Наладка систем автоматизации заключается в проверке исправ­ности контрольной и регулирующей аппаратуры, проверке харак­теристик регулируемого объекта, выявлении соответствия аппа­ратуры характеристикам объекта, выборе настроек регуляторов в зависимости от характеристик объекта и согласовании работы отдельных элементов системы автоматического регулирования. При выполнении этой работы от специалистов обычно требуются знания в области автоматического регулирования, аппаратуры контроля и регулирования и автоматизируемого процесса и агре­гатов. Приемы изучения процессов и агрегатов, описанные ранее, применяют и при наладке систем.

Проверка исправности и характеристик аппаратуры произво­дится в лаборатории или на промышленном агрегате путем сборки согласно прилагаемой к приборам инструкции запроектирован­ного узла или системы регулирования на стенде, где удобно для обозрения расположены датчик или имитирующее его устройство и задатчик, позволяющие изменять входные сигналы регулятору, контрольно-измерительные приборы, входящие в комплект узла регулирования и исполнительный механизм или указатель поло­жения его выходного вала. Собранный таким образом узел, где объект управления имитируется вручную или математической вычислительной машиной, позволяет получить все необходимые данные по аппаратуре и характеристикам.

Необходимый объем выполняемых при этом работ может быть показан на примере определения характеристик современного изодромного регулятора типа РП2-П2. Для этого регулятора опре­деляются следующие градуировочные характеристики его настроеч­
ных органов: нечувствительность, демпфер, скорость связи, время интегрирования и длительность импульса. Проверяется стабиль­ность основных характеристик регулятора, таких как баланси­ровка регулятора, установленных настроек при изменении вход­ного сигнала и др. Для определения зоны нечувствительности на вход измерительного блока подается изменяющийся по величине и знаку сигнал. Значения этого сигнала, находящиеся в пределах между вызыванием срабатывания регулятора в направления «Меньше» и «Больше», составляют зону нечувствительности, кото­рая обычно находится в пределах ±1—7 мв. Время демпфирова­ния определяется по величине задержки в срабатывании регуля­тора от момента скачкообразной подачи на его вход сигнала рас­согласования между показанием датчика и заданием. Время демп­фирования, определяемое настроечным органом, может изменяться примерно от 1 до 10 сек. Введение демпфирования увеличивает постоянные времени входных цепей регулятора, уменьшая длитель­ность первого командного импульса, увеличивая время регулиро­вания. Определение значений скорости связи при разных положе­ниях рукоятки настроечного органа производится по длительности первого командного импульса, формируемого регулятором при подаче на вход этого регулятора скачкообразного возмущения. Ско­рость связи vCB через длительность первого импульса Тпр выра­жается соотношением

2,0

Т пр

Градуировка органа настройки «скорость связи» производится при различных значениях настроек времени интегрирования и зоны нечувствительности. Диапазон изменения vCB обычно нахо­дится в пределах 0,2—3,0%/тс. Зависимость времени интегриро­вания от положения рукоятки настроечного органа определяется путем измерения длительности командных импульсов и пауз между этими импульсами при подаче на вход регулятора скачкообразного возмущения. Время интегрирования, изменяемое настроечным ор­ганом, может изменяться от 5 до 500 сек. Проверка градуировки длительности импульсов производится по отработке интегральной части регулятора при различных значениях положения рукояток его настроечного органа и органа настройки времени интегриро­вания. Изменение длительности импульсов в зависимости от поло­жения настроечного органа составляет примерно 50%. Стабиль­ность балансировки регулятора проверяется по показаниям стре­лочного индикатора, подключенного к контрольным гнездам на передней панели регулятора. У исправного регулятора баланси­ровка не должна нарушаться в течение нескольких часов. Наст­ройка регулятора на процесс производится по методике, изложен­ной в работе [12].

Приемы согласования некоторых элементов системы автомати­ческого регулирования и ее испытания могут быть показаны на примере систем регулирования барабанных окомкователей и обжи­говых машин.

Для автоматического регулирования качества сырых окатышей в систему введены узлы автоматической стабилизации расхода кон­центрата, поддержания соотноше­ния расходов известняка и кон­центрата, а также бентонита и концентрата.

Рассмотрим принципиальную схему и работу узлов системы, приведенной на рис. 92 и 102.

Узел автоматического вычи­сления коэффициента циркуля­ции включает в себя датчики масс возврата и сырых окатышей, вто­ричные приборы для регистрации этих параметров, повторитель электронных сигналов ПЭС и вто­ричные приборы ВФСМ для вычи­сления и регистрации величины коэффициента циркуляции. Узел собран по типовой схеме деления для ферродинамических и диффе­ренциально - трансформаторных преобразователей. Делимым яв­ляется расход возврата, делите­лем — расход сырых окатышей, частным — коэффициент циркуля­ции. Узел автоматической стаби­лизации расхода концентрата со­стоит из датчика массы концен­трата, вторичного прибора для регистрации и записи массы кон­центрата типа ЭПИД, регулятора РПИК, исполнительного меха­низма в схеме управления приводом питателя и задатчика расхода концентрата. В зависимости от сигнала рассогласования между измеренным и заданным расходами регулятор выдает команду на изменение скорости вращения рабочего диска тарельчатого пита­теля. Узлы автоматического регулирования соотношения расходов известняка и концентрата и соотношения расходов бентонита и концентрата идентичны по электрической схеме и поэтому рас­сматриваются вместе. В составе этих узлов имеются датчики соот­ношения расходов известняка и бентонита, вторичные приборы типа ЭПИД для регистрации величин этих параметров, регуляторы соотношения типа РПИК, задатчики величины соотношения с под-

13 В. Р. Ксендзовский 193

строечными сопротивлениями R1—/?і2, исполнительные меха­низмы в схемах управления работой питателей известняка и бенто­нита.

На примере схемы регулирования соотношения расходов из­вестняка и концентрата рассмотрим работу этих узлов. Резисторы Rt и Rs служат для получения равенства между максимальными значениями сигналов, поступающих от датчиков массы известняка и концентрата, встроенных в соответствующие вторичные приборы. С резисторов R1 и Rb сигналы поступают соответственно на дели­тели напряжения R2—R3 и Rt—Re. Эти делители включены так, что значения напряжений, снимаемых с каждого из них, вычи­таются одно из другого. Разность напряжений поступает на вход регулятора соотношения, который в соответствующую сторону изменяет подачу известняка. Переменные резисторы R2 и R6 в дели­телях имеют общую ось. Поворотом оси перемещаются оба движка, устанавливая задание регулятору соотношения.

Таблица 12 Пределы изменения расходов сырья Параметр Пределы изменения расхода, т/ч из вестняк концентрат Шкала вторичного прибора. . . 0—5 0—75 Пределы изменения расхода 1,5—3 2,0-45 Пределы изменения расхода 30—60 * 25—60 * * В процентах шкалы вторичного прибора.

В табл. 12 сведены данные о допустимом изменении величины расходов известняка и концентрата в реальных условиях.

При этом коэффициент соотношения изменяется так:

„ Если принять обозначения:

UK — напряжение, снимаемое с подгоночного резистора, вы­ходного датчика вторичного прибора концентрата;

и'к — напряжение, снимаемое с делителя напряжения сигнала концентрата;

і/из — напряжение, снимаемое с подгоночного сопротивления, выходного датчика вторичного прибора известняка;

ииз — напряжение, снимаемое с делителя напряжения сигнала известняка;

Кк — коэффициент деления делителя напряжения сигнала концентрата;

Кнз — коэффициент деления делителя напряжения сигнала из­вестняка;

Up — напряжение, поступающее на вход регулятора соотно­шения; то

U р — U к — U из — UkKk —

При равновесии ир = 0.

Т огда

иякк ад*,

Циз____ Кк_

ик - Киз ~Л'

Здесь К — коэффициент соотношения между напряжениями, сни­маемыми с выходных датчиков концентрата и известняка.

Для обеспечения рабочего диапазона соотношений расходов коэффициент К следует изменять от 0,5 до 2,4. Коэффициент дели­теля напряжения концентрата при повороте движка резистора Re

по схеме вправо изменяется от до 1. Коэффициент дели­

теля напряжения известняка при движении движка резистора

1 Rt

по схеме вправо изменяется от 1 до % % .

Так как движки резисторов R2 и Re спарены, то при движении этих движков по схеме вправо происходит изменение коэффици­ента К:

Rt _1_

Rt Ч~ R» isR3

1 :==" Л R3 4- /?2 ‘

Приняв, что R2 = Re = 470 ом, и учитывая, что 0,5 К ^ 2,4, составим уравнение для определения сопротивления резисторов R3 и Rt:

Если необходимо расширить рабочий диапазон задатчика, сле­дует уменьшить сопротивление резисторов R3 и Градуировка шкалы задатчика соотношения производится последовательно установкой на двух вторичных приборах стрелки в положения, со­ответствующие различным расходам известняка и концентрата. Затем задатчик устанавливается в такое положение, при котором отсутствует сигнал на входе регулятора соотношения, и на шкале задатчика делается отметка величины полученного коэффициента соотношения. Также налаживается схема соотношения расходов бентонита и концентрата.

Результаты испытания системы подтвердили возможность под­держания заданной производительности окомкователя воздейст­вием на расход концентрата и влажность шихты.

Наладку узлов регулирования обжиговой машины можно пока­зать по схеме, приведенной на рис. 97, где сигнал, пропорциональ­ный количеству сырых окатышей, поступающих от весоизмерителя на конвейер, подающий окатыши на машину, через преобразова­тель (усилитель мощности) подается на задатчик через питающую обмотку ферродинамического датчика. Таким образом на вход регулятора типа РПИБ-ІІІ расхода воздуха для сжигания топ­лива поступает сигнал, пропорциональный расходу сырых окаты­шей и углу поворота указателя задания, который алгебраически суммируется с сигналом, пропорциональным расходу воздуха для горения. Следовательно, при помощи задатчика можно определить соотношение сигналов, поступающих от датчика массы сырых ока­тышей и датчика расхода воздуха для горения, компенсирующих друг друга. Регулятор в таком случае будет поддерживать автома­тически постоянным удельный расход воздуха на тонну обжигае­мых окатышей. Расход газа стабилизируется регулятором типа РПИБ-ІІІ, к которому вводятся коррекции по расходу воздуха и по температуре в горне. Коррекция по этой температуре поступает от регулятора типа КПИ-62, датчиком которого служит термопара, установленная в горне.

Так как количество сырых окатышей изменяется в пределах ±10% от номинальной величины, составляющей -—100 т! ч с перио­дом примерно 20—60 сек, необходимо задемпфировать регулятор расхода воздуха с постоянной времени ~500 сек. По результатам моделирования настройки регуляторов следует принять: для регу­лятора расхода воздуха коэффициент передачи системы Кс *=» 3, время изодрома Тк = 250 сек, что соответствует затянутому апе­риодическому процессу регулирования расхода газа, коэффициент передачи системы Кс = 2,5, время изодрома Т„ = 4 сек с перерегу­лированием 20%; для регулятора температуры коэффициент пере­дачи системы Кс — 2,5, время изодрома Ти — 130 сек, процесс регулирования получается с перерегулированием примерно 25%.

Наладка системы автоматического регулирования теплового режима производится следующим образом. Первым настраивается 195

узел регулирования расхода воздуха на секцию горелок. Для этого вторичный прибор датчика массы сырых окатышей устанавли­вается на номинальную величину (100 т/ч), а задатчик расхода воздуха на тонну окатышей — на значение, соответствующее тех­нологической карте. Сигнал, поступающий от задатчика, должен иметь пропорциональные изменения при перемещении указателя задания по всей шкале. Это достигается выбором рабочего диапа­зона рамки ферродинамического датчика в задатчике. Пропорцио­нальность должна сохраняться при изменении показания вторич­ного прибора расхода сырых окатышей в пределах ±40% от номи­нального значения. Это достигается подгонкой лекала, поворачи­вающего рамку ферродинамического датчика вторичного прибора. Расход воздуха на секцию при помощи дистанционного управле­ния устанавливается соответствующим положению задатчика воз­духа и расходу сырых окатышей. Рукоятками «Чувствительность 1» (делитель сигнала, поступающего от датчика расхода воздуха) и «Чувствительность 2» (делитель сигнала, поступающего от задат­чика расхода воздуха на тонну окатышей), расположенными в из­мерительном блоке регулятора расхода воздуха, добиваются пога­сания обеих лампочек на электронном блоке этого регулятора. На вход измерительного блока подключается дополнительный кон­денсатор емкостью —50—100 мкф для увеличения постоянной вре­мени демпфирования. Настройка коэффициента передачи системы Кс = 3 производится ручками «Скорость связи» и «Длительность импульса», а сменным сопротивлением устанавливается время изо­дрома Т„ = 250 сек, что соответствует R9 = 12 мом.

Узел регулирования расхода газа настраивается при выведен­ных коррекциях по расходу воздуха для сжигания топлива и тем­пературе в горне. Делитель сигнала, поступающего от датчика и задатчика («Чувствительность 1»), ставится приблизительно в сред­нее положение и ручками «Скорость связи» и «Длительность им­пульса» устанавливается коэффициент передачи системы Кс = 2,5, а сменным сопротивлением — время изодрома Ти = 4 сек (R9 = = 0,2 мом). Задатчиком устанавливается расход газа, обеспечива­ющий температуру в данной зоне согласно технологической карте.

Контур коррекции по расходу воздуха настраивается датчиком, включенным в систему регулирования соотношения расходов газа и воздуха, рамка датчика ставится в такое положение, чтобы сиг­нал, получаемый от пего, равнялся нулю. Делитель сигнала коррекции по расходу воздуха («Чувствительность 2» на измери­тельном блоке регулятора расхода газа) устанавливается в такое положение, чтобы изменению расхода воздуха соответствовало пропорциональное изменение расхода газа. Для этого задатчиком расхода воздуха изменяется расход воздуха приблизительно на 20%, а поворотом делителя сигнала коррекции достигается 20%- ное изменение расхода газа. Коэффициент передачи регулятора контура регулирования температуры в горне, исходя из того, что

коэффициент передачи системы равен —2,5 и коэффициент «Авиа составляет —0,4° С/м3/ч, принимается

*>»=Тйаж?-=6 м’ы°с-

Коэффициент передачи К і регулятора КПИ настраивается де­лителем сигналов, поступающих от датчика и задатчика темпера­тур «Чувствительность 1», который устанавливается в среднее положение, а рукоятка «Степень связи» ставится в такое положе­ние, чтобы изменение положения указателя задатчика на 100° С вызывало скачкообразное изменение сигнала на выходе КПИ на 30%. Таким образом:

^ = W = 0-3 "/от­делителем сигнала коррекции по температуре «Чувствитель­ность 3» регулятора расхода газа настраивается коэффициент пере­дачи /Са контура регулирования расхода газа по корректирующему воздействию. Делитель ставится в такое положение, чтобы измене­ние сигнала выхода КПИ на 10% приводило к изменению расхода газа на 200 м3/ч. Таким образом:

Кг=^-=20^м*/ч/%

If коэффициент передачи регулятора температуры составит Крег = KiKa = 0,3-20 = 6 м3/ч1 °С.

Сменным сопротивлением устанавливается время изодрома Ти = 130 сек (Я9 = 4,5 мом).

Испытание рассматриваемой системы автоматического регули­рования теплового режима на обжиговой машине показало, что она обеспечивает стабилизацию температуры в горне со средне­квадратичным отклонением, не превышающем 15° С, и стабилиза­цию количества подводимого тепла, отнесенного на тонну окаты­шей. При этом изменение количества тепла, подводимого в горн при изменении количества окатышей, практически не вносит воз­мущений в узел стабилизации температуры в горне. Время пере­ходного процесса регулирования расхода тепла на тонну окатышей не превышает 5—6 мин при изменении подачи сырых окатышей. Время переходного процесса регулирования температуры при возмущениях по расходу газа с изменением соотношения расходов газа и воздуха составляет 7—8 мин, перерегулирование — по­рядка 10% от возмущающего воздействия.

198

В процессе испытаний для определения возможности управ­лять производительностью технологической линии средствами автоматического регулирования без применения вычислительной техники был опробован макет описанной системы. В этой системе температура в вакуум-камере зоны рекуперации контролируется термопарой, вторичный прибор которой формирует сигнал, про­порциональный значению этой температуры и подает его в измери­тельный блок регулятора типа КПИ-62, где он сравнивается с сиг­налом задатчика температуры. Вырабатываемый регулятором сиг­нал регулирующего воздействия поступает в регулятор расхода концентрата, направляемого на окомкователь. Таким образом, если температура под паллетами ниже заданной, расход концентрата уменьшается, а если эта температура выше заданной, расход кон­центрата увеличивается. Регуляторы соотношения расходов кон­центрата, известняка и бентонита соответственно изменяют расход известняка и бентонита. Эта система испытывалась при включении регулятора КПИ по пропорциональному и пропорционально-интег­ральному законам регулирования. Высокий уровень помех, вы­званных колебаниями расхода концентрата, производительности окомкователей, скорости движения паллет в результате регулиро­вания высоты слоя на паллетах приводит к тому, что видимые ре­зультаты работы регулятора температуры под паллетами дости­гаются только при коэффициенте передачи системы, составляющем более 0,3, но при этом возникают автоколебания системы, которые не исчезают ни при каких настройках регулятора. Устранить ука­занные помехи демпфированием не удается.

В процессе наладки системы возникла трудность с определе­нием момента включения регулятора после пуска обжиговой ма­шины при ее кратковременных остановках. Пр и остановке машины температура под паллетами в зоне рекуперации возрастает при­мерно на 100° выше заданной независимо от нагрузки до остановки машины. Приблизительно только через 30 мин после пуска машины по температуре под паллетами можно судить о режиме работы машины. Так как среднее время между кратковременными оста­новками машины не превышает 3 ч, то, учитывая большое время переходного процесса системы регулирования (более 1,5 ч), даже если удастся избежать автоколебаний в системе путем применения более совершенных регуляторов и уменьшения уровня помех, эта система окажется малоэффективной.

Поэтому для управления производительностью технологиче­ских линий, по-видимому, целесообразно применение управляющей вычислительной машины. Эта машина по результатам анализов химического состава сырья, качеству сырых и обожженных окаты­шей, по разработанным алгоритмам может управлять не только дозировкой компонентов шихты, но и производительностью агре­гатов, используя в качестве одного из импульсов температуру под паллетами обжиговой машины.