Главная  | О журнале  | Авторы  | Новости  | Конкурсы  | Вопросы / Ответы

К содержанию номера журнала: Вестник КАСУ №1 - 2011

Автор: Абитова Гульнара Аскеровна

Одной из основных и приоритетных задач в политике государства является интенсификация и модернизация промышленных предприятий и производств. В соответствии с этим в стране особенно актуально стоят вопросы по разработке новых технологий и совершенствованию существующих, что невозможно без разработки эффективных систем и алгоритмов автоматического управления технологическими процессами с применением современных средств контроля и мониторинга.

Такие средства контроля и мониторинга, в том числе различные датчики (сенсоры) и приборы, как правило, тесно интегрируются с автоматизированными системами управления технологическими процессами, которые позволяют сократить издержки предприятия на обслуживание основных фондов, увеличить активные мощности предприятия, уменьшить простои, лучше управлять персоналом и, в целом, всем технологическим производством.

При проектировании технологических циклов и их автоматизации учитываются масса параметров, которые необходимо контролировать и мониторить для достижения оптимальных результатов [1]. При этом каждый этап производства необходимо контролировать на предмет правильности выполнения того или иного процесса, следить за его состоянием и обеспечивать эффективное использование средств.

Ввиду этого, как одна из задач комплексной автоматизации в работе предлагается создание устройства, позволяющего регулировать производительность перекачки технологической жидкости путем изменения скорости вращения рабочего органа, в качестве которых в данной работе выступают асинхронные двигатели [2].

В настоящее время известно устройство перекачки технологических жидкостей, реализующее метод дросселирования, содержащее датчик уровня (ДУ), этот датчик уровня определяет уровень технологической жидкости в напорном баке и падает сигнал в регулятор уровня, регулятор уровня в зависимости от задания регулирует расход технологической жидкости из напорного бака по средством подачи своего выходного сигнала на вход исполнительного механизма (ИМ), который управляет запорной арматурой дроссельного типа, насос (Н) служит для создания постоянного напора в процессе откачки технологической жидкости:

Рисунок 1 – дроссельное управление

Недостатком данного устройства является уменьшение К.П.Д. насоса при уменьшении производительности дросселированием, так как скорость рабочего колеса насоса остается без изменения, то потребляемая мощность насоса так же не изменяется, в результате мощность бесполезно расходуется на сопротивление дросселирующего устройства.

Использование устройств, реализующее скалярное управление непосредственно насоса перекачки технологической жидкости имеет такие недостатки, как низкая статическая и динамическая точность электропривода при отработке задания, сложность конструкции.

Целью разработки является повышение К.П.Д. и качества регулирования насоса перекачки технологической жидкости (быстродействия, точности) при относительной простоте конструкции.

Поставленная цель достигается созданием устройства, позволяющего регулировать производительность перекачки технологической жидкости путем изменения скорости вращения рабочего органа. Поскольку в качестве двигателя в насосных установках используют асинхронный, то предлагаемое устройство реализует самую передовую теорию управления асинхронных электроприводов: векторное управление по средствам переключающей таблицы: при управлении технологическим процессом необходимо управлять потоком электрической энергии, потребляемой и вырабатываемой электроприводом, таким образом, чтобы механические переменные (момент двигателя, скорость, производительность насоса, и т.д.), либо поддерживались на требуемом уровне, либо изменялись по заданным законом с требуемой по условиям технологии точностью.

Развитие современных средств контроля и мониторинга, a также вычислительной техники, и внедрение их в системы автоматического управления технологическими процессами промышленного производства позволяют практически реализовать качественное управление приводов переменного тока [3].

Возможность контроля и управления текущими координатами машин переменного тока в различных пространственных осях отсчета открыло новые возможности развития и совершенствования регулируемых приводов переменного тока: асинхронный двигатель в управлении можно представить как двигатель постоянного тока, т.е. разделить на контуры по управлению потоком и моментом двигателя.

Для реализации данного метода управления предлагаемое устройство использует микроконтроллер, применение которого дает следующие преимущества: усовершенствование функционирования – возможность создание интеллектуальных контуров управления; увеличение диапазона контролируемых неисправностей, что приведет к увеличению ресурса работы привода; способность к взаимодействию с другими системами дает возможность создания глобальной системы управления всего предприятия в целом [4].

Данное устройство основано на управлении момента и потока с помощью предельных циклов, путем подачи с выхода инвертора на вход АД оптимального напряжения. Использование в системе управления переключающих таблиц позволяет увеличить быстродействие электропривода в целом.

Система управления представлена на рисунке 2: Задание по моменту и потоку сравниваются с действующими значениями на соответствующих сумматорах, а их ошибки поступают на вход гистерезисных устройств управления момента (УУМ) и потока (УУП). Выходной сигнал УУМ может принимать три значения:

-1 соответствует уменьшению моменту;

+1 соответствуют увеличению момента;

0 соответствуют поддержанию момента на определенном уровне. Выходной сигнал УУП может принимать два значения:

-1 соответствует уменьшению потока;

+1 соответствуют увеличению потока.

Рисунок 2 - Устройство векторного управления по переключающей таблице

Эти сигналы подаются на вход переключающей таблицы (ПТ). Для определения оптимального вектора напряжения на вход ПТ поступает с вычислительного устройства (ВУ) специальная информация о том, в каком секторе в настоящий момент находится вектор потока.

В зависимости от сигналов, пришедших с УУМ, УУП и ВУ выбирается оптимальный вектор напряжения, его код в виде трехзначной комбинации Sa; Sb; Sс подается на драйвера инвертора. Sa; Sb; Sс могут принимать два значения:

“1”- соответствующая фаза двигателя подключается к источнику постоянного тока прямой полярности;

“0”- соответствующая фаза двигателя подключается к источнику постоянного тока обратной полярности.

Сигнал “Sa” управляет ключами фазой “А” двигателя; “Sb” управляет ключами фазой “B”; “Sс” управляет ключами фазой “С” соответственно.

Фазные токи и напряжения снимаются с помощью датчиков и переводятся из трехфазной системы в эквивалентную двухфазную неподвижную систему координат. Далее, система управления по полученным координатам тока и напряжения с помощью двухфазной модели асинхронного двигателя определяет действующие значения потока и момента согласно и скорости двигателя и, сравнивая эти значения с соответствующим заданием, выдает сигналы рассогласования в устройства УУМ и УУП соответственно.

Переключающая таблица является ядром данной системы управления. Статические и динамические показатели рассматриваемого электропривода зависят от того, насколько корректно будет сформирована переключающая таблица. Ее правильное формирование позволяет достичь быстрой реакции электропривода на изменения как задающего, так и возмущающего воздействий.

Таким образом, использование данного способа управления асинхронным электроприводом насоса снижает расход электроэнергии на проведения технологического режима, что ведет к снижению себестоимости выпускаемой продукции; позволяет управлять потоком перекачиваемой технологической жидкости в широких пределах, что ведет к увеличению качества выпускаемой продукции и позволяет произвести автоматизацию технологического процесса в полной мере.

В результате мы достигаем упрощения архитектуры данного устройства управления, в результате чего возникает возможность компенсировать электромагнитную инерционность двигателя в динамических режимах при изменении его скорости, что приводит к увеличению быстродействия электропривода и обеспечивает достижение более высокой экономической эффективности используемого метода.

Предлагаемая разработка позволяет совершенствовать существующие технологии контроля и управления технологическим процессом при интеграции автоматизированных систем управления, что обеспечивает экономию основных фондов и ресурсов, увеличивает активные мощности предприятия, уменьшает простои, и, соответственно, повышает качество выпускаемой продукции [5].

Предлагаемая разработка относится к области мониторинга и контроля добычи и переработки полезных ископаемых, производств в цветной и черной металлургии и может быть применена при автоматизации технологических процессов других промышленных производств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Даровских В.Д. Перспективы комплексной автоматизации технологических систем. – Фрунзе: Кыргызстан, 1989. – 191 с.

2. Абитова Г.А. Оптимизация технологических процессов современных промышленных предприятий на основе создания пакета прикладных программ. // Материалы международной научно-практической конференции. – г. Усть-Каменогорск. Изд-во ВКГУ. 2002.- с. 192-194.

3. Бельгибаев Б.А., Шахмухамбетов Б.А., Абитова Г.А. Новые информационные технологии в трансфере технических решений в базовые отрасли промышленности. // Региональный вестник Востока. Научный журнал ВКГУ. – Усть-Каменогорск. Изд-во ВКГУ. 1999. №1. с.107-109.

4. Бельгибаев Б.А., Абитова Г.А. Повышение эффективности экстракционного процесса получения теллура на основе современных программно-аппаратных средств. // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. - Алматы. Изд-во "ОАО "Казахская академия транспорта и коммуникаций им.М. Тынышпаева"", 2004. №2 (27). - с.164-167.

5. Павлов А.В., Абитова Г.А., Бельгибаев Б.А., Ушаков Н.Н. О совершенствовании технологии извлечения теллура из плавов свинцового производства. // Комплексное использование минерального сырья. - Алматы: НИЦ "Гылым", 2004. №6.



К содержанию номера журнала: Вестник КАСУ №1 - 2011


 © 2018 - Вестник КАСУ