機械制造及其自動化畢業(yè)論文機械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展方向的研究(編輯修改稿)
2025-07-16 00:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的主功能外，還應(yīng)具體備其它內(nèi)部功能、即動力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能?；谏鲜龅墓δ軜?gòu)成原理，既有利于設(shè)計或分析各種機械自動化的產(chǎn)品，又有利于開拓思路，便于創(chuàng)造發(fā)明和創(chuàng)新。例如，根據(jù)3種不同的主功能及其不同的輸入，組合起來可形成9大類型的系統(tǒng)產(chǎn)品。如表21所示： 表21 不同主功能及輸入的組合此外，對于不同主功能的加工機構(gòu)，其運動方式不同，也構(gòu)成不同用途的機械。例如，金屬切削機床是根據(jù)工件與刀具相對運動產(chǎn)生切削作用的原理進行工作的。因此，工件與刀具的運動方式不同，便產(chǎn)生不同用途的機床。所以說機械自動化的發(fā)展空間非常廣闊，具有極大的想向空間，需要我們利用先進技術(shù)符合科學(xué)原理來不斷創(chuàng)新，設(shè)計制造出一流的自動化產(chǎn)品。 第三章 機械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 生產(chǎn)過程中，對各個工藝過程的物理量（或工藝變量）有著一定的控制要求。有些工藝變量直接表現(xiàn)生產(chǎn)過程，對產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量起著決定性的作用。例如，精餾塔的塔頂或塔釜溫度，一般在操作壓力不變的情況下必須保持一定，才能得到合格的產(chǎn)品；加熱爐出口溫度的波動不能超過允許范圍，否則將影響后一工段的效果；化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度必須保持平穩(wěn)，才能使效率達到指標(biāo)。有些工藝變量雖不直接地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，然而保持其平穩(wěn)卻是使生產(chǎn)獲得良好控制的前提。 鍋爐汽包水位控制方面的研究 鍋爐汽包是生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備，幾乎是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備，保持鍋爐汽包的液位高度在規(guī)定范圍內(nèi)是非常重要的，若水位過低，則會影響產(chǎn)氣量，且鍋爐易燒干而發(fā)生事故；若水位過高，生產(chǎn)蒸汽含水量高，會影響蒸汽質(zhì)量。這些都是危險的，因此對汽包的液位嚴(yán)加控制是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的措施，汽包水位控制手段是控制給水，基于這一原理，可構(gòu)成如圖31所示的單沖量控制系統(tǒng)。 圖31 汽包單沖量控制系統(tǒng)這里的“沖量”一詞是指變量，單沖量即汽包水位。這種控制系統(tǒng)典行的簡單控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然大幅度增加時，由于假水位現(xiàn)象，控制器不但不能開大給水閥來增加給水量，以維持鍋爐的物料平衡，而是關(guān)小控制閥的開度，減小給水量。等到假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而減小，將使水位嚴(yán)重下降，波動很歷害，嚴(yán)重時氣包水位降到危險程度以至發(fā)生事故。因此對于停留時間短、負(fù)荷變動較大的情況，這樣的系統(tǒng)不能適應(yīng)，水位不能保證。然而對于小型鍋爐，由于水在汽包中的停留時間較長，在蒸汽負(fù)荷變化時，假水位的現(xiàn)象并不顯著，配上一些聯(lián)鎖報警裝置，也可以保證安全操作，故采用這種單沖量控制系統(tǒng)尚能滿足生產(chǎn)要求。 在汽包水位的控制中，最主要的擾動是蒸汽負(fù)荷的變化。如果根據(jù)蒸汽流量來進行校正，不僅可以補償“虛假水位”所引起的誤動作，而且使給水位控制閥的動作十分及時，從而減少水位波動，改善控制品質(zhì)。將蒸汽流量信號引入，就購入了雙沖量控制系統(tǒng)，如圖32所示。從本質(zhì)上看，雙沖量控制系統(tǒng)是一個前饋（蒸汽流量）控制加單回路反饋控制的復(fù)合控制系統(tǒng)。這里的前饋僅為靜態(tài)前饋，若需要考慮兩條通道在動態(tài)上的差異，需引入動態(tài)補償環(huán)節(jié)。 圖32 汽包雙沖量原理圖及方框圖圖32所示的連接方式中，加法器的輸出I是I＝C1IC177。C2IF177。I0式中 IC——液位控制器的輸出； IF——蒸汽流量變送器（一般經(jīng)開方器）的輸出；I0——初始偏置值CC2 ——加法器系數(shù)。C1的設(shè)置一般取1，C2的值應(yīng)考慮到靜態(tài)前饋補償，可現(xiàn)場湊試，也可經(jīng)理論推導(dǎo)得出。設(shè)置I0的目的是使其在正常負(fù)荷下，控制器和加法器的的輸出都有一個比較適中的數(shù)值。最好在正常負(fù)荷下，I0 和 C2IF項接近而相互抵消。雙沖量控制系統(tǒng)還有兩個弱點：控制閥的工作特性不一定能成為線性特性，這樣要做到靜態(tài)補償就比較困難；同時，對于給水系統(tǒng)的擾動仍不能克服。為此可再將給水流量信號引入，構(gòu)成三沖量控制系統(tǒng)。三沖量控制系統(tǒng)的實施方案較多，如圖33所示為其中的典型控制方案之一。圖33 汽包三沖量控制系統(tǒng) 從該圖可以看出，這是前饋控制與串級控制組成的復(fù)合控制系統(tǒng)。其中，汽包水位是主沖量（主變量），蒸汽，給水流量為輔助沖量。在汽包停留時間較短、“虛假水位”嚴(yán)重時，需引入蒸汽流量信號的微分作用。這種微分信號應(yīng)是負(fù)微分作用，以避免由于負(fù)荷突然增加和減少時，水位偏離設(shè)定值過高或過低而造成鍋爐停車。如圖34所示，為三沖量控制系統(tǒng)的方框圖，加法器的運算關(guān)系與雙沖量控制時相同，各系數(shù)設(shè)置如下：a 系數(shù)C1通?？扇?或稍小于1的數(shù)值；b 若采用氣開閥；C2取正值，C2的值可按物料平衡關(guān)系進行計算；c I0的設(shè)置和取值仍與雙沖量控制系統(tǒng)相同。 圖34 汽包三沖量系統(tǒng)方框圖在三沖量的控制系統(tǒng)中，水位控制器和流量控制器的參數(shù)整定方法與一般串級控制系統(tǒng)相同。在有些裝置中，采用了比較簡單的三沖量控制系統(tǒng)，只用一臺控制器及一臺加法器，加法器可接在控制器之前，如圖35（a）所示：也可接在控制器之后，如圖35(b)所示： （a） (b) 圖35 汽包三沖量控制系統(tǒng)的簡化接法圖中加法器的正負(fù)號是針對采用氣關(guān)閥及正作用
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