Система автоматического управления сау вентиляторных установок
Система автоматического управления сау вентиляторных установок
Газоперекачивающий агрегат (ГПА) предназначен для компримирования природного газа.
ГПА, в общем случае, состоит из следующих технологических узлов, управление которыми осуществляется САУ:
- газотурбинный двигатель стационарного, авиационного и судового типов;
- центробежный газовый компрессор;
- система подачи топлива в газотурбинный двигатель, с запорной и регулирующей арматурой;
- система смазки ГПА;
- система уплотнения центробежного газового компрессора;
- дополнительно в состав ГПА могут входить следующие объекты управления:
- модульные аппараты воздушного охлаждения (АВО) газа;
- утилизатор тепла;
- блок подготовки топливного газа;
- система магнитного подвеса подшипников;
- системы автономного обогрева ГПА.
При автоматизации ГПА в части автоматического регулирования решены следующие специализированные задачи:
Для решения специализированных задач в «Система Комплекс» разработаны изобретения в области регулирования, защищенные патентами.
«Ноу-хау» заключается в том, что для большей эффективности функционирования контуров ограничения параметров в них применены так называемые «автоматические задатчики». Контур ограничения параметров регулирования вступает в работу не при достижении регулируемым параметром значения своего технологического ограничения, а при приближении параметра к значению ограничения с определенной скоростью. Это позволяет при мощных возмущающих воздействиях упреждающим вступлением в действие контура ограничения существенно уменьшить величину динамических забросов параметров в зону опасных значений, что особенно важно при реализации контуров топливного и противопомпажного регулирования.
Применение названных алгоритмических автоматических задатчиков в САУ ГПА позволяет без каких-либо опасений устанавливать ограничения важнейших параметров в непосредственной близости от их предельных значений. Так, например, при реализации функции стабилизации основных параметров ГПА (давление, расход или степень сжатия на выходе ГПА), их значения устанавливаются близкими к предельным, что позволяет увеличить производительность ГПА. Кроме этого, регулирование температуры продуктов сгорания двигателей на значениях близких к предельным дает возможность увеличить мощность двигателей без изменений их ресурсных показателей.
Существенной отличительной особенностью противопомпажного регулятора является наличие в нем алгоритма, изменяющего значение коэффициента усиления пропорциональной части регулятора в зависимости от знака управляющего воздействия (несимметричность регулятора). Указанная несимметричность позволяет при высокой скорости приближения рабочей точки компрессора (нагнетателя) к границе помпажа достичь большей эффективности и энергичности открытия противопомпажного клапана (ППК), чем в симметричных регуляторах, и тем самым защитить компрессор от помпажа. Для достижения высокой производительности компрессора технологический режим ведется так, чтобы рабочая точка компрессора находилась на минимальном расстоянии от линии помпажа.
Кроме описанных алгоритмов, ориентированных на улучшение динамических характеристик контура противопомпажного регулирования, алгоритмическое обеспечение САУ ГПА включает уникальный алгоритм «сигнализатор помпажа». В указанном сигнализаторе помпажа, в отличие от сигнализаторов помпажа сравниваемых систем, имеются два независимых канала, в каждом из которых осуществляется контроль знака и величины одного из параметров, определяемых в зависимости от особенностей эксплуатации того или иного компрессора — частоты вращения ротора компрессора, перепада давления на конфузоре, давления нагнетания, мощности на валу компрессора. При превышении текущего значения производной заданной величины срабатывает первый канал. При срабатывании через заданное время и второго канала на выходе сигнализатора помпажа формируется дискретный сигнал помпажа, обеспечивающий экстренное открытие противопомпажного клапана. Наличие такого сигнализатора помпажа позволяет обеспечить высокоэффективную защиту без ложного диагностирования, так как при анализе ситуации учитываются не только газодинамические характеристики того или иного компрессора, но и особенности его эксплуатации.
Как осуществляется автоматизация систем вентиляции
Автоматические устройства контроля за работой вентиляционной системы предназначены для поддержания комфортных условий в производственных и жилых помещениях.
Современные системы – это комплекс автоматического управления микроклиматом помещения. Для поддержки слаженной работы всех механизмов и устройств, разработчики устанавливают сложную аппаратуру с различными датчиками и реле. Только такое обустройство щита автоматики позволяет корректировать действие всей системы вентиляции.
Шкаф управления вентиляцией
Автоматизация систем вентиляции монтируется для решения проблем при использовании вентиляционного оборудования и механизмов.
Основные задачи, выполняемые автоматикой вентиляции
При возникновении некоторых неисправностей, происходит срабатывание автоматического управления вытяжки, обеспечивается высокая безопасность:
- Решение задач по управлению и мониторингу нормальной работы схемы. Должен устанавливаться сигнализатор аварии, опасных режимах эксплуатации оборудования. Новые разработки позволяют управлять работой схемы удаленно. Оператор наблюдает за функционированием устройства, может вносить коррективы, устанавливать оптимальные режимы.
- Произведение индивидуального анализа и мониторинга работы каждого отдельного механизма и общей деятельности схемы вентиляции. Датчики устройства доставляют информацию, автоматика производит исследование ситуации и вносит корректировки в работу вентиляционного оборудования. В случае аварии, подается сигнал на кнопку пуска для выключения оборудования.
- Осуществляет защиту клапанов и водяного контура нагрева от низких температур, не позволяет опускаться температуре до критического уровня.
- Обеспечивает возможность управления процессом вентилирования помещения, переключая режимы эксплуатации оборудования. При перепадах нагрузки, температуры в помещении – система управления способна понижать скорость вращения вентиляторов, полностью выключать оборудование и поддерживать комфортные условия в обслуживаемом помещении.
- В случае короткого замыкания и других аварийных ситуаций, производит блокировку механизмов, для исключения пожара и поражения людей током.
Важно. В организации безопасной работы вентиляционной системы автоматика выполняет главную роль – позволяет проводить управление процессом без участия человека, экономя при этом значительные средства.
Сложность выполняемой работы зависит от укомплектованности щита автоматического устройства.
Оборудование для системы автоматического управления вентиляцией
Выпускается ряд типов приборов, устройств и датчиков для создания автоматики управления вентиляцией. Для управления отдельным процессом, предназначены механизмы контроля. Но устройства не только контролируют весь процесс, но и управляют эксплуатацией одного участка схемы.
Автоматизированная система управления приточной вентиляцией
Поэтому, в состав автоматики входят десятки различных реле, датчиков и других приборов.
Важно. Как правило, для обслуживания вентиляции используются электронные приборы. Но для контроля над температурой нагрева или охлаждения воздуха устанавливают механический узел обвязки.
В состав автоматического устройства управления системой вентиляции, обязательно входят следующие приборы:
- регулятор температуры воздушных масс;
- прибор регулировки величины оборотов вентилятора;
- в узле обвязки устанавливается датчик нагрева воды и воздуха;
- привод управления запорным клапаном.
Но данные приборы производят локальное регулирование работы системы или делают замеры. Контроль и определение общего уровня безопасности, всего цикла работы вентиляционной системы, осуществляется с помощью шкафа центрального управления устройства вентиляции.
Сложность системы можно понять, ознакомившись с полным списком оборудования данного устройства. Количество определенных датчиков или реле может быть значительным, а некоторые приборы представлены в единственном числе. Рассмотрим устройство некоторых щитов автоматического управления.
Устройство вентиляционной щитовой для системы с установкой электрического калорифера
Щит управления приточной вентиляцией с электрическим калорифером
Для обустройства данной щитовой используются следующие составляющие автоматики:
- регулятор установки температурного режима (одним из лучших вариантов будет использование шведских деталей компании Regin);
- группа управления вентиляторами приточной, вытяжной системы. Лучшим вариантом является установка приборов, осуществляющих ступенчатую или плавную регулировку;
- индикаторы использования вентиляционной установки;
- группа приборов для поддержания номинальной температуры в помещении;
- выключение подачи электричества на калорифер, при отключении приточных вентиляторов;
- группа приборов для отключения, индикации загрязнения воздушных фильтров;
- устройство защитного отключения при перегреве системы;
- система автоматического выключения при пиковых токах короткого замыкания, значительных перегрузках.
Щитовая для обслуживания автоматики с водяными калориферами
Автоматика приточной вентиляции призвана обеспечивать безопасность при эксплуатации приборов подогрева воздуха, вентиляции помещения. Основной прибор щита – это контроллер AQUA шведского производства. Остальные составляющие устанавливают для решения следующих вопросов:
- производят управление вентиляторными устройствами;
- поддерживают заданную температуру воздушных масс;
- переключают режимы эксплуатации;
- управляют приводами клапанов с возвратными пружинами, обеспечивающими закрытие воздухозаборными клапанами, в случае выключения вентиляторных установок, коротком замыкании фазы на корпус;
- управляют работой насоса циркуляции воды в калорифере, устанавливаемом в узле обвязки;
- осуществляют контролирование за температурой воды в обратной магистрали при разных режимах работы, при выключении калорифера;
- выключают подачу энергии при загрязнении воздушного фильтра.
Автоматизация вентиляции позволяет решать сложные задачи в любых условиях и при различных режимах эксплуатации оборудования. Каждая схема вентилирования воздуха монтируется с автоматической системой управления процессом.
В заключение, отметим основные моменты, на которые следует обращать пристальное внимание при покупке приборов оснащения щита автоматического управления устройством вентилирования зданий.
Основной критерий выбора – это надежность комплектующих. Обязательно попросите у менеджера сертификат качества данных приборов, а также гарантии компании изготовителя щитов вентиляции и каждой отдельной детали. Обращайте внимание на наличие производственной базы для выполнения ремонта, гарантийного сервисного обслуживания вентиляционного оборудования, схемы автоматического управления процессом.
Каждый прибор должен иметь паспорт, инструкцию, схему подключения. Сегодня на рынке вентиляционного оборудования, различные производители предлагают разнообразный ассортимент комплектующих и схем устройств щитов вентиляции. Сделав правильный выбор, качественно выполнив монтаж автоматических шкафов, вы получаете надежное, безопасное оборудование, на достаточно долгое время.
Эксплуатация системы автоматического управления (САУ).
Система автоматического управления (САУ-10) входит в состав пилотажно-навигационного комплекса и предназначена для автоматического и директорного управления самолетом.
8.8.1. САУ обеспечивает:
− автоматическую стабилизацию угловых положений самолета и барометрической высоты;
− автоматическое приведение самолета в горизонтальное положение по крену и тангажу;
− стабилизацию истинной высоты по сигналам РВ на Н = 100 – 1000 м с уводом самолета с опасной высоты;
− автоматическое и директорное управление при наборе высоты и снижении при ручном вводе данных (при директорном управлении летчик пилотирует по сигналам директорных стрелок КПП, удерживая их в пределах кружка; при отклонении стрелки продольного канала вверх ручка управления берется «на себя», вниз – «от себя», при отклонении стрелки бокового канала влево – ручка управления отклоняется влево, вправо – ручка управления отклоняется вправо);
− автоматическое и директорное управление при наземном наведении на воздушную цель;
− автоматическое и директорное управление в горизонтальной плоскости по сигналам ПНК при выполнении маршрутных полетов;
− автоматическое и директорное управление при возврате на запрограммированный аэродром и заход на посадку до Н = 50-60 м по сигналам ПНК;
− комбинированное управление по командам СУВ на атаке (САУ работает в автоматическом режиме, летчик подключается к управлению, когда перегрузка достигает 4 и появившееся отклонение директорной метки требует увеличение перегрузки). При комбинированном управлении приложение усилий к ручке управления самолетом не приводит к отключению автоматического режима САУ;
− директорное (дискретное) управление тягой двигателей при снижении и стабилизации высоты в режиме наведения (директорная метка сектора газа ИЛС и горизонтальная планка КПП при необходимости изменить тягу скачком отклоняются на величину, соответствующую половине или четверти полного хода РУД. Приведение их к нулю выполняет летчик перемещением РУД вперед – при отклонении вверх или назад – при отклонении вниз);
− командно-директорное управление двигателями в режиме наведения (команды Ф, МАКС, МГ высвечиваются на ИЛС и сопровождаются отклонениями директорной метки сектора газа на ИЛС и горизонтальной планки КПП).
8.8.2. Управление и контроль за работой САУ производится с помощью следующих органов управления и индикации:
а) кнопок с сигнализаторами на пульте САУ:
− АВТОМ – для включения автоматических режимов НАВИГАЦИЯ, НАВЕДЕНИЕ, ПОСАДКА, а также режима стабилизации угловых положений;
− НАВИГ – для включения директорного режима управления по сигналам ПНК;
− НАВЕД – для включения директорного режима управления при наведении;
− ПОСАД – для включения директорного режима управления при заходе на посадку;
− Н БАР – для включения автоматической стабилизации барометрической высоты (с одновременным высвечиванием сигнализатора АВТОМ);
− Н РВ – для включения автоматической стабилизации истинной высоты по сигналам РВ на Н = 100 – 1000 м (с одновременным высвечиванием сигнализатора АВТОМ);
− СБРОС – для отключения автоматического и директорного режимов САУ;
− ВЕРТ – для обеспечения стабилизации заданной высоты при ручном вводе данных (выключатель НАВЕДЕНИЕ на пульте П3-188 в положении РУЧ); кнопка ВЕРТ включается только при включенной кнопке НАВЕД.
Для аварийного отключения связи САУ с СДУ на щитке САУ расположен выключатель СВЯЗЬ САУ-СДУ. Нормальное положение ручки выключателя – вверх (включено).
б) пульта задатчика П3-188, на котором расположены:
− задатчики Н и М для установки заданных высот и числа М в режиме наведения при ручном вводе данных;
Переключатель НАВЕДЕНИЕ АВТ-РУЧ в положении АВТ обеспечивает выполнение наведения по сигналам НАСУ и СУВ, а в положении РУЧ – выполнение программного набора высоты по сигналам задатчиков М и Н (выход на заданную высоту обеспечивается только после нажатия кнопки ВЕРТ или (и) НАВЕД). Основное положение переключателя – АВТ.
в) кнопок и гашетки на ручке управления самолетом:
− кнопка ПРИВЕД К ГОРИЗ – для приведения самолета к горизонтальному положению;
− кнопка ОТКЛ САУ – для отключения автоматических режимов и режима комбинированного управления САУ;
− гашетки совмещенного управления.
При нажатии гашетки совмещенного управления (СУ) в автоматических режимах АВТОМ, Нбар, Нрв управляющие сигналы из САУ в СДУ перестают поступать. После изменения летчиком пространственного положения самолета летчик отпускает гашетку совмещенного управления и САУ стабилизирует новое положение самолета. При нажатии гашетки совмещенного управления в режимах НАВИГ, ПОСАД, НАВЕД (кроме режима «Атака») с включенной автоматикой управляющие сигналы из САУ в СДУ не поступают; после отпускания гашетки – САУ возвращает самолет на требуемую для режима траекторию;
г) сигнальное табло ПРИВЕД К ГОРИЗ на правом верхнем щитке приборной доски.
При отказе САУ или связанных с ней систем в автоматических режимах на аварийное табло красного цвета в постоянном режиме горения высвечивается сигнал УПРАВЛЯЙ ВРУЧНУЮ.
Кроме того, на УСТ выведен сигнал САУ, высвечивающийся при неисправности системы.
8.8.3. В качестве исполнительных органов системы САУ используются исполнительные органы СДУ и механизмы триммерного эффекта (своих исполнительных органов система САУ не имеет).
Включение режимов САУ возможно только при исправности систем ПНК, САУ, СДУ и при включенных демпферах курса и крена.
8.8.4. Проверка САУ перед полетом производится при проверке комплекса ПНК и после проверки системы СДУ. Для работы САУ необходимо включение питания ПНК и перевод системы ИК-ВК в режим РАБОТА, а на пульте СДУ включение демпферов крена и курса.
8.8.5. Отказ и неисправность в работе САУ может сопровождаться следующими признаками:
− резкие рывки или незатухающие колебания самолета;
− высвечивание на аварийном табло сигнала УПРАВЛЯЙ ВРУЧНУЮ;
− высвечивание на УСТ сигнала САУ и речевая информация: «Управляй вручную».
Органы управления и контроля САУ.
В этих случаях необходимо отключить САУ кнопкой ОТКЛ САУ на ручке управления и перейти на ручное управление.
Отключение САУ можно произвести также путем приложения усилий к ручке управления: более 5 кгс по продольному каналу и более 3 кгс по боковому.
Если после отключения САУ не обеспечивается нормальное ручное управление, необходимо выключатель СВЯЗЬ САУ-СДУ на щитке САУ отключить.
При отказах САУ, не вызывающих резких эволюции самолёта, разрешается повторное включение САУ после нажатия кнопки СБРОС на пульте САУ.
8.8.6. Сигнал и речевая информация «Управляй вручную» могут сопровождать отключение исправного САУ в режиме АТАКА (выполняемое СУВ для перехода от автоматического управления к директорному).
Дата добавления: 2018-05-31 ; просмотров: 1531 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Система автоматического управления
Систе́ма управле́ния — систематизированный (строго определённый) набор средств для управления подконтрольным объектом (объектом управления): возможность сбора показаний о его состоянии, а также средств воздействия на его поведение, предназначенный для достижения заданных целей. Объектом системы управления могут быть как технические объекты, так и люди. Объект системы управления может состоять из других объектов, которые могут иметь постоянную структуру взаимосвязей.
Техни́ческая структу́ра управле́ния — устройство или набор устройств для манипулирования поведением других устройств или систем.
Объектом управления может быть любая динамическая система или её модель. Состояние объекта характеризуется некоторыми количественными величинами, изменяющимися во времени, то есть переменными состояния. В естественных процессах в роли таких переменных может выступать температура, плотность определённого вещества в организме, курс ценных бумаг и т. д. Для технических объектов это механические перемещения (угловые или линейные) и их скорость, электрические переменные, температуры и т. д. Анализ и синтез систем управления проводится методами специального раздела математики — теории управления.
Структуры управления разделяют на два больших класса:
- (АСУ) — с участием человека в контуре управления; (САУ) — без участия человека в контуре управления.
Система автоматического управления, как правило, состоит из двух основных элементов — объекта управления и управляющего устройства.
По цели управления
Объект управления — изменение состояния объекта в соответствии с заданным законом управления. Такое изменение происходит в результате внешних факторов, например, вследствие управляющих или возмущающих воздействий.
Системы автоматического регулирования
- . Выходное значение поддерживается на постоянном уровне (заданное значение — константа). Отклонения возникают за счёт возмущений и при включении. . Заданное значение изменяется по заранее заданному программному закону f. Наряду с ошибками, встречающимися в системах автоматического регулирования, здесь также имеют место ошибки от инерционности регулятора. Программное регулирование — достаточно сложный процесс, требует знания технологии и динамических свойств управляемого объекта [1] , работающим под непосредственным контролем человека. . Входное воздействие неизвестно. Оно определяется только в процессе функционирования системы. Ошибки очень сильно зависят от вида функции f(t).
Системы экстремального регулирования
Способны поддерживать экстремальное значение некоторого критерия (например, минимальное или максимальное), характеризующего качество функционирования данного объекта. Критерием качества, который обычно называют целевой функцией, показателем экстремума или экстремальной характеристикой, может быть либо непосредственно измеряемая физическая величина (например, температура, ток, напряжение, влажность, давление), либо КПД, производительность и др.
- Системы с экстремальным регулятором релейного действия. Универсальный экстремальный регулятор должен быть хорошо масштабируемым устройством, способным исполнять большое количество вычислений в соответствии с различными методами.
- Сигнум-регулятор используется как аналоговый анализатор качества, однозначно характеризующий лишь один подстраиваемый параметр систем. Он состоит из двух последовательно включенных устройств: Сигнум-реле (D-триггер) и исполнительный двигатель (интегратор).
- Экстремальные системы с безынерционным объектом
- Экстремальные системы с инерционным объектом
- Экстремальные системы с плавающей характеристикой. Используется в случае, когда экстремум меняется непредсказуемым или сложно идентифицируемым образом.
Адаптивные системы автоматического управления
Служат для обеспечения желаемого качества процесса при широком диапазоне изменения характеристик объектов управления и возмущений.
Следует различать два метода организации адаптации: поисковую адаптацию и адаптацию с индикацией объекта, то есть с экспериментальной оценкой его математической модели.
По виду информации в управляющем устройстве
Замкнутые САУ
В замкнутых системах автоматического регулирования управляющее воздействие формируется в непосредственной зависимости от управляемой величины. Связь выхода системы с его входом называется обратной связью. Сигнал обратной связи вычитается из задающего воздействия. Такая обратная связь называется отрицательной. Может ли быть наоборот? Оказывается, да. В этом случае обратная связь называется положительной, она увеличивает рассогласование, то есть, стремится «раскачать» систему. На практике положительная обратная связь применяется, например, в генераторах для поддержания незатухающих электрических колебаний
Разомкнутые САУ
Сущность принципа разомкнутого управления заключается в жёстко заданной программе управления. То есть управление осуществляется «вслепую», без контроля результата, основываясь лишь на заложенной в САУ модели управляемого объекта. Примеры таких систем: таймер, блок управления светофора, автоматическая система полива газона, автоматическая стиральная машина и т. п.
В свою очередь, различают:
- Разомкнутые по задающему воздействию
- Разомкнутые по возмущающему воздействию
Характеристика САУ
В зависимости от описания переменных системы делятся на линейные и нелинейные. К линейным относятся системы, состоящие из элементов описания, которые задаются линейными алгебраическими или дифференциальными уравнениями.
Если все параметры уравнения движения системы не меняются во времени, то такая система называется стационарной. Если хотя бы один параметр уравнения движения системы меняется во времени, то система называется нестационарной или с переменными параметрами.
Системы, в которых определены внешние (задающие) воздействия и описываются непрерывными или дискретными функциями во времени, относятся к классу детерминированных систем.
Системы, в которых имеет место случайные сигнальные или параметрические воздействия и описываются стохастическими дифференциальными или разностными уравнениями, относятся к классу стохастических систем.
Если в системе есть хотя бы один элемент, описание которого задается уравнением частных производных, то система относится к классу систем с распределенными переменными.
Системы, в которых непрерывная динамика, порождаемая в каждый момент времени, перемежается с дискретными командами, посылаемыми извне, называются гибридными системами.
Примеры систем автоматического управления
В зависимости от природы управляемых объектов можно выделить биологические, экологические, экономические и технические системы управления. В качестве примеров технического управления можно привести:
- Системы дискретного действия или автоматы (торговые, игровые, музыкальные).
- Системы стабилизации напряжения, температуры, уровня жидкости, оборотов, уровня звука, изображения или магнитной записи и др. Это могут быть управляемые комплексы летательных аппаратов, включающие в свой состав системы автоматического управления двигателя, рулевыми механизмами, автопилоты и навигационные системы.
Под настройкой системы регулирования понимается перечень расчетных и экспериментальных работ, направленных на поиск настроечных параметров регулятора, обеспечивающих заданное качество регулирования, организацию и проведение натурных испытаний на действующем производстве или расчетных экспериментов для подтверждения оптимальности выбранных параметров. Доказательством оптимальности должны служить результаты работы регулятора для нескольких значений настроечных параметров, среди которых существуют оптимальные. Параметрами настройки являются их численные значения для конкретного регулятора, ограничения на диапазоны их вариации при поиске, а также критерии качества.
Понятие настройки системы регулирования является достаточно широким — все зависит от поставленной цели и условий настройки. При настройке любых систем регулирования особенно в теплоэнергетике следует учитывать внутреннюю противоречивость выполняемой работы.
Успех настройки регулятора зависит от полноты информации об объекте регулирования. В то же время наиболее полная и достоверная информация может быть получена во время работы системы. Поэтому практическую настройку всегда приходится начинать при дефиците информации и надо быть готовым ко всякого рода неожиданностям.
Однако в любом случае обеспечение устойчивости является обязательным необходимым требованием.
К результатам настройки могут быть предъявлены следующие требования, которые можно отнести к категории достаточных:
- обеспечение работоспособности системы регулирования (возможность включения регулятора);
- обеспечение работы регулятора при заданном запасе устойчивости (гарантия устойчивой работы);
- обеспечение оптимальных параметров, гарантирующих минимум выбранного критерия качества.
Приведенный перечень достаточных требований является списком этапов выполнения наладочных работ, которые надо выполнить для достижения максимального качества работы системы регулирования. Этапы могут быть выполнены сразу при пуске производства или разнесены во времени. [2]
Основное назначение системы автоматического управления состоит в обеспечении заданного соответствия между входной и выходной координатами. В случае следящей системы входная координата должна быть равна выходной в любой момент времени. Поскольку автоматическая система работает на основе сравнения входной и выходной координат, такое равенство принципиально неосуществимо и можно лишь говорить о достаточно малой разности между входной и выходной координатами. [3]
