a. Hàm truyền của thiết bị đo
Thiết bị đo nhiệt độ là bộ chuyển đổi sử dụng can nhiệt R do Nhật sản xuất có dải tín hiệu đầu vào là nhiệt độ 0°c ÷ 1400°c và tín hiệu ra là điện áp 1V ÷ 5 V. Nhƣ vậy, thiết bị này có hàm truyền là một khâu quán tính bậc nhất:
W5(s) =
Trong đó:
- τ : Thời gian lấy trễ (khoảng 0,005s rất nhỏ so với hằng số thời gian của vùng nhiệt là 100s do đó ta có thể bỏ qua quán tính của thiết bị đo và coi đặc tính của thiết bị đo nhƣ một khâu khuếch đại thuần túy).
- K: Hệ số khuếch đại
K=
=
≈ 0,003 (V/ ) Vậy ta có hàm truyền của thiết bị đo nhiệt độ là :
W5(s)= K = 0,003 (V/ ) (3.1)
b. Hàm truyền đạt của bộ chuyển đổi điện áp / dòng điện
Bộ chuyển đổi điện áp / dòng điện có tín hiệu đầu vào là điện áp từ 1V ÷ 5V và tín hiệu đầu ra là dòng điện 4mA ÷ 20mA. Thiết bị này là một khâu khuếch đại với hệ số khuếch đại đƣợc xác định nhƣ sau:
W1 =
=
= 4 (mA/V) (3.2)
c. Hàm truyền đạt của bộ chuyển đổi dòng điện / khí nén
Bộ chuyển đổi dòng điện khí nén có tín hiệu vào là dòng điện từ 4mA ÷ 20mA và tín hiệu ra là áp suất khí nén P: 0.8 ÷ 6 kg / cm2. Nhƣ vậy thiết bị này có hàm truyền là một khâu khuếch đại đƣợc xác định nhƣ sau:
W2 =
=
= 0,325 (
50
d. Hàm truyền đạt của thiết bị chấp hành
Thiết bị chấp hành đƣợc sử dụng là van bƣớm đƣợc điều chỉnh bằng thiết bị thủy lực khí nén.Trong thực tế hàm truyền của van thƣờng đƣợc coi là khâu quán tính bậc nhất có trễ, lấy gần đúng thì xem là khâu quán tính bậc nhất :
W3(s) =
Trong đó:
- Tv : Thời gian của van (khoảng 1s ) - Kv: Hệ số khuếch đại của van
Khi tín hiệu điều khiển thay đổi từ 4 ÷ 20mA thì qua bộ chuyển đổi điện-khí nén I/P ta đƣợc đầu ra là tín hiệu khí nén thay đổi từ 0,8 ÷ 6 kg/cm2. Khi tín hiệu khí nén thay đổi thì tín hiệu độ mở van thay đổi từ 0 ÷ 100%. Và khi độ mở van thay đổi thì lƣu lƣợng dầu qua van thay đổi từ 0 ÷ 1000 lit/h. Vậy hệ số khuếch đại van điều khiển là:
Kv =
= 62,5 ( ⁄ )
Vậy hàm truyền của van điều khiển vùng đều nhiệt là : W33(s) =
(3.4)
Tƣơng tự nhƣ vậy ta xác định hàm truyền của van điều khiển vùng nung nhƣ sau : W32(s) =
(3.5)
Và xác định hàm truyền của van điều khiển vùng nung sơ bộ nhƣ sau : W31(s) =
(3.6)
e. Hàm truyền của thiết bị điều khiển
Đối tƣợng điều chỉnh là nhiệt độ lò nung cán thép liên tục. Hàm truyền đạt của lò đƣợc xác định bằng phƣơng pháp thực nghiệm.
51
Đƣờng đặc tính quá độ của lò nung có dạng hình chữ S
Hình 3.5. Đặc tính chính xác của lò nung
Hình 3.6. Đặc tính gần đúng của lò nung
Vì vậy ta có thể xem hàm truyền đạt của lò nung là một khâu quán tính bậc nhất có trễ: W4= Trong đó : - K là hệ số khuếch đại.
- τ là thời gian trễ của quá trình điều khiển. - T là hằng số thời gian của quá trình điều khiển.
Xác định hàm truyền của vùng đều nhiệt
Khi lƣu lƣợng dầu tới mỏ đốt thay đổi từ 0 ÷ 1000 lit/h thì nhiệt độ vùng đều nhiệt thay đổi từ 0 ÷ 1400°c.
52 K =
= 1,4( ⁄ )
- Các tham số thời gian quán tính T = 100s, tham số τ =30s. Vậy ta có: W43 =
(3.7)
Xác định hàm truyền của vùng nung
Khi lƣu lƣợng dầu tới mỏ đốt thay đổi từ 0 ÷ 1000lit/h thì nhiệt độ vùng đều nhiệt thay đổi từ 0 ÷ 1400°c.
- Hệ số khuếch đại K
K =
= 1,4( ⁄ )
- Các tham số thời gian quán tính T = 150s, tham số τ =60s. Vậy ta có: W42 =
(3.8)
Xác định hàm truyền của vùng nung sơ bộ
Khi lƣu lƣợng dầu tới mỏ đốt thay đổi từ 0 ÷ 660 lit/h thì nhiệt độ vùng đều nhiệt thay đổi từ 0 ÷ 1400°c.
- Hệ số khuếch đại K
K =
= 2,12( ⁄ )
- Các tham số thời gian quán tính T = 120s, tham số τ =50s. Vậy ta có: W41 =
(3.9)