Синтез регулятора уровня в резервуарах с технической водой

Ольга Витальевна Никитина; Кирилл Борисович Сентяков; Альбина Фахрудиновна Лузина

doi:10.22213/2410-9304-2025-1-4-11

Авторы

О. В. Никитина Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
К. Б. Сентяков Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
А. Ф. Лузина Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2025-1-4-11

Ключевые слова:

резервуар, преобразователь, объект управления, регулирование, система, автоматизация

Аннотация

Технический прогресс невозможен без создания новейших технологий, машин, материалов, а также средств автоматизации. Развитие автоматизации в любой промышленности связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов, использованием агрегатов большой мощности, усложнением технологических схем и повышенными требованиями к получаемым продуктам. На сегодняшний день автоматизация технологических и производственных процессов является актуальной задачей для большинства предприятий во всех отраслях промышленности. В данной работе проанализирован технологический процесс приготовления технической воды, найдены недостатки данного процесса, которые снижают качество регулирования отбора технической воды, произведен поиск существующих решений, способствующих повышению качества технической воды и увеличению уровня безопасности труда. Преобразователь уровня воды в резервуаре принят идеальным пропорциональным звеном, не имеющим инерционного запаздывания передачи сигнала. Программный регулятор работает по алгоритму ПД-регулирования (пропорционально-дифференцирующий регулятор). Это обеспечивает системе управления требуемое быстродействие, то есть оперативное реагирование на изменение рассогласования заданного и фактического уровня воды в резервуаре. Таким образом, задача синтеза локализуется выбором коэффициентов пропорциональной Kп и дифференцирующей Kд составляющих регулятора. Для оценки адекватности выбора оптимальных значений коэффициентов пропорциональной и дифференцирующей составляющих регулятора построена имитационная модель системы автоматического регулирования. В имитационной модели реализованы все структурные связи передаточных функций и расчетные коэффициенты. В ходе имитационных экспериментов подтверждены для данных условий оптимальные значения коэффициентов регулятора. Выбраны технические средства автоматизации, разработана математическая модель управления клапаном с электроприводом, разработана структурная схема системы автоматизированного регулирования уровня воды в резервуаре, произведен синтез регулятора уровня, который позволяет эффективно использовать систему мониторинга за техпроцессом.

Биографии авторов

О. В. Никитина, Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент

К. Б. Сентяков, Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент

А. Ф. Лузина, Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

студент

Библиографические ссылки

Tverskoj Ju.S., Murav'ev I.K. [On the methodology of structural synthesis of effective process control systems]. Gazoturbinnye tehnologii. 2022. No. 5. Pp. 32-37 (in Russ.).* * *

Alekseev V.A., Usol'cev V.P., Juran S.I. [Automated control of emergency discharges in wastewater treatment systems].Intellektual'nye sistemy v proizvodstve. 2015. No. 1. Pp. 133-139 (in Russ.).

Juhno A.I., Plugotarenko N.K. [Development of a control algorithm for an automated chlorine dosing system at water treatment plants]. Vestnik molodjozhnoj nauki Rossii. 2019. No. 2. Pp. 8 (in Russ.).

Hramenkov V.N. [Justification of requirements for the accuracy of reproduction by the control system of a technical object of control actions on the indicators of its purpose]. Vestnik metrologa. 2023. No. 3. Pp. 9-11. EDN ICHWNA (in Russ.).

Ovchinnikov A.S., Kiselev A.A., Melihov K.M., Kozinskaja O.A. [Theoretical justification of the capacity of the developed automatic regulator of water supply to the irrigation canal]. Izvestija Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. 2024. No. 1. Pp. 234-241. DOI 10.32786/2071-9485-2024-01-27. EDN NDXMGC (in Russ.).

Poljakov S.I., Sorokin I.A. [Automation of the technological process of steam production in the boiler shop]. Aktual'nye napravlenija nauchnyh issledovanij XXI veka: teorija i praktika. 2018. Vol. 6, no. 5. Pp. 118-122 (in Russ.).

Margolis B.I., Makarov K.I. [Synthesis of control devices in automatic control systems by the method of equal-speed lines]. Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Serija: Tehnicheskie nauki. 2021. No. 1. Pp. 86-91 (in Russ.). DOI 10.46573/2658-5030-2021-1-86-91.

Oskolkov A.A., Bezukladnikov I.I., Trushnikov D.N. [Application of Eddy Current Testing Method in Temperature Control Loop of 3D Printing Process].Intellektual'nye sistemy v proizvodstve. 2020. Vol. 18, no. 3. Pp. 110-117 (in Russ.). DOI: 10.22213/2410-9304-2020-3-110-117.

Petrov A.M., Popov A.N. [Development of scientific and technical foundations for improving automated systems for operational control and management of heat supply processes].Intellektual'nye sistemy v proizvodstve. 2023. Vol. 21, no. 4. Pp. 117-124 (in Russ.). DOI: 10.22213/2410-9304-2023-4-117-124.

Koltakov A.V. [Development of an automatic temperature control system for sodium tripolyphosphate in a chemical reactor]. Matrica nauchnogo poznanija. 2024. No. 7-2. Pp. 44-55. EDN BAMJFY (in Russ.).

Dovletgel'dieva D., Amanmuhammedov M., Medzhidov A., Rahimova A. [Automation of production processes in construction industry enterprises]. Simvol nauki: mezhdunarodnyj nauchnyj zhurnal. 2024. Vol. 2, no. 2-2. Pp. 34-36. EDN ULSJZJ (in Russ.).

Licin K.V., Gnedkov D.A., Morev A.D., Nekipelov D.V. [Development of an automated system for regulating the supply of gas-air mixture] Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tehnicheskie nauki. 2024. No. 5. Pp. 467-472. DOI 10.24412/2071-6168-2024-5-467-468. EDN XLURNT (in Russ.).

Mihajlushkin D.E. Issledovanie dejstvija avtomaticheskogo reguljatora vozbuzhdenija v programmnom komplekse SIMINTECH [Study of the operation of the automatic excitation regulator in the SIMINTECH software package]. Radiojelektronika, jelektrotehnika i jenergetika: Tezisy dokladov Tridcatoj mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii studentov i aspirantov [Proc. Radioelectronics, electrical engineering and power engineering: abstracts of the reports of the Thirtieth International Scientific and Technical Conference of Students and Postgraduates, Moscow, February 29 - March 02, 2024]. Moscow: RADUGA, 2024. P. 1222. EDN IFGABC (in Russ.).

Gusev S.S. [Typical automatic control channels]. Operativnoe upravlenie v jelektrojenergetike: podgotovka personala i podderzhanie ego kvalifikacii. 2024. No. 3. Pp. 4-13. EDN IRMFFD (in Russ.).

Dorovskoj V.A., Zinchenko A.A., Zinchenko E.G. [i dr.] [Optimization of the digital controller of the automatic control system of a continuous object]. Vestnik Astrahanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Serija: Morskaja tehnika i tehnologija. 2022. No. 1. Pp. 67-78. DOI 10.24143/2073-1574-2022-1-67-78. EDN OLBDJT (in Russ.).

Tverskoj Ju.S., Murav'ev I.K. [On the methodology of structural synthesis of effective process control systems]. Gazoturbinnye tehnologii. 2022. No. 5. Pp. 32-37. EDN IIXOJY (in Russ.).