Проектирование участка обжига цинкового концентрата в печах кипящего слоя, производительностью 100 тыс.т/год с комплексом природоохранных мероприятий, страница 32

Оптимальные настройки регуляторов оценивают с учетом критерия качества работы системы (минимум времени регулирования, минимум интегральной квадратичной ошибки и др.) и закона управления (пропорциональный, пропорционально-интегральный и др.).

Рис.2. Структурная схема АСУ

ОУ – объект управления;

РЕГ – регулятор;

Θ – выходной параметр объекта;

Θ^зад - заданное значение выходного параметра;

G – управляющая величина;

e - ошибка на входе регулятора.

Для печи КС: выходной параметр объекта – температура в печи (Θ (t)); заданное значение выходного параметра – температура номинального режима работы (Θ^зад(t)) объекта; ошибка на входе регулятора – разница между текущим значением выходного параметра и заданным:

e = Θ(t) – Θ^зад(t).                                              (4.1)

Передаточная функция объекта управления имеет вид [21]:

,                                          (4.2)

где k – коэффициент усиления,

Т – постоянная времени.

С целью оценки запаздывания t₀ и постоянной времени Т_о по графику для канала управления (содержание О₂ в дутье) определим t_0,33 и t_0,67.

t_0,33=0,9  и  t_0,67=2,5

Постоянная времени по графику  = 7200 сек.

По графику τ очень маленькая величина, что соответствует практическим данным.

Принимаем 432

Для данной модели в качестве регулятора выбираю линейный регулятор с пропорционально-интегральным (ПИ) законом регулирования, так как он обеспечивает быстродействие и отсутствие статической ошибки, а также легко реализуем на практике.

ПИ-закон имеет вид:       .                               (4.3)

Передаточная функция  ПИ-регулятора определяется выражением:

.                                    (4.4)

Передаточная функция замкнутой системы по ошибке ε(р) с отрицательной обратной связью имеет вид:

                              (4.5)

Подставим (4.2) и (4.4) в выражение (4.5).

 

                                        (4.6)

Упростим выражение (4.6), умножив числитель и знаменатель на Т_и·р:

             (4.7)

Для разомкнутой системы передаточная функция имеет следующий вид:

           (4.8)

По передаточной функции для разомкнутой системы строится амплитудно-частотная характеристика и годограф, а по передаточной функции для замкнутой системы стоится график переходного процесса.

ПИ - регулятор характеризуется следующими параметрами настройки:

1)  пропорциональная настройка – коэффициент пропорциональности k_р;

2)  интегральная настройка – постоянная времени Т_и.

Параметры настройки ПИ-регулятора определяются по формулам:

,                                                   (4.9)

.                                         (4.10)

,

На основании расчетов в системе Mathcad были построены следующие графики (Приложение 1).

Рис.3. Годограф

Рис.4. Амплитудно–частотная характеристика

Рис.5. График переходного процесса

По графику переходного процесса можно сделать вывод о том, что в момент времени t = 6·10³ сек ошибка сводится к нулю и система приходит в устойчивое состояние.

4. Охрана и рациональное использование ресурсов в зоне действия предприятия

4.1. Характеристика предприятия ЧЦЗ как источника нарушения и загрязнения природной среды

В последнее время возрастает роль промышленной экологии, которая на основе оценки степени вреда, приносимого природе, призвана разрабатывать и совершенствовать инженерно-технические средства защиты окружающей среды, развивать основы создания замкнутых малоотходных ресурсосберегающих технологических циклов и производств.

Основой малоотходных ресурсосберегающих производств является комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов. Таким предприятием, на котором применяется комплексная переработка нефелинового сырья, является ЧЦЗ

4.1.1.  Район расположения и природно-климатические особенности

Проектируемый обжиговый цех входит в состав цинкового производства ЧЦЗ. Площадка завода расположена в северной части города Челябинска, находящегося на севере Южного Урала Европейской части России.