Разработка математической модели процесса охлаждения в холодильной камере - Разработка автоматизированной системы управления промышленной холодильной установкой
В инженерной практике принято промышленные холодильные камеры описывать линейным дифференциальным уравнением 1-го порядка с постоянными коэффициентами. Камеры являются весьма инерционными объектами. Так, например, постоянная времени Т рассматриваемой холодильной камеры равна 100 ч.
Однако промышленные холодильные камеры фактически являются многоемкостными объектами и более точно их следует описывать дифуравнениями выше первого порядка с тем, чтобы проверить насколько целесообразна их апроксимация дифуравнениями первого порядка.
Можно описывать холодильную камеру линейным уравнением второго порядка с постоянными коэффициентами:
Используя уравнение (1) и, пренебрегая запаздыванием объекта, мы проводили исследования двухпозиционной системы регулирования в холодильной камере. Расчет проводили методом Рунге - Кутта.
Метод Рунге - Кутта предназначен для дифференциального уравнения второго порядка вида (c учетом того, что tY изменяет свое значение в зависимости от того работают компрессоры или происходит нагрев воздуха в камере за счет естественного притока тепла, или же при отрицательных температурах окружающей среды когда воздух в камере исскуственно подогревается за счет нагревательных элементов или температура в камере падает за счет естественного оттока тепла через стены камеры)
Имеющий погрешность R~(h5), реализовался с помощью следующих формул [8]:
К1=h * F(I ; t i ; t'I ; tYi);
К2=h * F(I +(h/2); t i +(h/2)* t'I+(h/8)* К1 ;t'I + (К1/2); tYi);
К3=h * F(I +(h/2); t i +(h/2)* t'I+(h/8)* К1 ;t'I + (К2/2); tYi);
К4=h * F(I +h; t i +h* t'I+(h/2)* К3 ;t'I + К3; tYi);
T i+1=t i+ h*[ t'I +( К1+ К2 + К3 )/6] ;
T'I+1 =t'I + (К1+ 2*К2 + 2*К3 + К4)/6
Расчет проводился на участке от 0 ч до 200 ч при следующих начальных условиях:
T 0= t0;
T'0 = 0.
Вариант 1.
Т1 =100 ч, Т2 =10 ч, заданный диапазон 0,5 - 1 °С, установившаяся температура при ее росте 10 °С и установившаяся температура при ее снижении минус 3 °С. При этом были получены следующие результаты : фактический диапазон поддержания температуры составил 0,45 - 1,25 °С, а период колебаний 54 ,2 часа. График переходного процесса и протокол работы приведен в приложении.
При описании холодильной камеры линейным дифуравнением первого порядка следующего вида :
Провели аналогичные исследования системы двухпозиционного регулирования, т. е. полагали
Т= Т1 +2* Т2=120 ч,
А остальные данные были такими же, как и в варианте 1. При этом температура поддерживалась в заданном диапазоне (запаздыванием пренебрегали), а период колебаний составил 22,5 ч.
Из приведенных данных следует, что фактический диапазон поддержания температуры при более точном математическом описании холодильной камеры увеличивается в 1,6 раза а период колебаний возрастает в 2,5 раза. Следовательно для приведенных исходных данных рассматривать камеру в упрощенном варианте не следует.
Вариант 2.
Т2 = 0,5 ч, а остальные данные аналогичны варианту 1. По данному варианту получили, что температура поддерживается в заданном диапазоне, а период колебаний составил 21,3 ч. Исследования в упрощенном объекте (Т = 101 ч) показало, что период колебаний получился равным 19 ч. Как видим, для варианта 2 апроксимация холодильной камеры апериодическим звеном первого порядка вполне допустима.
Вариант 3.
Поддержание рабочей температуры в камере происходит за счет работы электронагревателей при Т1 =100 ч, Т2 =15ч, заданный диапазон 0,5 - 1 °С, установившаяся температура при ее росте 4 °С и установившаяся температура при ее снижении минус 5 °С. При этом были получены следующие результаты : фактический диапазон поддержания температуры составил 0,307 - 1,082 °С, а период колебаний 73 часа. График переходного процесса и протокол работы приведен в приложении.
Вариант 4.
Т2 =1.5 ч, а остальные данные аналогичны варианту 3. По данному варианту получили, что температура поддерживается в заданном диапазоне, а период колебаний составил 30,3 ч. Исследования в упрощенном объекте (Т = 103 ч ) показало, что период колебаний получился равным 29 ч. Как видим, для варианта апроксимация холодильной камеры апериодическим звеном первого порядка вполне допустима.
Как мы можем видеть из рассмотренного выше целесообразно производить апроксимацию холодильной камеры апереодическим звеном первого порядка только в тех случаях когда постоянная времени Т2 составляет не более чем 0,01...0,025 Т1 то есть ее влияние на качество переходного процесса - несущественно.
В случае, когда постоянная времени Т2 составляет 0,1Т2 то эта апроксимация приводит к значительным погрешностям при расчетах, что недопустимо в современной инженерной практике.
На основании вышеизложенного можно сделать следующий вывод: в современной инженерной практике при использовании средств вычислительной техники необходимо для повышения точности расчетов рассматривать промышленную холодильную камеру, как апериодическое звено второго порядка (при Т2 > 0,01...0,025 Т1 )
Похожие статьи
-
Холодильная автоматизированная установка состоит из трех компрессоров (КМ), оснащенных устройствами автоматической защиты, маслоотделителя (МО), сборника...
-
В результате произведенного проектирования была создана система автоматического регулирования работы холодильной установки. При проектировании автоматики...
-
Расчет тока уставки группы №1. Установлена мощность ламп P1 = 8*100 =800 Вт. Рабочий ток I1 равняется: I1 = P1 / U = 800/ 220 =3,64 A Принимаем ток...
-
Для управления установкой нами запроектирован микропроцессорный контроллер АК2 - РС301А, производства компании "Danfoss" (Дания). Общие сведения Основное...
-
Во время усовершенствования холодильников должны решаться следующие задачи: - обеспечение высоких теплозащищающих свойств ограждающих конструкций путем...
-
Себестоимость продукции - это выражение в денежной форме затраты предприятия на производство и реализацию продукции. Себестоимость показывает, во что...
-
При подборе оборудования учитывают показатели основных его свойств: потребительских, отражающих полезный эффект от использования...
-
Типы соединений Существуют различные типы входов и выходов. Один может получать сигналы с датчиков и выключателей, другой - получать сигнал напряжения,...
-
Настройка контроллера и управление контроллером осуществляются через персональный или карманный компьютер при помощи программы "AK2-Service Tool"....
-
Введение - Разработка автоматизированной системы управления промышленной холодильной установкой
Современный уровень производства пищевых продуктов характеризуется с одной стороны увеличением урожайности полей за счет введения новых урожайных сортов...
-
Запуск системы производства поролона производится по команде оператора после того, как им были введены параметры протекания процесса. Перед запуском...
-
Средства контроля АК-2 - Модули. Базовый модуль - предназначен для управления центральной холодильной машиной Модули расширения. В сложных системах могут...
-
Когда используются аналоговые выходы, может регулироваться скорость вентиляторов, например, при помощи преобразователя частоты типа AKD. Общее...
-
Способ охлаждения Для отвода тепла из охлаждаемых камер холодильника используют три различные системы: непосредственное, рассольное и воздушное...
-
Pointek ULS 200 - это бесконтактный ультразвуковой сигнализатор уровня с двумя точками переключения для регистрации уровня сыпучих веществ, жидкостей и...
-
Физическое представление системы управления не может быть полным, если отсутствует информация о том, на какой технологической платформе она реализована....
-
После описания звеньев системы определяем ее передаточную функцию, которая представляет собой произведение всех ПФ звеньев: (2.10) Подставляем в...
-
Для составления математической модели объекта проведем анализ всех составных элементов структурной схемы и рассчитаем параметры их передаточных функций....
-
Пожары на конвейерных линиях представляют большую опасность для работающих и могут причинить огромный материальный ущерб. К основным причинам пожаров,...
-
Анализ условий труда Анализ условий труда на участке производства поролона, приводит к заключению о потенциальной опасности данного участка. Суть...
-
Описание задачи проектирования Данная система предназначена для установки "Cannon Viking Maxfoam", которая в свою очередь предназначена для производства...
-
Датчик Скорости MD-256 изображенный на рисунке 4.4 предназначен для работы с конвейерами. Рисунок 4.4 - Датчик Скорости MD-256 Он передает сигнал на...
-
SIMATIC S7-300 - это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Данный...
-
Класс в Rational Rose -- это описание общей структуры (данных и связей) для дальнейшего создания объектов. Для того чтобы генератор Rational Rose имел...
-
Способы охлаждения в зависимости от вида охлаждающей среды делятся на непосредственное охлаждение и на охлаждение жидким хладоносителем (косвенное...
-
Составление структурной схемы Конвейерная линия на установки "Cannon Viking Maxfoam" представляет собой ограниченное по краям пространство, вследствие...
-
Определение требований к системе Прежде чем начать проектирование системы производства поролона нужно определить функции, которые будет выполнять...
-
Требования, предъявляемые к холодильным агентам, подразделяются на следующие группы: Экологические - озонобезопасность, низкий потенциал глобального...
-
Себестоимость - это денежное выражение используемых в процессе производства продукции сырья, материалов, топлива, энергии, трудовых ресурсов, основных...
-
Системы диагностики и управление точности обработки - Виды автоматизированных производств
Любое спроектированное и изготовленное технологическое оборудование и его система ПУ в процессе эксплуатации должны находиться в работоспособном...
-
В САР поддержание заданного значения регулируемого параметра или изменение его по определенному закону обеспечивается аппаратурными средствами, имеющие...
-
Для реализации системы требуется следующее оборудование: частотный преобразователь, промышленный контроллер, ультразвуковой датчик уровня, датчик...
-
Быстрое развитие информационных технологий на предприятиях, обусловлено необходимостью повышения конкурентоспособности производимой продукции, как на...
-
Расчет и подбор компрессора Холодильный компрессор - агрегат, отвечающий за сжатие и перекачку паров хладагента используется в промышленности и в...
-
Подходя к проектированию холодильной установки, важно отметить, что они являются одной из важнейших составляющих перерабатывающей отрасли, поскольку они...
-
Выбираю преобразователь КТЭ 320/220 А (440 В) Семейство продуктов КТЭ Тип изделия или компонента Привод с регулируемой частотой вращения Специальное...
-
Холодильная камера холодильника для хранения охлажденной мясной продукциив одноэтажном варианте располагается перед перерабатывающим корпусом....
-
Охлажденный автоматика хладагент Для улучшения работы холодильной установки предлагаю подобрать дополнительное оборудование. Выбираю следующее...
-
После заливки формы отливка охлаждается и затвердевает. Полностью затвердевшая отливка должна определенное время охлаждаться с формой, так как прочность...
-
В зависимости от исходного состава нефти может варьироваться принципиальная схема установки. Обычно установки предлагаются комплексом ЭЛОУ + АВТ....
Разработка математической модели процесса охлаждения в холодильной камере - Разработка автоматизированной системы управления промышленной холодильной установкой