Автоматизация процесса замораживания продукта

• Название: Автоматизация процесса замораживания продукта
• Дата: 22.05.2019
• Размер: 288.89 Kb.
• Имя файла: kursovaya_avtomatika.docx
• Тип: Реферат; #78312
• страница: 3 из 3

4.2 Анализ устойчивости системы

Устойчивость системы – ее способность восстанавливать состояние равновесия после прекращения внешнего воздействия.

Для определения устойчивости САР существуют специальные признаки – критерии устойчивости.

4.2.1 Алгебраический критерий (критерий Гурвица)

Данный критерий основан на анализе коэффициентов характеристического уравнения замкнутой САР :

.

Q (p) =

Согласно критерию Гурвица САР будет устойчива, если все коэффициенты характеристического уравнения n-го порядка положительны и все определители Гурвица до (n-1)-го порядка больше нуля.
, ,



Так как при а₀>0, то САР устойчива.
4.2.2. Частотный критерий (критерий Найквиста)

Этот критерий позволяет определить устойчивость замкнутой САР, используя амплитудно-фазовую характеристику (АФХ) разомкнутой САР.

Путем формальной замены в выражении разомкнутой системы р на jw, то получим выражение для АФХ разомкнутой САР.


Представим данное выражение в алгебраической форме:

где = - вещественная часть;

- мнимая часть.

Согласно полученному выражению для АФХ с помощью Excel вычисляем численные значения вещественной и мнимой частей. Вычисленные значения для и при изменении ω от 0 до ∞ приведены в таблице 4.1. Согласно этим значениям построен годограф (рис. 4.1). Полученный годограф не охватывает точку с координатами (-1; j0). Согласно критерию Найквиста замкнутая САР с таким годографом является устойчивой.

Полученные данные сведем в таблицу 1.

По данным табл.1 построим годограф АФХ САР, изображенный на рис. 6.

Таблица 1 – Значения вещественной и мнимой части.

ω, рад/с	А(ω)	В(ω)
0	0,29	0
0,01	0,267995	-0,059330481
0,02	0,213216	-0,100138851
0,03	0,148682	-0,116538236
0,04	0,092046	-0,114195889
0,05	0,049934	-0,101971316
0,06	0,021646	-0,086565948
0,07	0,003886	-0,071606065
0,08	-0,00668	-0,05856037
0,09	-0,01262	-0,047755819
0,1	-0,01567	-0,039027499
0,11	-0,01698	-0,032051438
0,12	-0,01724	-0,026490993
0,13	-0,0169	-0,02205068
0,14	-0,01623	-0,01848899
0,15	-0,0154	-0,015615131
0,16	-0,01449	-0,013280798
0,17	-0,01358	-0,011371461
0,18	-0,0127	-0,00979877
0,19	-0,01185	-0,008494419
0,2	-0,01106	-0,007405378
0,21	-0,01032	-0,006490259
0,22	-0,00964	-0,005716567
0,23	-0,00902	-0,005058628
0,24	-0,00844	-0,004496029
0,25	-0,00791	-0,004012432
0,3	-0,00583	-0,002396218
0,4	-0,00348	-0,001043558
0,5	-0,00229	-0,000542318
0,6	-0,00161	-0,000316406
0,7	-0,00119	-0,000200236
0,8	-0,00092	-0,000134573
0,9	-0,00073	-9,47226E-05
1	-0,00059	-6,91615E-05
∞	0	0

Рисунок 4.1 – Годограф разомкнутой системы

4.2.3 Определение запаса устойчивости системы

Наибольшее распространение для определения запаса устойчивости получил способ, основанный на использовании критерия Найквиста.

Определяются две величины – запас устойчивости по амплитуде и запас устойчивости по фазе.

Запас устойчивости по амплитудеопределяется как величина ∆К, на которую может возрасти модуль АЧХ разомкнутой системы, чтобы система оказалась на границе устойчивости.

∆К=0 -(-1)=1

Запас устойчивости по фазеравен величине ∆, на которую должно измениться запаздывание по фазе, чтобы система оказалась на границе устойчивости.

Дуга радиусом R=1 проведенная из центра координат из точки (-1;j0) не пересекает годограф, значит ∆

Система абсолютно устойчива по критерию Найквиста.
4.3 Качество управления системы

Оценка качества САУ производится по показателям качества, к которым относятся:

1) статическая ошибка;

2) величина перерегулирования;

3) время переходного процесса.

Переходную характеристику САР получаем путем умножения изображения единичной функции 1/(р) на передаточную функцию K(p). Затем переходят от изображения переходной характеристики к ее оригиналу [1]





= 0

Корни данного уравнения представлены в комплексной форме:






Затем строится график переходной характеристики, при этом, функции h(t) присваивают размерность регулируемого параметра y(t) путем умножения h(t) на заданное значение параметра у₀(без ±Δ_y) .



Согласно полученному выражению с помощью Excel вычисляем численное значение h(t). Вычисленные значения приведены в таблице 4.2. Согласно этим значениям построен график переходной характеристики (рисунок 4.2).

Таблица 4.2 – Значения переходной характеристики

t	h
0	0,00
1	-1,59
2	-3,08
3	-4,47
4	-5,78
5	-7,01
6	-8,15
7	-9,23
8	-10,23
9	-11,16
10	-12,03
11	-12,83
12	-13,58
13	-14,28
14	-14,93
15	-15,52
16	-16,07
17	-16,58
18	-17,05
19	-17,48
20	-17,88
25	-19,41
30	-20,35
35	-20,88
40	-21,14
45	-21,23
50	-21,21
55	-21,13
60	-21,03
65	-20,92
69	-20,84
70	-20,82
80	-20,65
90	-20,54
100	-20,47
110	-20,43
120	-20,41
130	-20,40
140	-20,40
150	-20,40
160	-20,40
170	-20,40

Рисунок 4.2 - Переходная характеристика САР

4.3.1 Определение статической ошибки

Статическая ошибка может быть абсолютная и относительная. Абсолютная статическая ошибка определяется как разность между установившемся значением регулируемого параметра у_уст и его заданным значением у₀.

_,

⁰С.
Относительная статическая ошибка равна отношению абсолютной статической ошибки к заданному значению параметра у₀.





_{4.3.2 Величина перерегулирования}

Этот показатель определяют как максимальную относительную динамическую ошибку из соотношения

.

Согласно переходной характеристике y₁=21,23°С; y₀=-20°С, отсюда имеем:



4.3.3 Время переходного процесса

Данный показатель характеризует быстродействие САР, под которым понимают промежуток времени t_nот начала приложения внешнего воздействия до установления значения выходной величины у(t) в пределах, где ∆ – допустимая динамическая ошибка, ∆=1[2].

Из рисунка 4.2 видно, что t_n=75 с.
5 Безопасность жизнедеятельности

1 Общие требования безопасности

1.1. К работе машинистом холодильной установки допускаются лица не моложе 18 лет, которые прошли медицинский осмотр и не имеют медицинских противопоказаний, прошли специальное обучение и имеют соответствующее удостоверение, прошли вводный инструктаж по охране труда, инструктаж на рабочем месте и инструктаж по пожарной безопасности.

1.2. Машинист холодильной установки должен иметь группу по электробезопасности не ниже II.

1.2. Машинист холодильной установки должен:

1.2.1. Знать устройство и правила безопасной эксплуатации обслуживаемой холодильной установки.

1.2.2. Проходить периодическую проверку знаний не реже одного раза в 12 месяцев с отметкой в удостоверении.

1.2.3. Знать токсичное действие на организм человека газа в случае его истечения [5].

1.2.4. Выполнять правила внутреннего трудового распорядка.

1.2.5. Не допускать посторонних лиц на свое рабочее место.

1.2.6. Работать только на той установке, устройство и правила безопасной эксплуатации которой знает и по которым проинструктирован.

1.2.7. Помнить о личной ответственности за выполнение правил охраны труда и ответственность за сослуживцев.

1.2.8. Не выполнять указаний, которые противоречат правилам охраны труда.

1.2.9. Пользоваться спецодеждой и средствами индивидуальной защиты.

1.2.10. Уметь оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим от несчастных случаев.

1.2.11. Уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения.

1.3.  Основные опасные и вредные производственные факторы, которые действуют на машиниста:

1.3.1. Поражение электрическим током.

1.3.2. Повышенный уровень шума, загазованности рабочей зоны.

1.3.3. Недостаточная освещенность рабочей зоны.

1.3.4. Токсичное действие паров газа.

1.4. На предприятии должны быть разработаны и утверждены собственником инструкции по:

1.4.1. Устройству и безопасной эксплуатации холодильных установок.

1.4.2. Эксплуатации холодильной системы (охлаждающих устройств).

1.4.3. Обслуживанию контрольно-измерительных приборов и автоматики.

1.4.4. Пожарной безопасности.

1.4.5. Охраны труда (оказание доврачебной помощи в случае отравления аммиаком, действия персонала по устранения прорыва аммиака и возникновения аварийной ситуации и т.п.).

2. Требования безопасности перед началом работы

2.1. Получить задание от руководителя работ.

2.2. Надеть спецодежду.

2.3. Вместе со сменщиком (при сменной работе) проверить состояние контрольно-измерительных приборов, защитного ограждения и заземления, отсутствие истечения аммиака и сделать соответствующую запись в специальном журнале.

3. Требования безопасности после окончания работы

3.1. Передать смену сменщику (при сменной работе), проверить состояние холодильной установки, сделать отметку в специальном журнале.

3.2. При отсутствии сменщика не оставлять рабочее места без разрешения руководителя работ.

3.3. Привести в порядок спецодежду, средства индивидуальной защиты и сложить в отведенное для них место[5].

3.4. Вымыть руки, лицо теплой водой с мылом. При возможности принять душ.

3.5. Обо всех недостатках, которые имели место во время работы, доложить руководителю работ и сделать соответствующую запись в журнале.

4. Требования безопасности в аварийных ситуациях

4.1. Аварийная ситуация может возникнуть в случае: появление стука в цилиндрах компрессора, а также в случаях, изложенных в п. 3.2.12 данной инструкции.

4.2. При аварийном выбросе аммиака (гидравлический удар, разрыв трубопровода, нарушение герметичности сосудов и прочее) следует немедленно подать сигнал об опасности, произвести аварийное отключение установки, принять меры по эвакуации людей из опасной зоны и не допускать в нее посторонних людей, сообщить о том, что произошло, руководителю работ и действовать в соответствии с планом ликвидации аварии.

4.3. Если есть пострадавшие, оказать им первую медицинскую помощь. При необходимости вызвать «скорую медицинскую помощь».

4.4. Если произошло возгорание, приступить к тушению имеющимися средствами пожаротушения. При необходимости вызвать пожарную часть.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы можно сделать следующие выводы:

Охлаждение мяса, субпродуктов и мяса птицы и хранение их в охлажденном состоянии являются наиболее совершенным методом их консервирования.

В качестве объекта, подлежащего автоматизации, рассмотрен морозильный аппарат «Ликвифриз», а в роли датчика выбран датчик температуры КОРУНД–ТМ-01-3.

По результатам проведенного анализа САР установлено, что заданная система является устойчивой. В качестве подтверждения этого предоставлен годограф разомкнутой системы и переходная характеристика САР.

В данной системе абсолютная ошибка равна , а относительная ошибка равна это говорит о том, что система автоматического регулирования технологического процесса не совсем идеальна.

Время переходного процесса САР или быстродействие системы t_n ≈75с.

Очевидно, что контроль, измерение и регулирование различных технологических параметров являются неотъемлемой частью любого технологического процесса, которым необходимо уделять особое внимание. Так как, выбрав верные средства автоматизации, можно оптимизировать производство. Что значительно позволит минимизировать затраты на изготовление выпускаемой продукции, что является немаловажным с экономической точки зрения.

Список использованной литературы

1. Богданович П. Ф. Автоматика, автоматизация и АСУТП. Методические указания по выполнению курсовой работы. Для студентов инженерно-технологического факультета / П. Ф. Богданович, Д. А. Григорьев, В. В. Потреба. – Гродно: ГГАУ, 2009. – 32 с.

2. Богданович П. Ф. Автоматика, автоматизация и АСУТП: курс лекций. Для студентов инженерно-технологического факультета / П. Ф. Богданович – Гродно: ГГАУ, 2009. – 114 с.

3. Румянцев Ю.Д., Калюнов В.С.Холодильная техника: Учеб. для вузов.-СПб.: Изд-во «Профессия»,2005.-360с.;

4. Общие требования и правила оформления текстовых документов: методические указания. Для студентов всех специальностей дневной формы обучения инженерно-технологического факультета / А.В. Иванов, А.И. Ермаков, А.В Балейко, А.В. Покрашинская – Гродно: ГГАУ, 2009 – 47с.

5. Ужанский.В.С. Автоматизация холодильных машин и установок / В.С. Ужанский .-M.. Пищевая промышленность, 1973.-296с.

6. Бородин, И.Ф. Автоматизация технологических процессов / Бородин И.О. Судник И.А.-M.: Колосс. 2004.-344c.

7. Шабурова,Г.В. Практикум по оборудованию и автоматизации перерабатывающих производств /Г.В. Шабурова,В.М. Зимняков ,А.А. Курочкин и др. - М.: КолосС, 2004. -183с