Регулювання температури

Температура – це показник термодинамічного стану системи і використовується як вихідний параметр при регулюванні теплових процесів. Динамічні характеристики таких процесів як об’єктів керування залежать від багатьох чинників (фізико-хімічних параметрів процесу, конструкції апарата, умов теплопередачі), тому сформувати загальні рекомендації щодо синтезу АСР важко, потрібно проводити аналіз кожного конкретного процесу. Крім того особливістю регулювання теплових процесів є їх інерційність. Інерційність теплових процесів зв’язана з теплообміном, забезпечити високу швидкість якого досить складно. В системах регулювання температури існують дві інерційні ланки: сам об’єкт керування і датчик температури.

В автоматичних системах регулювання теплообміну або температури використовують регулятори як прямої, так і непрямої дії. На рис.7.12. показана АСР температури на базі регулятора прямої дії. Вимірювачем температури є термобалон 1, заповнений робочою рідиною. При зростанні температури в ОК в термобалоні зростає тиск рідини, який через імпульсну трубку 2 передається сильфону 3. Зміна тиску в сильфоні призводить до зміни положення регулюючого органу 4 на лінії подачі гріючого потоку. Такі ж системи можна організувати і для регулювання температури з охолоджуючим потоком. Алгоритм функціонування цих регуляторів відповідає П-закон.

4 1

Рисунок 7.12 – Температури з регулятором прямої дії

Точніше регулювання (з ПІ- і іншими законами регулювання) можна реалізувати в системах з використанням регуляторів непрямої дії.

Розглянемо типові схеми регулювання процесу теплообміну в трубчатих теплообмінниках. Пунктиром показані інші можливі керуючі впливи.

Зображена на рис.7.13 АСР є проста і найрозповсюдженішою схемою стабілізації температури. Одначе оскільки процес теплообміну дуже інерційний, якість регулювання такої АСР невисока і дозволяє лише позбутись статичнох похибки, характерної для П-регуляторів. Підвищення якості можна досягти введенням Д-складової в закон функціонування регулятора або введенням додаткового контура за малоінерційним параметром.

Продукт

Теплоносій

Рисунок 7.13 – Осноконтурна АСР температури

При використанні ПД- і ПІД-регуляторів, необхідно застосовувати проміжну фільтрацію високочастотних шумів. В цифрових АСР це забезпечується спеціальними алгоритмами фільтрації, а в аналогових – шляхом демпферування сигналу датчика у вимірювальному каналі.

При введенні допоміжних контурів регулювання використовують як мало інерційний параметр витрату рідини (пари) по лінії можливих збурень. Такі схеми приведені на рис.7.14. Допоміжний мало інерційний контур регулювання забезпечує стабілізацію вибраного параметру з корекцією його за основним регульованим параметром, що значно покращує якість стабілізації основного інерційного параметра.