Physical Process Modeling



Регулиране на процеса на нагряване

Материалите включени в тази част са предложени от екипа на Physical Process Modeling

    Регулирането на температурата на съпротивителни електропещи (ЕСП) е един от основните в процеса на проектиране и експлоатация на термичния комплекс пещ - нагрявано тяло. Класическият подход за анализ в случая е затруднен поради големите разлики и променливи стойности на топлинните параметри на процеса, респ. времеконстанти. На база компютърна симулация е възможно да се определят конкретни стойности на параметрите на настройка на регулатор от съответен (известен) тип, чрез неколкократно проверяване на протичащия преходен процес. Основната цел е да се изработят препоръки при използуване на най-широко разпространените видове регулатори, класифицирани според начина на работа - позиционни и с непрекъснато действие. Изследването се извършва числено с модел, за двата вида регулатори: двупозиционни (с или без хистерезис); с непрекъснато действие - пропорционално-интегрално-диференциално действие (ПИД-регулатор).

    Съпротивителните електропещи в зависимост от предназначението отговарят на различни изисквания за точност на реализиране на зададен режим на нагряване на детайлите. В съответствие с него се извършват настройките на регулаторите. Определянето на параметрите на настройка е сложен процес, който се изпълнява от висококвалифициран персонал при наличие на данни от експериментална идентификация на обекта. С цел опростяване на процедурата се предлага въвеждане на математическо описание и програмна реализация за анализ на процесите на работа на ЕСП в режим на регулиране.

processes of regulation - Runge-Kutta method
Figure 1
Преходен процес без регулиране. Температурата достига до недопустима стойност, което определя режима като авариен

Runge-Kutta regulation temperature
Figure 2
Температурата се контролира като в модела се поставя условие повърхността на нагрявания товар да не превишава конкретна стойност

Runge-Kutta regulation temperature
Figure 3
Температурата се контролира като в модела се поставя условие температурата на нагревателя да не превишава зададена стойност

Runge-Kutta regulation temperature
Figure 4
Моделът изследва температурната инертност в зависимост от инсталираната мощност и температурата на регулиране

furnace simulation - MatLab
Figure 5
Чрез симулационната процедура се изследва зададения хистерезис на регулиране в зависимост от параметрите на нагрявания товар. 1,3,4 - нагревател при различен товар; 2 - товар;

furnace simulation - MatLab
Figure 6
Последователност на импулсите на работа и пауза на позиционен регулатор. А - преходен режим на разгряване, В - установен режим, при който се компенсират загубите към околната среда;
1,3 - нагревател; 2,4 - повърхност на товара

furnace simulation - MatLab
Figure 7
Трипозиционен регулатор, работещ при различни настройки. 1,4 - нагревател; 2,3 - повърхност на товара





    Моделирането на режима на регулиране на ЕСП предложено от екипа на Physical Process Modeling, представя цялостен анализ на комплекса пещ-товар-регулатор и предлага следните резултати:

  • От симулационната процедура се получават данни за комутационните цикли на работа и пауза при позиционен режим ON/OFF. Определя се времето за включване на регулатора и параметрите на термодатчика.
  • Описанието на ПИД регулатора и въвеждането на уравненията в модела, позволява чрез симулация на процеса да се определят коефициентите на звената. Предоставя се възможност за изследване на комплекса пещ-регулатор-товар с цел предявяване на изисквания към апаратното осигуряване.
  • Предлага се възможност за управление с цел достигане на определена скорост на изменение на температура.
  • Реализацията на модел описващ цялостен технологичен процес - обработване на товар и презареждане, позволява да се анализира работата на регулатора в този режим.
  • Представените подходи на анализ на разпределение на инсталираната мощност и смущаващи въздействия в процеса на регулиране, позволяват съответните резултати да бъдат използвани в проектантската и експлоатационната работа.


Регулиране процеса на нагряване на съпротивителни електропещи. Изчислителните процедури са реализирани чрез системи диференциали уравнения в MatLab.


DEMO 1
DEMO 2
DEMO 3
DEMO 4
DEMO 5
DEMO 6
DEMO 7
DEMO 8
DEMO 9
DEMO 10
DEMO 11
DEMO 12
DEMO 13
DEMO 14


   



Physical Process Modeling