1. Определение передаточных функций объектов регулирования по их переходным характеристикам. (Вопрос № 14)
2. Выбор типа регулятора. (Вопрос № 18)
3. Оценка качества по кривой процесса. (Вопрос № 26)
4. АСУ ТП очистки и обработки природных вод. (Вопрос № 31)
5. Автоматизация систем очистки сточных вод. (Вопрос № 49.5)
Литература.
Определение передаточных функций объектов регулирования по их переходным характеристикам. (Вопрос № 14)
В ТАУ часто используют операторную форму записи дифференциальных уравнений. При этом вводится понятие дифференциального оператора
так, что , а .
Это лишь другое обозначение операции дифференцирования. Обратная
дифференцированию операция интегрирования записывается как .
В операторной форме исходное дифференциальное уравнение записывается как алгебраическое.
Не надо путать эту форму записи с оперативным исчислением хотя бы по тому, что здесь используются непосредственно функции времени (оригиналы), а не их изображения , получаемые из оригиналов по формуле преобразования Лапласа.
Вместе с тем при нулевых начальных условиях значения записей действительно похожи. Поэтому некоторые правила операционного исчисления применимы к операторной форме записи уравнения динамики. Так оператор р можно рассматривать в качестве сомножителя без права перестановки, то есть . Его можно выносить за скобки и т.п.
Поэтому уравнение динамики можно записывать также в виде
Дифференциальный оператор называют передаточной функцией. Она определяет отношение выходной величины звена к входной в каждый момент времени: поэтому ее еще называют динамическим коэффициентом усиления. В установившемся режиме то есть , поэтому передаточная функция превращается в коэффициент передачи звена .Знаменатель передаточной функции называют характеристическим полиномом. Его корни, то есть значения р, при которых знаменатель обращается в ноль, а стремится к бесконечности, называются полюсами передаточной функции. Числитель называют операторным коэффициентом передачи. Его корни, при которых , называются нулями передаточной функции.
Звено САУ с известной передаточной функцией называется динамическим звеном. Оно изображается прямоугольником, внутри которого записывается выражение передаточной функции. То есть это обычное функциональное звено, функция которого задана математической зависимостью, выходной величины от входной в динамическом режиме.
Для звена с двумя входами и одним выходом должны быть записаны две передаточные функции по каждому из входов. Передаточная функция является основной характеристикой звена в динамическом режиме, из которой можно получить все остальные характеристики. Она определяется только параметрами системы и не зависит от входных и выходных величин. Например, одним из динамических звеньев является интегратор. Его передаточная функция Схема САУ, составленная из динамических звеньев, называется структурной.
В процессе эксплуатации сооружений для очистки сточных вод возникает необходимость проведения многочисленных технологических измерений и определения химических и биологических показателей. Для выполнения этих операций всё шире и шире применяются автоматические устройства.
Для надёжной и бесперебойной работы системы контроля автоматизация систем очистки сточных вод (впрочем, как и любого другого контроля АСУ) с наивысшими технико-экономическими показателями требуется чёткая координация и взаимная увязка работы отдельных её элементов, что может быть достигнуто введением единого централизованного управления и контроля. Это управление осуществляется диспетчерской службой.
Наряду с практически освоенными методами автоматизированного измерения и учёта расхода воздуха, жидкостей, газа, температуры сточных вод и их рН. предоставляется возможным осуществлять автоматизацию и ряда других операций технологического контроля.
Важнейшее значение имеет изыскание принципов и разработка конструкций датчиков и измерительных приборов, заменяющих современные лабораторные анализы состава сточных вод и осадка.
Особенно сложными и вместе с тем весьма важными в эксплуатационной практике являются определения биохимической потребности в кислороде (ВПК).
Для этого создаются приборы оценки скорости потребления кислорода сточной водой и содержания в ней органического углерода объёмно-манометрическим или респираторным методом. Количество потреблённого кислорода определяется по данным самопишущего прибора и пересчёта с учётом поправочных коэффициентов. Прибор основан на сжигании пробы анализируемой сточной жидкости в токе кислорода или на электролизе такой пробы с последующей автоматической регистрацией органического углерода.
Большое значение приобретает изыскание методов определения при помощи приборов влажности осадка сточных вод, а также содержания в сточных водах таких ингредиентов, как хлориды, азот (общий, аммонийных солей, нитритов и нитратов), сульфаты, фосфаты, калий.
Для контроля работы сооружений очистки сточных вод огромное значение имеет быстрое определение концентрации активного ила в сточной жидкости.
В системе автоматизированного управления разработан прибор для непрерывного контроля активного ила путём измерения его оптической плотности.
Прибор состоит из двух блоков: датчика и измерительного блока, соединенных кабелем длиной до 8 метров. Датчик прибора построен по схеме автоматического двухканального оптически компенсированного фотометра с одним фотоприёмником.
Активный ил непрерывно циркулирует через рабочий канал кюветы. В эталонный канал заливается питательная среда или дистиллированная вода. Изменение концентрации суспензии вызывает разность интенсивностей
световых потоков, проходящих через рабочий и эталонный каналы. В результате на выходе светоприёмника возникает периодический сигнал небаланса, который усиливается усилителем измерительного блока и поступает на обмотку управления асинхронного двухфазного двигателя. Последний при помощи редуктора вращает измерительный клин до тех пор, пока световые потоки в обеих кюветах не уравняются.
Сдвоенный потенциометр датчика находится на одной оси с двигателем и может быть связан электрически с показывающим прибор, шкала которого отградуирована в единицах оптической плотности или концентрации активного ила.
Штриховой оптический клин имеет линейную зависимость от угла поворота. Для увеличения чувствительности фотометра используют нейтральные светофильтры и сменные кюветы с разной толщиной пробы ила.
Влияние цветности ила исключается за счёт измерения в инфракрасной области спектра. Светофильтр поглощает излучение в видимой части спектра.
Другая не менее важная составная часть автоматического управления сооружений для очистки сточных вод - это контроль концентрации по автоматическому распределению воздуха.
Возможно автоматическое регулирование подачи сжатого воздуха в аэрофильтры в зависимости от величины притока и состава сточной жидкости и управление электродвигателями вентиляторов и вращающихся оросителей плюс контроль расхода и давления воздуха.
Автоматические устройства успешно используются во вторичных отстойниках. Для этой цели используется фотодатчик. Необходимая концентрация возвратного активного ила поддерживается посредством регулирования уровня во вторичном отстойнике и контролем его влажности. Удаление активного ила из вторичного отстойника и дозирование его в аэротенки, помимо контроля по расходу или уровню, должно дополняться контролем по влажности или концентрации сухого вещества.
Илоуплотнители устраиваются в виде вертикальных или раздельных отстойников. Из них осуществляется автоматизация выпуска осадка.
Для доочистки сточных вод применяют песчаные фильтры. А на выпуске сточных вод в водоём предусматривается автоматический контроль концентрации растворённого кислорода и взвешенных веществ (мутности).
Особое значение приобретает регулирование производительности турбовоздуходувок. До настоящего времени изменение подачи воздуха в аэротенки производилось лишь включением большего или меньшего числа воздуходувных агрегатов.
Регулирование подачи воздуха дросселированием во всасывающей линии не производилось ввиду его малой экономической эффективности. Но в последние годы достигнуты большие успехи в регулировании производительности нагнетателей посредством плавного изменения числа оборотов нагнетателя в широких пределах.
Регулирование производительности турбовоздуходувок, имеющих асинхронный электропривод с фазовым ротором, можно осуществить асинхронно-вентильного каскада. Высокий коэффициент полезного действия такого регулирования выдвигает насущную задачу внедрения его для регулирования подачи воздуха в аэротенки. Этим путём может быть достигнут существенный технико-экономический эффект.
На чертеже 1. приведена схема автоматизации очистной станции производительностью 60 тыс.м 3/сут, разработанная в ЦНИИЭП инженерного
оборудования.
Схема, разработанная на стадии проектного здания, предусматривает автоматизацию технологического контроля и основных процессов управления систем очистки сточных вод.
Основные операции управления осуществляются с помощью кнопок и магнитных пускателей на пульте управления сооружениями. В некоторых случаях предусмотрено дублирование управления по месту объектов. На диспетчерский пункт передаются все аварийные сигналы, а также информация об изменениях основных технологических параметров (рН, расход, мутность и температура сточных вод, содержание растворённого кислорода и доза активного ила). Соответственно принятому объёму и уровню автоматизации намечены регулирующие органы с электрическим и электромагнитным приводом.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
