Sisteme de conducere a proceselor continue I

Licenta 2008 - AUTOMATICASISTEME DE CONDUCERE A PROCESELORCONTINUE1) Se dă sistemul de reglare a nivelului delichid într-un recipient prezentat în figura 1. Dateiniţiale: A = 0,2 [m 2 ]– secţiunea transversală arecipientului, L 0 = 1[m] – nivelul staţionar de lichid, F e= 100*S 2 L [m 3 /s] – debitul de evacuare, S 20 = 2*10– 4[m 2 ], ρ = 1000 [Kg/m 3 ] – densitatea lichidului.Se cere să se asigure o variaţie a niveluluiîntre 0,25 şi 2,25 m (∆L =2m). Sistemul de reglare esterealizat cu echipamente electronice cu semnal unificat4÷20 mA c.c. Elementul de execuţie este de tipaperiodic de ordinul I cu constanta de timp T E = 2[s],iar traductorul este de tip proporţional. Parametrii deacordare ai regulatorului, calculaţi cu criteriulmodulului sunt:a) PD K R = 10/3 T D = 20b) PI K R = 5 T I = 2c) PI K R = 5 T I = 20d) PID K R = 5 T I = 20 T D = 2Justificare- calcule3) Se dă sistemul de reglare a nivelului delichid într-un recipient prezentat în figura 2. Dateiniţiale: A = 0,2 [m 2 ]– secţiunea transversală arecipientului, L 0 = 1 [m] – nivelul staţionar de lichid F e= 100*S 2 L [m 3 /s] – debitul de evacuare, Fa 0 = 0,025[m 3 /s] – debitul de alimentare, ρ = 1000 [Kg/m 3 ] –densitatea lichiduluiElementul de execuţie este de tip aperiodic (T EE =2[s] ) şi asigură o variaţie a secţiunii S 2 arobinetului de reglare între limitele S 2 ∈ (0,01 ÷0,05)*10 – 2 [m 2 ] la o variaţie a semnalului de comandădat de regulator între (4 ÷ 20 mA) ( robinet normalînchis ). Traductorul este de tip proporţional.Precizaţi tipul regulatorului şi parametrii de acordarecalculaţi prin criteriul modulului:a) PI K R = 5 T I = 20b) PI K R = - 5 T I = 20c) PID K R = - 7,5 T I = 20 T D = 2d) PD K R = -7,5 T I = 20FaFaEELATLC-+L *LFIG.2ATEE-LCS 2+FeL *FIG.12) Se dă sistemul de reglare a nivelului delichid într-un recipient prezentat în figura 1. Dateiniţiale:A=0,2 [m 2 ]–secţiunea transversală arecipientului, L 0 = 1 [m] – nivelul staţionar de lichid, F e= 100*S 2 L [m 3 /s] –debitul de evacuare, S 20 =2*10 – 4[m 2 ], ρ = 1000 [Kg/m 3 ] – densitatea lichiduluiSe cere să se asigure o variaţie a nivelului între 0,25 şi2,25 m (∆L =2m)Sistemul de reglare este realizat cuechipamente electronice cu semnal unificat 4÷20 mAc.c. Elementul de execuţie este de tip aperiodic deordinul I cu constanta de timp T E = 2[s].Precizaţicoeficienţii de transfer calculaţi pentru EE şi T şi K PF –factorul de transfer al părţii fixe.1a) K E =800 K T = KPF=1, 581b) K E = K T = 8 K PF = 0. 125800c) K E = 0. 00125 K T = 8 K PF = 13d) K E = K T = 8 K PF = 1. 51600S 2Fe4) Se dă sistemul de reglare a nivelului delichid într-un recipient prezentat în figura 2. Dateiniţiale: A = 0,2 [m 2 ]– secţiunea transversală arecipientului, L 0 = 1 [m] – nivelul staţionar de lichid, F e= 100*S 2 L [m 3 /s] – debitul de evacuare, Fa 0 = 0,025[m 3 /s] – debitul de alimentare, ρ = 1000 [Kg/m 3 ] –densitatea lichiduluiElementul de execuţie este de tip aperiodic (T EE =2[s])şi asigură o variaţie a secţiunii S 2 a robinetului dereglare între limitele S 2 ∈ (0,01 ÷ 0,05)*10 – 2 [m 2 ] la ovariaţie a semnalului de comandă dat de regulator între(4 ÷ 20 mA) ( robinet normal închis ). Traductorul estede tip proporţional.Precizaţi coeficienţii de transfer K E (elementde execuţie), K T (traductor), K PF (partea fixă asistemului de reglare).−4a) K E = 0,25 ∗10K T = 8 / 3 K PF = −2/ 3−4b) K E = 0,25 ∗10K T = 8 / 3 K PF = −1−4c) K E = −0,25∗10K T =8/3 K PF = −12d) K E = 4 ∗10 K T = 8 K PF = 1

5) Precizaţi numărul minim de nivele deconducere necesare pentru un grup energetic şi cetipuri de echipamente numerice şi analogice suntnecesare (Justificare- Specificatii).a) un nivel cu un calculator PCb) două nivele de reglare şi supervizarec) trei nivele cu staţii intermediare pentrucazan, turbină şi generatord) depinde de cerinţele grupului6) Precizaţi numărul minim de nivele deconducere necesare pentru o fabrică de amoniac şi cetipuri echipamente numerice şi analogice suntnecesare. (Justificare)a) un nivel cu un calculatorb) două nivele de conducerec) trei nivele de conducered) patru nivele de conducere7) Precizaţi numărul minim de nivele deconducere necesare pentru o uzină chimică deproducere a azotatului de amoniu (formată dinamoniac, acid azotic, uree, azotat de amoniu).a) un nivel cu un calculatorb) două nivele de conducerec) trei nivele de conducered) patru nivele de conducere8) Ce module I/O se introduc într-o staţie decâmp utilizată pentru reglarea parametrilor aburului lacazanele de abur ?a) numai module de intrări – ieşiri numericeb) module de intrări în frecvenţă şi ieşiri analogice cusemnal unificatc) intrări analogice cu semnal unificat şi intrarepentru termocuple şi ieşiri cu semnal unificat sauieşiri pentru comanda motoarelor electrice.d) numai module I/O – 16 biţi pentru supervizare şiinterblocare.9) Ce module I/O se introduc într-o staţieintermediară utilizată pentru supervizarea parametrilorla cazanele de abur ?a) module de intrări- ieşiri numerice şi cuploare demagistralăb) module de intrări în frecvenţă şi ieşiri internetc) intrări/ieşiri analogice cu semnal unificat10) Rolul staţiei centrale din cadrul unui sistemierarhizat de conducere al unei centraletermoelectrice:a) reglarea parametrilor tehnologici ai grupuluitehnologicb) calcule de evidenţă a consumurilor, producţiei şivânzărilec) coordonarea staţiilor intermediare sau a staţiilor degrup implementate la fiecare grup energetic şisisteme de management al centralei11) Precizati rolul staţiei de grup implementată încadrul unui sistem ierarhizat de conducere al uneicentrale termoelectrice:a) reglarea parametrilor tehnologici ai grupuluienergeticb) coordonarea staţiilor intermediare sau localeimplementate la nivelele inferioare (cazan –turbină-generator)c) coordonarea regulatoarelor locale sau centrale ceasigură reglarea parametrilor cazanului şi reglăridirecte ale parametrilor12) Să se specifice cărui recipient de lichidaparţine schema bloc din figură? (Justificare)∆F a (s)∆S(s)K F1T s + 1K sa) evacuare cu pompă de debit constantb) evacuare prin cădere liberăc) evacuare prin cădere liberă la recipienţi subpresiune∆L(s)13) Ce structuri de reglare se pot utiliza la reglareatemperaturii în autoclavele cu manta (comandă –F a , măsură T e ) ? (Justificare)a) reglare simplă cu reacţie după ieşireb) reglare simplă (comandă – F a , măsură T e ) şireglare de nivel dacă F p şi T pi = ct sau reglare cureacţie după ieşire şi perturbaţia F p sau T pc )c) reglare în cascadă cu reacţie după F p şi T pi suntperturbaţii principale14) Ce structuri de reglare se pot utiliza la reglareatemperaturii în autoclavele cu serpentină? (Justificare)a) reglare simplă cu reacţie numai după ieşireb) reglare simplă cu reacţie după T pe sau reglare încascadă cu reacţie după T pe şi T p (x) unde x∈(0,L)c) reglare simplă cu reacţie după T pi şi T ae15) Precizaţi modulele ce apar în schema bloc acazanelor de abur legate de presiunea P t ca mărime deieşire şi B b - debit cărbune bunker ca mărime decomandă: (Justificare)a) Transport – Măcinare, Arzător - Transfer decădură, Vaporizareb) Arzător - Transfer de cădură, Vaporizare,Supraîncălzirec) Arzător - Transfer de cădură, Ventilator de gaze,Coş de fum

16) În figura 3a, sunt prezentate caracteristicilestaţionare θ - L pentru schimbătoarele de căldură dinfigura 3b prevăzute cu injectoarele de condens1 şi 2.În funcţie de debitul de abur D C transmis laturbină, precizaţi pentru care din debite se poateasigura menţinerea constantă a temperaturii θ avutilizand drept comanda debitele de injecţie W inj(justificare – diagrama de variaţie a temperaturii cureglarea debitelor W inj ).a) Numai D C1 ;b) D C1 şi D C2 ;c) D C2 şi D C3 ;d) Numai D C3.c) H - element aperiodic de ordinul 3 sau maiBDpmare; H 1 şi H 2 – proporţionale20) Pentru schimbătorul de căldură de tipautoclavă cu manta din fig.3, precizaţi forma funcţieide transfer fără neglijarea acumulării de căldură înpereţii de separare.a) Proces de ordinul I cu timp mortb) Proces de ordinul III fără timp mortc) Proces de ordinul II cu timp mortd) Element proportionalθ D C1D C2D C3θ av•θ fFig.3 a)D θ 1 1 θ 2 θ 2 p 3 θ avWinj Winjθ fFig.3 b)17) Precizaţi care este mărimea de comandă ce sepoate alege pentru reglarea presiunii aburului lacazanele de abur ? (Justificare)a) debitul de combustibil Bb) debitul de abur trimis la turbinăc) debitul de aer introdus în focar18) Precizaţi care este mărimea de comandă ce sepoate alege pentru reglarea depresiunii în focar ?(Justificare)a) debitul de aerb) debitul de gaze evacuate la coşc) debitul de combustibil B19) Precizaţi forma funcţiilor de transfer ce apar înschema bloc a cazanului de abur pe canalul B – P T dinfigură : (Justificare)BDH BDp (s) P (s)P T (s)H 1 (s)D C (s)H 2 (s)a) H - cel puţin element aperiodic de ordinul 3BDpH 1 şi H 2 - integratoareb) H BD - element aperiodic de ordinul I, Hp1 şi H 2 –integratoareLl21) Precizaţi tipul funcţiei de transfer pentru unschimbător de căldură cu manta după liniarizareaecuaţiilor pe canalul de debit de agent termic -temperatura produs la ieşire (se neglijează acumulareade căldură în peretele separator). Justificare schemăbloc şi ecuaţii.a) nici-un zerou şi doi poli complex conjugaţib) un zerou şi doi poli realic) nici-un zerou şi doi poli reali22) Pentru schimbătorul de căldură din fig.3precizaţi structura de reglare cea mai adecvată în cazulîn care perturbaţia principală este θ aia) Structura de reglare numai după ieşireb)Structura de reglare în cascadă alegând camărime intermediară θ ac) Structura de reglare cu reacţie după ieşire şidupă debitul F p23) Pentru schimbătorul de căldură din fig.3precizaţi structura de reglare cea mai adecvată dacăperturbaţia principală este debitul F p :a) Structura de reglare numai după ieşireb) Structura de reglare în cascadă alegând camărime θ a intermediarăc) Structura de reglare cu reacţie după ieşire şidupă debitul F p24) Precizaţi structura sistemului de reglareadecvat pentru o coloană de rectificare cu alimentarevariabilă (perturbaţia principală):a) Reglare convenţională (RC): Reglare debit agenttermic (schimbător blaz) în funcţie de temperatură petalerul de alimentare

Conducere cu calculator (CC): Comandasimultană a debitului de agent termic şi a refluxuluiextern controlând temperaturile în zona de separareb) RC: Reglarea debitului de agent termic în funcţie detemperatura de bază şi pe un taler intermediar.CC: Comanda simultană a debitului de agenttermic şi a refluxului extern controlând temperaturileîn zona de separarec) RC: Reglarea debitului de agent termic în funcţie detemperatura de bază şi pe un taler intermediar şireglarea refluxului extern în funcţie de temperatura lavârf.CC: Comanda simultană a debitului deagent termic şi a refluxului extern controlândtemperaturile în zona de separared) RC: idem pct.c)CC: Comanda simultană a debitului deagent termic şi a refluxului extern în funcţie de nivelulde blaz şi temperaturile în zona mediană şi la vârf.25) Precizaţi formele funcţiilor de transfer dinecuaţia operaţională a variaţiilor nivelului de apă întambur:a) H 1 şi H 3 - aperiodic de ordinul I, - H 2 aperiodic deordin superiorb) H 1 -H 3 - (element integrator în paralel cu aperiodcde ordinul I) iar H 2 - element integrator în paralel cuaperiodic de ordin superior totul în serie cu element cutimp mort.c) H 1 - element integrator, H 2 - aperiodic de ordinul IIşi H 3 - aperiodic de ordinul I26) Precizaţi structura S.R.A. a presiunii întambur cu reglarea debitului de combustibil.a) Reacţie numai după presiune la sarcinăconstantă şi reglare în cascadă cu reacţie după presiuneşi debitul de abur la sarcină variabilă.b) Reacţie după presiunea în tambur şi debitulde abur consumat în orice condiţii de exploatare.c) Reacţie după presiunea în tambur şi dupănivelul apei în tambur în orice condiţii de exploatare.27) Precizaţi structurile ce se recomandă lareglarea procesului de ardere la cazanele de abur pecărbune :a) reglare numai a debitului de aerb) reglarea de raport între debitul de aer şi debitul decombustibilc) reglare complexă cu reglare de raport şi reacţiisuplimentare după compoziţia gazelor de ardere28) Precizaţi punctele de comandă – ieşire laansamblul turbină – generator de la grupuriletermoenergetice:a) Comandă 1: Debit abur – ieşire 1: Putere activăşi Comandă 2: U excitaţie - ieşire 2: U generatorb) Comandă 1: cuplu turbină – ieşire 1: Putereactivă şi Comandă 2: U excitaţie – ieşire 2: U generatorc) Comandă 1: Debit abur – ieşire 1: Putere activăşi Comandă 2 : U excitaţie – ieşire 2: Frecvenţăgenerator