Sisteme convenționale pentru reglarea proceselor continue

Capitolul 2

Sisteme Conventionale pentru Reglarea Proceselor Continue

Rezumat: In acest capitol sunt tratate aspecte legate de metodologia clasica de proiectare a sistemelor pentru controlul parametrilor tehnologici (debit, presiune, temperatura, nivel, concentratie) din automatizarile industriale.

In viziunea traditionala, proiectarea sistemelor (continuue) de reglare se bazeaza pe calculul modelelor de comanda din ecuatii de bilant masic sau energetic bazate pe legitati fizice, chimice, biologice etc. care guverneaza functionarea proceselor automatizate. Algoritmii de reglare sunt cei clasici PID, iar implementarea se face prin utilizarea unei aparaturi modulare care functioneaza cu semnale tipizate de curent sau tensiune.

Aceasta metodologie tinde in mod evident, sa fie inlocuita de abordarea numerica directa. Existenta in exploatare a structurilor conventionale ce ofera posibilitatea de preluare simpla a rezulattelor din proiectarea “in continuu” in varianta numerica, prin discretizare, a condus la prezentarea acestui capitol.

2.1 Reglarea automata a debitului

2.1.1 Estimarea paramatrilor proceselor de curgere

Pentru reglarea debitului se calculeaza modelul dinamic al unei conducte tehnologice prin care curge un fluid, delimitata de elementul de executie si traductorul de debit. Un sistem de reglare automata a debitului SRA are reprezentarea conventionala din figura 2.1

Figura 2.1: Reprezentarea conventionala a unui SRA pentru debit

Unde:

F – debitul de fluid;

L – lungimea conductei;

D – diametrul conductei;

DP – caderea de presiune pe conducta;

F0 – valoerea presupusa a debitului;

Se presupune curgerea prin conducta a unui lichid incompresibil si se foloseste ecuatia de conservare a impulsului, care actioneaza in sistem pentru doua cazuri distincte intalnite in practica:

a) conducte scurte cu L ~ D;

b) conducte lungi cu L >> D.

2.1.1.1 Modelul dinamic al unei conducte scurte

Se echivaleaza tronsonul de conducta cu o rezistenta hidraulica, pentru care este valabila relatia cunoscuta:

(2.1)

in care:

F este debitul care trece prin restrictie;

”P caderea de presiune pe restrictie;

a coeficientul de debit;

r densitatea fluidului.

Pentru regimul stationar de curgere se echilibreaza fortele care actioneaza in sistem si se obtine relatia:

(2.2)

in care:

este forta activa de apasare asupra lichidului din conducta;

forta de reactiune datorata restrictiei.

In regim dinamic diferenta dintre cele doua forte este compensata de viteza de variatie in timp a impulsului din sistem:

(2.3)