Розрахунок автоматизованої системи управління температурою в тунельній печі

До недоліків двофазних двигунів в порівнянні з двигунами постійного струму відносять більший питомий об'єм на одиницю потужності і малий ККД. Проте простота їх конструкції забезпечує високу надійність в експлуатації.

Асинхронні двигуни потужністю до 600 Вт найчастіше живляться від однофазної мережі з фазозсувним конденсатором. При включенні трифазного двигуна в однофазну мережу можливі різні схеми включення.

Трифазні асинхронні двигуни.

Виконавчі двигуни змінного струму потужністю понад 500 Вт, як правило, трифазні і живляться від трифазної мережі через управляючі пристрої. Енергетичні і регулювальні властивості асинхронних двигунів изначаються електромагнітним обетовим моментом, і статичними характеристиками.

Виконавчі двигуни як об'єкти автоматичного управління.

Автоматичні системи з виконавчими електричними двигунами, як правило, розраховують на основі спрощених передавальних функцій, які визначають з інтегро-дифференційних рівнянь, що описують поведінку виконавчих двигунів в перехідних процесах. Проте вони дають можливість аналізувати стійкість і динамічні характеристики систем електроавтоматики з виконавчими двигунами в лінійному наближенні при малих відхиленнях координат щодо сталих значень.

Основними показниками виконавчих механізмів з постійною швидкістю переміщення виконавського органу, які необхідно враховувати при їх виборі, є:

а) максимальне середньодобове число включення в 1 год.;

б) момент на валу виконавчого двигуна;

в) потужність електродвигуна;

г) оптимальне передавальне відношення редуктора;

д) швидкість переміщення регулюючого органу.

Регулюючі органи.

Як регулюючі органи використовуються різні заслінки, засувки, клапани, крани, ножі тарілчастих живильників і тому подібне

Кінець кінцем, регулюючий орган змінює прохідний перетин (отвір) або опір на шляху проходження речовини або енергії в об'єкт управління. До основних характеристик регулюючих органів відносяться - переміщаюче зусилля, діапазон регулювання, витратна характеристика.

Витратною характеристикою називається залежність між зміною положення регулюючого органу у відсотках і витратою речовини, що подається в об'єкт. Витрата речовини, проте, залежить не тільки від положення регулюючого органу, але і від властивостей речовини, що подається, його щільності, в'язкості, від умов роботи регулюючого органу, зокрема натиску, опору середовища, перепаду тиску на регулюючому органі.

Витратні характеристики можуть бути лінійними і нелінійними. Найбільш переважна лінійна залежність між витратою, компоненту, що подається в об'єкт, і положенням регулюючого органу.

Якщо простим зчленуванням ВМ з РО не вдається добитися лінійності, то використовуються нелінійні зв'язки (зчленування) за допомогою профільованих кулачків і тяги для надання характеристики бажаної форми.

Найбільш простим видом РО є регулюючі крани, використовувані при управлінні витратою потоків води, а також в'язких і агресивних рідин.

Послідовність розрахунку гідравлічних виконавчих пристроїв.

Початковими даними для розрахунку є:

а) задане корисне навантаження Т на штоку поршня при робочому ході (вправо); при холостому ході навантаження відсутнє;

б) задана швидкість робочого ходу поршня Vп.

Порядок розрахунку.

1. Визначаємо робочий тиск приводу з нормалізованого ряду тиску (ГОСТ 356-59) Р, керуючись технологічними умовами, конструктивними особливостями машини, наявністю гідроапаратури.

2. Розраховуємо діаметр циліндра Д₀ з умови:

враховуючи, що до 20% (0,2) потужності насосної станції витрачається на подолання опорів в гідравлічних магістралях і апаратури приводу, що управляє, на тертя у виконавчому механізмі і ущільненнях штока і поршня гідроциліндра:

3. Вибір основних параметрів гідроциліндрів, зокрема діаметрів поршнів і штоків, регламентується ГОСТ 6340-64. Тому отриманий діаметр Д₀ слід округляти до найближчого стандартного значення (округлення проводиться, як правило, у бік збільшення) .

Діаметр штока d_швизначається зазвичай з умови:

.

Отримані d_ш також округляють до найближчого великого по ГОСТ 6540-64 d_ш.

4. Визначення раціонального діаметру трубопроводів гідроприводу d проводиться після підрахунку витрати Q_масла, необхідної для забезпечення заданої швидкості поршня циліндрів діаметром :

.

5. Швидкість перебігу рідини, що рекомендується, в трубопроводах при робочому тиску від 25 * 10⁵ Н/м² до 100 * 10⁵ Н/м²складає 3 - 6 м/сек, зростаючи із збільшенням тиску. Приймаючи цю швидкість в приводі машини Vр, визначуваний внутрішній діаметр трубопроводу з рівності:

,

звідки

.

6. Отриманий діаметр також округляють до найближчого великого по ГОСТ 355-67 d*.

7. По отриманих орієнтовних розрахунках для монтажу системи вибирають по ГОСТ 8734-58 труб певного матеріалу, зовнішнього діаметру і товщини стінки, розраховані на експлуатацію при вибраному робочому тиску Р або нижче.

8. При виборі апаратури керуються допустимим тиском Р і витратою Q, які рекомендує завод - виготовник для кожного апарату. Вибирають найменування і типорозміри насосу, запобіжного клапана, фільтру, золотника, дроселя і зворотного клапана.

9. У відповідальних випадках після орієнтовного розрахунку необхідно провести перевірочні розрахунок приводу з метою визначення всіх втрат і провести коректування параметрів, які були отримані при орієнтовному розрахунку.

Послідовність розрахунку пневматичних виконавчих пристроїв.

Розрахунок параметрів і підбір апаратури пневмопривода (рис.17.) проводиться з наступних заданих умов:

а) корисне навантаження Т на штоку поршня при робочому ході (вправо); при холостому ході навантаження відсутнє;

б) стала швидкість руху поршня Vп.

Порядок розрахунку.

Рис. 17. Структурна схема пневмопривода:

1) Золотник; 2) Зворотні клапани; 3) Дроселі; 4) Пневмоциліндр.

1. Діаметр циліндра Д₀ розраховується з умови:

,

звідки

,

де Р₁ і Р₂- абсолютний тиск відповідно в лівій і правій порожнинах циліндра, Д₀- діаметр циліндра; k - коефіцієнт, що враховує втрати на тертя в циліндрі.

Площа штока з причини її незначної величини в порівнянні з площею поршня не враховується при розрахунку пневмопривода.

Тиск Р₁ при достатньо великих прохідних перетинах трубопроводу можна вважати за рівний тиску Рс повітря в мережі.

Абсолютний тиск у вихідній порожнині циліндра рекомендується не менше 2 * 105 Н/м². Якщо до рівномірності швидкості руху поршня (особливо при змінного під час руху навантаження Т) пред'являються підвищені вимоги або вихлопна магістраль має великий опір, воно має бути збільшене.

Значення коефіцієнта k коливається в межах 1,15 ? 1.3 залежно від навантаження, зростаючи з її зменшенням.

2. Вибір основних параметрів пневмоприводов, зокрема діаметрів поршнів і штоків, регламентується ГОСТ 6540-64. Тому отриманий діаметр Д₀, слід округляти до найближчого великого стандартного значення .

3. Діаметр штока d_швибирають зазвичай з умови:

.

Отриманий діаметр d_шокругляють до найближчого більшого поГОСТ 6540-64.

4. Швидкість руху повітря, що рекомендується, в трубопроводах пневматичних приводів лінійно залежить від тиску. При Р = 1 * 10⁵ Н/м²вона не повинна перевищувати 40м/сек. При Р = 10 * 10⁵ Н/м²- її величина, що рекомендується, - не більше 16 м/сек. Значення допустимої швидкості V_доп. при проміжних значеннях легко знайти за допомогою інтерполяції. Маючи це зважаючи на, з умови

можна знайти внутрішній діаметр d повітря трубопроводу, що підводить до циліндра:

.

Отриманий діаметр трубопроводу округляють до найближчого більшого значення по ГОСТ 35567 і отримують d*.

5. Підбір апаратури здійснюється по тиску і витраті аналогічно підбору апаратури в гідроприводі.

Висновки

На цегляному заводі застосовується технологія пластичного формування, по якій виготовляють цеглу згідно ГОСТ 530-95.

Як АСР я вибрав систему регулювання температури в тунельній печі, в зоні випалення керамічної цегли. В результаті виконаної роботи я вибрав конкретні технічні засоби автоматизації, привів послідовності розрахунку електричних, гідравлічних і пневматичних виконавчих пристроїв. Засвоїв принципи розрахунку автоматизованої системи управління.

Таким чином, представив автоматизовану систему контролю технологічного процесу на сучасних цегляних заводах.

Дана автоматизована система керування технологічним процесом в тунельній печі не повністю автоматизована, оскільки охоплює тільки зону випалювання цегли. Шляхом віришення цієї проболеми я вбачаю в автоматизації інших зон печі, що потребує додаткових розробок.

Библиографічний список

1 С.Ж. Сайбулатов. “Производство керамического кирпича”. Москва. Стройиздат 1989.

2 В.С. Щербаков, А.А. Руппель, В.А. Глушец “Основы моделирования систем автоматического регулирования и электротехнических систем в среде MATLAB и Simulink”. Учебное пособие. Москва. 2003.

3 Коновалов Л.И., Петелин Д.П. Элементы и системы электроавтоматики. М., 1980. - 216 с.

4 Приборы и средства автоматизации. Каталог 1.1 Приборы для измерения и регулирования температуры. Часть I-II. АО (“Информприбор”).

5 http://www.owen.ru

Размещено на Allbest