям материального баланса, задает, как правило, значительно больший возможный допуск на процесс, чтобы поле рассеяния параметров оказалось внутри допуска. Но именно благодаря этому создается возможность оптимизации.

Учитывая многообразие связей между параметрами в ходе реализации технологического процесса, статистические выходные характеристики могут подсказать и наличие неучтенных факторов. А после анализа таких параметров можно будет задавать такой параметр, и установить измерительный контур регулирования для осуществления этого параметра. Так, вместе с уравнениями материального баланса желательно учитывать и погрешности параметров технологического процесса, например, от колебаний давления, уровня вакуума, концентрации, пульсаций расхода на сами показатели материального баланса. Трудности состоят в том, что иногда параметры и выходные характеристики формируются в ходе технологического процесса и не могут быть проконтролированы и заданы изначально. Сюда же относится и проблема нелинейности исходных зависимостей, что может обусловить недопустимость их линеаризации.

В целом, задача расчета погрешностей контуров регулирования сводится к следующей схеме:

  • 1. Аудит технологической схемы, сбор расчетных данных по процессу и расчет погрешностей по контурам регулирования. При наличии устоявшейся технологической схемы и вышедшего на режим технологического процесса снятие при помощи программы FieldCare показателей процесса и «алмазной» диаграммы. Установление трендов процесса.
  • 2. Анализ технологической схемы с учетом данных п.1. Анализ, расчет и прогнозирование погрешностей элементов входной и выходной информации, характеристики их распределений и зависимостей между ними. Выделение быстродействующих возмущений, например, колебаний параметров процесса и медленно действующих факторов (зарастание, износ и др.) Расчет точности технологического процесса на различных этапах жизни контура регулирования. Расчет точности контура регулирования при различной заданной производительности и др. Расчет точности как по одному доминирующему фактору, так и по нескольким.
  • 3. Совершенствование технологической схемы на основе расчета погрешностей по процессу и накопления критических ошибок в процессе. Выделение критических контуров регулирования. Замена клапанов на более совершенные, с учетом анализа и синтеза точности.

Примером может стать расчет в программе Nelprof клапана веса м2. Так, задавая основную среду, входные параметры, и рассчитывая процесс при минимальных отклонениях концентрации, можно получить весьма существенные отклонения в весе м2 на конце бумагоделательной машины. Пример расчета по отклонениям процесса регулирования веса м2 при помощи клапана NelesACE приведен ниже:

Пример.

На сегодняшний день приборы измерения веса м2 бумаги обладают чувствительностью +-0,2%. Для выбора клапана необходим ряд данных с бумагоделательной машины: производительность, вес м2, размер привода, скорость машины, концентрация массы, линия подачи сырья, падение давления и, конечно, сорт бумаги. По программе Nelprof, разработанной компанией Metso Automation, рассчитывается клапан, оптимально подходящий для данных условий. Пример в табл. 1-3 демонстрирует выбор клапана R-серии DN200. Случай 1 дает положение клапана при данных параметрах процесса. Случаи 2 и 3 показывают изменения скорости потока, вызванные изменением положения открытия клапана: 1 шаг для случая 2 и шага для случая 3. Отметим, что клапан nelesACE позволяет регулировать с точностью до +-0,014% около точки установки посредством полных шагов (импульсов) и до +- 0,007% полушагами. Таким образом, точность регулирования может быть повышена как минимум в 30 раз по отношению к первоначально заданной погрешности регулирования.

Табл .1

Данные о процессе

Труба

Диаметр входа Диаметр выхода

DN250

DN250

Среда

Характер

Описание

Концентрация

Критическое давление

Целлюлоза

Механическая целлюлоза 2,80 220Бар

Табл. 2

Характеристика процесса

Номер случая

1

2

3

Расход грм

800,00

800,88

800,44

Температура на входе иС

50U20

50U20

50U20

Давление, бар

1,8025,500

1,8025,500

1,8025,500

Давление пара, бар

0,1161,693

0,1161,693

0,116 1,693

Перепад давления, бар

0,3455,000

0,3455,000

0,3455,000

Расчетные параметры работы

Табл. 3

№ случая

1

2

3

Пропускная способность, FpCv

374,97

375,39

375,18

Процент от полного перемещения, %

56,76

56,79

56,77

Открытие в град

56,51

56,54

56,63

Уровень шума, дБ

51,7

51,7

51,7

Скорость потока на входе, мсек

1,535,106

1,565.112

1,555.109

Конечное падение давления, бар

1,2317,85

1,2317,85

1,2317,85

Тем не менее, факторы, которые необходимо учесть, весьма многообразны. Это:

- Количество и возможность связи между входными и выходными характеристиками и степень определенности задачи. В этом случае выделяют доминирующие факторы и шум.

  • - Случайность и неслучайность изменения функциональных и выходных характеристик и возможность задания математического аппарата. Примером может стать расчет для устранения перерегулирования в клапане веса м2 при переходе с одного сорта бумаги на другой.
  • - Параллельность и последовательность процесса. Результатом выделения последовательных связей может стать расчет погрешности, проходящей через все узлы сопряженных «танцующих» контуров регулирования. Для параллельно соединенных элементов - амплитудное накопление погрешности при сложении пульсаций характеристик каждого из них.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >