A szabályozott szakasz statikus tulajdonsága

1. A szabályozott szakasz statikus tulajdonsága Készítette: Varga István VEGYÉSZETI-ÉLELMISZERIPARI KÖZÉPISKOLA CSÓKA varga.i@neobee.net

2. Amikor a szabályozási rendszer egyensúlyban van, egy meghatározott alapjellemzőnek meghatározott szabályozott jellemző felel meg. • Ha a bemenőjel értékét Δy-nal váltóztatjuk, akkor a szabályozott jellemző értéke is megváltozik Δx-szel és egy x+Δx új értéket ér el. • A be- és kimenőjelek nem időfüggők. • A szabályozott szakasz ilyen viselkedését önbeállásnaknevezik. Vegyük példaként a hőcserélő hőmérséklet-szabályozását: Amikor növeljük a fűtőgőzbevezetést anélkül, hogy megváltozott volna a melegítendő közeg mennyisége, a szabályozott jellemző-esetünkben a hőmérséklet-értéke is növekszik.

3. Az önszabályozó (vagy önbeálló) szakaszmásik példája lehet a folyadékszint- szabályozás egy szabad kifolyású tartályban: Ha adott folyadékszint mellett a kifolyás intenzitása megegyezik az utánfolyáséval, a folyadékszint nem változik; ha csökken a folyadék utánfolyása, a szintmagasság süllyed, aminek eredményeként a kifolyás intenzitása is csökken. • Ez a folyamat addig tart, amíg be nem áll egy új egyensúly, vagyis a kifolyás intenzitása ki nem egyenlítődik az utánfolyás intenzitásával és ekkor a szint egy újabb, kisebb magasságban áll meg.

4. Az önbeálló szabályozott szakasz ún. arányos (statikus) szabályozott szakasz. A szabályozott szakasz statikus jelleggörbéi Lineáris Nem lineáris A legtöbb szabályozott szakasz, berendezés jelleggörbéje nem lineáris.

5. A szabályozott szakasz dinamikus tulajdonságai • A szakasz dinamikus tulajdonságait a szakasz kimenő és bemenőjelének időbeli változásai közti összefüggés határozza meg. • A dinamikus karakterisztikát gyakran átmeneti függvénynek is nevezik. • Különféle rendszerek fizikai tulajdonságaikat figyelve, megállapíthatjuk, hogy hasonló átmeneti függvénnyel rendelkeznek.

6. A könnyebb összehasonlítás végett, standardizált bemenőjelek által létrehozott átmeneti függvények összehasonlítását végzik.

7. Leggyakrabban használt vizsgáló bemenőjel az ugrásfüggvény. • Egy adott szakasznál azt a Δy értéket tekintik egységugrásnak, amely x értékétegy egységgel változtatja meg. • Minden egyenlettel jellemzett átmeneti függvény meghatározható a szakasz időállandójával (T).

8. Az időállandó az az idő, amelyre az új egyensúlyi állapot elérésére lenne szükség akkor, ha a változások sebessége állandósult és egyenlő volna a t0 pontban mért maximális sebességgel.

9. Egy folyadéktartály példáján az időállandó analitikusan úgy határozható meg, hogy a tartály térfogatát elosztjuk a folyadék térfogatáramával állandósult állapotban. τL- a holtidő

10. A holtidőt sokszor a beavatkozószerv és az érzékelőszerv közti távolság okozza. • Annak az időtartamnak felel meg, amely a bemenőjel változása és a kimenőjel változásának kezdete között eltelik. • A szabályozott szakasz fontos tulajdonságai a terhelésés a tárolás.

11. A szabályozott szakasz terhelése az anyagáramlás intenzitásával vagy a szakaszba bevezetett, illetve onnan elvezetett energia mennyiségével jellemezhető. • Például egy hőcserélő esetében az időegység alatt bevezetett hőmennyiséget nevezhetjük a szakasz terhelésének.

12. A szabályozott szakasz tárolásának, adott pillanatban, a szakaszban levő szabályozott közeg vagy energia mennyiségét nevezik. • Például szintszabályozás esetén a beavatkozószerv szintje és a szabályozott folyadék szintje között levő folyadék térfogata.

13. Ha egy rendszer időállandója nagy, akkor az nagy tárolóképességgel (kapacitással) is rendelkezik, ami mellett a szabályozás nehézkes, hiszen a rendszer lassan reagál a bemenőjel változására-tehetetlen rendszer. • Vegyünk egy példát a folyadékszint szabályozásra két tartályban, amelyek tárolóképessége megegyező de az időállandójuk különbözik

14. qv(be)=10m3/óra qv(be)=5m3/óra h=2m qv(ki) qv(ki) h=1m A=1m2 A=2m2 C1=A·h = 1·2= 2 m3 C2=A·h = 2·1= 2 m3

15. Az időállandók: I tartály esetében: T1=V1/qv(be) = 2 / 10 = 0,2 óra = 12 perc. II tartály esetében: T2=V2/qv(be) = 2 / 5 = 0,4 óra = 24 perc. Ha a tartályokba beáramló folyadék térfogatárama egyformán változik, az I tartályban a folyadékszint kétszer gyorsabban fog növekedni, mint a II tartályban levő folyadéké.

16. Anyag- és energia tárolóképességük szerint megkülönböztetünk egytárolós és többtárolós rendszereket (berendezéseket). • Egytárolós rendszerek például a folyadéktartályok szintszabályozása, hőmérséklet-szabályozás, áramlásszabályozások.

17. Az átmeneti függvény egységugrás bemenő jelre Az ilyen rendszerek időállandója (T) azzal az idővel egyenlő, amely alatt az átmeneti függvény statikus-egyensúlyi állapotának 63,2 %-át éri el. A rendszernek nincs holtideje, vagy a holtidő elhanyagolhatóan rövid.

18. A többtárolós rendszerek többkapacitásúak, vagyis az anyag és az energia egyidőben, több helyen is akkumulálódhat (felhalmozódhat). például a duplikátor, amelyben a tartályban is, és a fűtőköpenyben is megfelelő anyag- és energia található. A vegyipari folyamatok szabályozott szakaszainak többsége ilyen.

19. Többtárolós szakasz átmeneti függvénye Az átmeneti függvény „S” alakú. Az időállandót a görbe inflexiós pontján át húzott érintő metszi ki. Az időállandó meglehetősen nagy. A holtidő nagysága itt nem hanyagolható el.