Proiect Conducerea Proceselor Industriale

INTRODUCERE

Sistemele de reglare automată (SRA) sunt întâlnite în toate ramurile economiei şi mai cu seamă în procesele tehnologice industriale, a căror complexitate actuală impune tratarea lor prin prisma teoriei sistemelor.

Orice proces industrial poate fi privit ca un sistem, în care au loc o serie de procese de transfer şi transformare ale materiei, energiei sau informaţiei. Un proces tehnologic este specific unei anumite structuri a sistemului industrial, constituit dintr-un ansamblu particular de instalaţii, utilaje, sau aparate interconectate. Analiza independentă a fiecărei instalaţii ar face dificilă elaborarea unei strategii generale de conducere, fiind imposibilă extinderea unei experienţe practice de la condiţiile de exploatare cunoscute, la alte condiţii similare sau echivalente.

Teoria sistemelor creează o bază comună şi un cadru unificat de noţiuni necesare studierii comportării şi proiectării diverselor tipuri de sisteme, permiţând totodată elaborarea unui sistem abstract pentru fiecare proces industrial prin ataşarea variabilelor şi relaţiilor de dependenţă ce permit descrierea comportării procesului industrial în condiţiile specifice de exploatare.

Sistemul abstract obţinut pentru un proces industrial poate fi aplicabil şi altor procese, diferite ca structură sau componenţă, delimitându-se, astfel, clase de sisteme abstracte pentru care teoria sistemelor pune la dispoziţie metode şi algoritmi practici de analiză şi sinteză.

Procesele industriale în care variabilele ataşate, ce corespund parametrilor tehnologici (presiuni, temperaturi, debite, nivele, presiuni, curenţi, puteri, frecvenţe, etc), au variaţii în timp sau au discontinuităţi finite pe intervalul de funcţionare, sunt definite procese industriale continue.

Lucrarea de faţă prezintă un caz particular, detaliind noţiunile necesare pentru proiectarea, realizarea şi implementarea unui sistem de reglare automată a nivelului de lichid, conceput în varianta convenţională şi destinat controlului automat al nivelului în instalaţiile automatizate.

Realizarea practică va putea fi folosită ca suport de studiu pentru studenţii de la secţia de Automatică a Universităţii din Craiova, venind în sprijinul pregătirii practice şi a formării unui mod de gândire ingineresc a acestora, în cadrul orelor susţinute în laboratorul de AIC. Se are în vedere micşorarea diferenţei dintre abordările teoretice, pur matematice şi înţelegerea unor fenomene fizice specifice procesului de proiectare a sistemelor de reglare automată.

În acest sens, lucrarea expune gradat etapele ce trebuie parcurse la proiectarea, execuţia şi exploatarea sistemelor automate convenţionale utilizate pentru reglarea nivelului de lichid.

Primul capitol va introduce cititorul în problematica fenomenelor hidraulice, prin prisma echivalenţei electro-termo-hidraulice.

În al II-lea capitol se va descrie şi analiza instalaţia de laborator, prezentând, de asemenea, câteva determinări experimentale.

În capitolul al III-lea este elaborat modelul matematic al sistemului studiat, din punct de vedere conceptual. Unele consideraţii se referă la principiile teoretice de bază ale funcţionării instalaţiei tehnologice, cum ar fi ecuaţiile recipienţilor sau regimurile de curgere a lichidului. Pentru ilustrarea structurii de reglare, procesul este simulat în MATLAB.

Problema structurilor de reglare este abordată în capitolul al IV-lea, cu rezultate experimentale.

Ultimul capitol cuprinde platforma de laborator pentru uzul studenţilor, deci o prezentare pe scurt a lucrării, cu accent pe operarea sistemului.

Fără a avea pretenţii didactice, autorul îşi exprimă speranţa că lucrarea se va dovedi un instrument util pentru studenţii secţiei de Automatică a Universităţii din Craiova şi mulţumeşte pe această cale personalului didactic şi tehnic al catedrei, care i-a oferit întregul sprijin pentru realizarea sa.

♦ CAPITOLUL I ♦

ASPECTE PRIVIND SIMILITUDINEA HIDRAULICĂ

Abordarea din perspectiva teoriei sistemelor permite utilizarea lucrării pentru simularea şi altor sisteme de reglare echivalente, cu aplicaţii atât hidraulice, cât şi bazate pe alte principii funcţionale şi care sunt reprezentate prin acelaşi model matematic.

I.1. CRITERII DE SIMILITUDINE

Asemănarea a două fenomene din punct de vedere hidrodinamic implică egalitatea valorilor numerice a unor criterii de similitudine, precum şi respectarea condiţiilor de similitudine geometrică.

Ecuaţia criterială a curgerii izoterme în regim staţionar este [4, p.65] de forma: