Станислав Горобченко - Курс «Регулирующая арматура в системах автоматизации»

Прямое согласование – когда изменение одного параметра требует пропорционального изменения другого.

Обратное согласование – изменение одного параметра требует нелинейного изменения другого.

Однородное согласование – согласуются однотипные параметры, например, давление – давление, расход-расход.

Неоднородное согласование – согласование разнотипных параметров. Пример: Расход воды – расход пара. Расход воды – температура пара.

Внутреннее согласование – согласование параметров с надсистемой, т.е. с теми параметрами участка технологической схемы, куда входит контур регулирования. Пример. Выбор компонентов контура по долговечности всей системы в целом для обеспечения одновременного выхода на ТО (техобслуживание).

Внешнее согласование – согласование параметров системы с внешней средой. Пример. Учет особенностей протекания массы, общей вибрации по трубопроводу, условий эксплуатации и загрязненности среды сернистыми соединениями.

Непосредственное согласование – согласуются контуры регулирования, связанные между собой. Например, контур разбавительной воды, контур датчика концентрации после машинного бассейна.

Если сначала это было принудительное согласование, то в дальнейшем – это согласование с помощью специально вводимых согласующих звеньев и, наконец, – самосогласование – согласование за счет того, что системы могут работать в одном режиме.

Начав с одного функционального центра – контура регулирования веса м 2, клапаны точного регулирования начинают свое триумфальное шествие по всей технологической системе.

Согласование по ритму технологического процесса

Для согласования работы схемы в целом, контуры должны согласовать свою ритмику, все контуры должны соответствовать ритму и темпу обслуживаемого технологического процесса.

Пример. Подача воды на разбавление должна соответствовать подаче массы с определенной концентрацией.

Одновременно для других случаев потребовалось и рассогласование.

Пример. Изменение строительной длины регулирующего клапана в трубопроводе позволяет отстроить амплитуду его собственных колебаний (виброактивность) от амплитуды колебаний трубопровода и пульсаций массы, тем самым расстроить возможный вход в резонанс.

Динамическое согласование.

Пример. Определение концентрации в одном контуре позволяет прогнозировать подачу разбавляющей воды в другом контуре.

Самосогласование.

Часто контуры настраиваются на один режим в результате слабых управляющих воздействий, что в целом повышает стабильность регулирования и технологического процесса.

Согласование по структуре контуров регулирования в технологических схемах.

Контуры в системах должны быть согласованы.

Пример. Неудачи с продвижением сложного контура регулирования веса м 2для небольших предприятий связана, в т.ч. и с тем, что такой контур не поддерживается другими контурами, которые должны обеспечивать его работу. Системы с резко отличающимся уровнем сложности плохо взаимодействуют между собой.

Далее, если на первом этапе развивается установка согласующих промежуточных контуров, то далее они все больше исключаются. Они поглощаются как узлами оборудования, входя в них в качестве подсистемы регулирования, так и заменяются совсем.

Пример: регулирующие клапаны в составе установки РОУ в настоящее время заменяются одним специализированным контуром РОУ.

Стандартизация элементарных частей контура.

Это стандартизация датчиков, протоколов, типов кабелей, типов алгоритмов и регулирующих клапанов.

Пример. В простой котельной уровень унификации исполнения узлов регулирования по схемному решению может достигать 40-60%.

Общее направление развития – от использования однотипных контуров к переходу к модульным конструкциям.

Пример. Современные участки трубопровода для установки регулирующих клапанов стандартизированы. Их легко выбрать по таблицам.

Рассогласование.

Также важно отметить, что одновременно в связи с различными условиями работы контуры будут дифференцироваться. Они стремятся стать оптимальными для обслуживания технологического процесса по различным параметрам (концентрация, давление, температура, состав, скорость обработки информации). Так выделяются специализированные и критические контуры регулирования.

Динамическое согласование.

Переход к динамическому согласованию различных контуров регулирования.

Пример. Барабанный сгуститель зависит от согласованной работы до 6 контуров регулирования одновременно. Такие же требования налагаются и на напорную сортировку (не менее 3-5 контуров регулирования) и вихревой очиститель (не менее 3-х контуров и специализированный контур отвода отходов).

Наиболее эффективны решения, в которых происходит самосогласование контуров. В этом случае необходимо применять как математические модели, так и физико-химические эффекты.

Пример. Прогнозирующий алгоритм при регулировании веса м 2позволяет устранить перерегулирование.

Пример. Обеспечение работы клапана в кавитационной области позволяет избежать гидравлического удара.

Пример. Для обеспечения регулирования воды в небольших отводах гидравлической схемы при значительном изменении расхода в главном трубопроводе, они могут быть расположены под таким углом, и вход в ответвления может быть выполнен так, что создаются завихрения и турбуленции. Они ограничивают приток жидкости. Создается автоколебательный режим, также ограничивающий приток жидкости.

Согласование по потоку

Технологическая схема работает по принципу согласования и неразрывности потока по уравнению материального баланса. Контуры также должны отвечать этому требованию по пропускной характеристике, входным и выходным сигналам, быстродействию, отсутствию шумов, помех и колебательности.

Согласование по потоку будет выглядеть как настройка контуров регулирования на передачу потока от одного участка к другому с минимальным нарастанием погрешности и отклонений от основного номинального значения.

Согласование по надежности

Используются принципы равнонадежности основных стандартизированных контуров. Далее вводятся специальные элементы контроля за надежностью (концевые выключатели), устройства с пониженной надежностью (работа в кавитационной области во избежание гидравлического удара), установка специальных бустерных устройств с целью обеспечения быстрого открытия-закрытия устройства; самодиагностики (самодиагностика клапанов в пределах контура для выявления вероятности залипания и несрабатывания в аварийных клапанах, самодиагностика для выявления накопления скрытых неисправностей с целью повышения длительной эксплуатационной надежности.