Cuprins:

Introducere

Capitolul I Instalaţii cu Haloni.

Capitolul II Automatica industrială.

2.1 Obiecte de reglare.

2.2 Reglatoare automate.

Capitolul III Stabilitatea sistemului automat.

Capitolul IV Calculul pentru obţinerea ecuaţiei caracteristică a sistemului

automat.

Concluzii.

Bibliografie .

Capitolul I

Instalatii cu haloni

Scopurile instalatiei: stingerea incendiilor de hidrocarburi, vopsele sau alte

produse chimie prin inundare sau local.

Tipurile de instalatie: fixes au mobile (stingatoare portative).

Elementele componenete:

- rezervoare sau butelii cu substanta stingatoare (haloni) si dupa caz agent de

antrenare;

- conducte pentru transportul si distributia halonilor;

- duze de pulverizare cu agent de antrenare. Se prefera azotul fata de

dioxidul de carbon.

Instalaţiile sunt asemănătoare cu cele de stins incendiu cu CO2 cu deosebirea că

pentru antrenarea hidrocarburilor halogenate se folosesc agenţi de antrenare cum

ar fi azotul sau bioxidul de carbon care reprezintă suportul de transport de la

locul de depozitare la locul incendiului sau la locul de inertizare a unui amestec

explozibil. Este de preferat utilizarea azotului deoarece solubilitatea halonilor

este mai redusă în raport cu cea a bioxidului de carbon şi se obţine astfel o

eficienţă mai ridicată la vaporizare.

Protejarea compartimentelor se face prin supravegherea acestora de detectoarele

de incendiu, care lansează automat instalaţia cu haloni. Eficienţa depinde de

durata redusă de descărcare a halonului, care nu trebuie să depăşească 10

secunde. Instalaţia este de mare simplitate funcţională, este declanşată cu

acţionare electrică sau electropneumatică.

La primirea semnalului de lansare emis de tabloul de automatizare pe baza

detectorului de incendiu din compartiment, se deschid electrovalvele buteliilor

de aer comprimat şi electrovalva de zonă, unde este evacuat halonul.

Eficienţa stingerii cu haloni este mai mare de circa zece ori ca cea cu CO2, dar

se consideră suficientă o concentraţie de 5% în volumul închis, unde se execută

deversarea.

Trebuie respectată prescripţia ca în compartimentele în care există personal

concentraţia să nu depăşească 10 %. Avantajul halonilor din grupa 6 este că nu

au efecte distructive asupra personalului de deservire. Cu toate acestea la o

temperatură ambiantă ce depăşeşte 482 °C trebuie avut în vedere că produşii

devin toxici şi provoacă moartea personalului de intervenţie. Spaţiul în care se

produce un incendiu, ce trebuie stins prin această metodă, trebuie să prezinte cât

mai puţine neetanşeităţi, pentru a menţine o concentraţie de (5-10)% pe un

interval de timp de 5-15 minute considerat ca fiind suficient pentru înăbuşirea

incendiului.Desi halonii au o eficienta ridicata de stingere a incendiilor, ca

urmare e efectelor negative asupra atrstului de ozon a acestor hidracarb- uri

halogenate, unele denumite si freoni, utilizarea lor este restrictiva.In fig.1 este

prezentata schema constructiva a unei instalatii cu haloni.

In figura urmatoare este prezentata schema unei instalatii cu haloni de stingere a

incendiilor.

Fig. 1 Schema unei instalatii cu haloni de stingere a incendiilor.

- conducta principala 1 cu robinet 3 legata la sursa inainte robinetului de

inchidere a consumatorilor tehnologici 2;

- ventilul de actionare automata a instalatiei 4 prevazut cu conducta de

ocolire 11, robinet de actionare manuala 12 si manometrul 13, reteaua de

distributie cu conducte perforate ;

- sistemul de semnalizare automata a incendiilor cu detectoare 6 si butoane

manuale 8 de avertizare acustica 9 si de actionare electrica automata a

vanei 7 ;

- conducta 10 prevazuta cu robinet 14 pentru priza (racordarea) furtunului 15

echipat cu teava de refulare metalica cu minere izolate termic 16.

Componentele 10, 14, 15 si 16 formeaza de fapt o instalatie semifixa cu haloni

(fig. 1).

1. Schema bloc functionala a sistemului automat construita dupa schema de principiu a instalatiei automate de stingere a

incendiilor .

In fig. 2 este prezentata schema bloc functionala a instalatiei cu haloni.

Fig. 2 Schema bloc functionala a instalatie cu haloni.

IT – inchidere a instalatiei automate; VA- ventilul de actionare automata;

IT VA SSA

A

Tr.

SSA- sistemul de semnalizare automata; U(t)- marime de intrare;

- eroarea=perderi de sarcina; y(t)- marimea de esire;

Capitolul II

Automatica este o ramură a ştiinţei şi tehnicii care elaborează şi

implimentează elemente şi sisteme automate care funcţionează fără intervenţia

umană.

2. Pentru schema bloc structurala data a SA(vezi fig. 2) se

efectuiaza:

2.1. Alcatuirea obiectului de reglare:

2.1.1. Enumerarea proprietatilor principale, prezentarea

modelului matematic in forma ecuatie diferentiale si functiei de

transfer.

Fig.3 Modelul matematic.

x(t)- marime de intrare y(t)- marime de esire Pentru un obiect cu o capacitate prezentam ecuatia diferentiala cu cele 3 proprietati ale obiectului.

T - timp ; (s)

- autoreglare ;

- timp mort ;

Pentru a descrie obiectul complex , se utilizeaza FDT FDT- functii de transfer ;

Fig. 4 Functia de transfer.

- partea fixata a FDT ;

- element de inertie de ordinul I ;

MM

se k/Ts+1

- element de inertie de ordinul I cu timp mort ;

2.2.1 Regulatoare automate:

2.2.2 Notiunea de regulator si clasificarea legilor de reglare

liniare tipice P, PI , PID cu prezentarea lor in forma

ecuatiilor diferentiale.

RA- regulator automat dispozitiv de regulator de reglare automata , sistem

tehnologic de conducere automata.

Clasificarea legilor de reglare automata este urmatoarea:

a) Legea de reglare automata cu actiune proportionala

- ecuatia diferentiala ;

- functie de transfer ;

- coificient de transfer = parametru dinamic de acord ;

Avantaje: rapiditate ideala ;

Dezavantaje: functioneaza cu eroare (sunt statice) ;

b) Legea de reglare automata cu actiune integratoare

- ecuatia diferentiala .

- FDT ;

Avantajele: functioneaza fara eroare (este regulator static) ;

Dezavantaje: nu are rapiditate mare.

c) Legea de reglare automata cu actiune derivata:

- ecuatie diferentiala ;

- FDT pentru element ideal ;

- FDT ;

;

Avantajele: deschidere brusca ;

Dezavantaje: inchidere lenta (este element static) ;

2.2.3 Prezentam relatia de acordare a regulamentului PI si

PID , utilizind metoda gracilui maximal de stabilitate.

P I:

P I D:

3. Pentru verificarea stabilităţii sistemului automat este

necesar de a determina ecuaţia caracteristică a sistemului

automat.

P I :

Pentru studierea stabilitatii SA folosim criteriul lui Routh:

Concuzie: Sistemul automat este stabil deoarece toti coificientii din colonita I

sunt pozitivi.

Pentru studierea stabilitatii SA folosim criteriul lui Hurwitz:

Concluzie: Sistemul automat este stabil deoarece .

1a

3a

1 32

C

0a

P I D:

Studiind criteriul lui Routh determinam.

4. Prezentarea modelului matematic discret cu alegerea

perioadei de esantionare dupa relatia obtinuta.

;

0a

3a

1

32C

5.Acordam regulatorul P I D numeric utilizind parametrii regulatorului P I D continuu obtinuti la punctul 4.

Fig.5 Schema regulatorului P I D.

Capitolul II

Automatica este o ramură a ştiinţei şi tehnicii care elaborează şi implimentează elemente şi sisteme automate care funcţionează fără intervenţia umană.

2.1 Obiecte de reglare

Obiect de reglare este un proces industrial, tehnologic, un sistem de

maşini etc. care necesită conducere (reglare).

Conducerea este o succesiune de comenzi sau un algoritm îndreptat spre

obiect pentru al aduce în starea dorită.

p

x y

OR – obiect de reglare,

x – mărime de intrare, mărime de comandă sau mărime de conducere.

y – mărime de ieşire, mărimea comandată, condusă, reglată.

p – mărimea de intrare şi e numită mărime perturbatorie,acţiunea acestei

mărimi dereglează procesul.

Ansamblul compus din obiectul şi dispozitivul de reglare prezintă

sistemul automat. Operatorul uman nu este inclus în acest sistem, dar are funcţia

de a urmări procesul dat.Automatizarea duce la utilizarea raţională a surselor

energetice şi materiale.

Principiile de reglare sau conducere

În automatică se utilizează următoarele principii de conducere:

1) Principiu de conducere cu sistemul deschis:

p

OR

x U y

2) Principiu de conducere cu compensarea perturbaţiei:

x E p y

E = x + p

Dacă asupra obiectului acţionează mai multe perturbaţii se alege acea care

are o influenţă mai mare şi se compensează.

3) Principiu de conducere după eroare sau sistemul închis:

- p x E U y

-

Canalul de reacţie Legătura inversă E = x – y;

E – eroarea sistemului şi atunci U = f (E);

Reacţia rejectează (compensează) acţiunile perturbaţiei; stabilizează regimul de

funcţionare a sistemului.

4) Principiu de conducere combinat

- p x E U y E = x – y + p

-

Modele matematice ale elementelor şi sistemelor de reglare

Modelul matematic va fi prezentat prin: a) ecuaţia diferenţială; b) ecuaţia algebrică;

R O

R O

R O

R O

c) funcţii de transfer; d) funcţii temporare;

e) funcţii frecvenţiale.Ecuaţia diferenţială

x (t) y (t)

Pentru a stabili relaţia dintre mărimile de intrare şi ieşire în domeniul

timpului (dinamic) se utilizează ecuaţia diferenţială.Prezentăm ecuaţia

diferenţială în formă generală:

F1(y(t), (t), (t), ... , y(t)n * t) = F2(x(t), (t), (t), ... , xn(t) * t).

F1, F2, - funcţii neliniare

Ordinul ecuaţiei diferenţiale este egal cu numărul gradelor de libertate în spaţiu sau cu numărul de capacităţi în care se transformă energia, substanţa.

Elemente dinamice tipice

Un element dinamic tipic este modelul care este descris de o ecuaţie diferenţială nu mai mare de ordinul 2, şi se prezintă:

a0 (t) + a1 (t) + a2 y(t) = b0 (t) + b1 (t) + b2 x(t).

Din expresia dată obţinem 5 elemente tipice care ne exprimă proprietăţile interne a acestor elemente:

1. Element ideal a2 y(t) = b2 x(t); y(t) = kx(t) – descrie evoluţia în mediul ideal;Proprietatea elementului are parametrul k, care exprimă amplificarea sau atenuarea(nu are inerţie).

2. Element cu inerţie de ordinul 1

T (t) + y(t) = kx(t) , ; T = ;[s]

MM

3. Elemente cu acţiune integratoare

;

Ti (t) = x(t) , Ti - constanta de timp de integrare.

;

4. Elementul ideal şi real derivativ

y(t) = Td (t), unde Td – constanta de timp de derivare; Tp (t) + y(t) = Td (t), unde Tp - constanta de timp de balast,parazitară,de filtrare; Tp ≈ (0,1 ... 0,125) Td ;

5. Element oscilant amortizat

T2 (t) + 2ξ T (t) + y(t) = kx(t) 0 < ξ < 1 1) cînd ξ = 0 – element oscilant neamortizat; 2) cînd ξ ≥ 1 – element cu inerţie de ordinul 2;

Elementul de inerţie de ordinul 2 se prezintă ca o conexiune a două elemente de inerţie de ordinul 1, la aceste 5 elemente se adaugă al 6-lea.

6. Element cu timp mort

Timp mort apare în două cazuri: a) timpul de transport b) timpul de transformări fizico-chimice Pe durata timpului mort nu este acţiunea sau mărimea de ieşire y(t) = kx (t - τ)

Funcţia de transfer

Funcţia de transfer este raportul mărimii de ieşire către cea de intrare,transformată după La Plase la condiţiile iniţiale nule.

B(p) = 0; zi, i =1, 2, 3, ...., m

Rădăcinile B(m) devin zerourile lui H(s) şi introduc în sistem, anticipat (acesta e efectul derivatelor la numărător).

Rădăcinile de A(p) le însemnăm prin Pj se numesc poii lui H(s), numitorul care prezintă proprietăţile de inerţie ale sistemului.

2.2 Regulatoare automate

Clasificarea regulatoarelor.Regulatoarele se clasifică după diferite principii(moduri):1. după tipurile de energie utilizată: electrice,

hidraulice, pneumatice.

2. după eroarea de funcţionare: statice, astatice.

3. după modele matematice: liniare, neliniare. 4. după prezenţa semnalului în timp: continue, discontinue. 5. după modul de utilizare sau neutilizare a energiei (cu sau fără surse): regulatoare directe , regulatoare indirecte . 6. după parametrul reglat: regulatoare a presiunii, temperaturii, a nivelului.

Legile tipice de reglare

E(t) U(t)RA

Pentru regulatorul continuu se utilizează următoarele legi de reglare:1) algoritm de reglare proporţională (reglator proporţional)U(t) = kp E(t) – legea proporţională, kp – parametru de acord 2) algoritm de reglare cu acţiune integratoare

U(t) = - legea integratoare, Ti – parametru de acord

3) algoritm de regare cu acţiune derivativă

UD(t) = TD - legea derivativă , TD – parametru de acord P, I, D, PI, ID, PD, PID – ultimile patru fiind legi combinate.

UP(t) U(t) = Up(t) + UI(t) + UD(t)

x(t) UI(t) U(t) U(t) = Kp E(t) + + TD

Metode de acordare a regulatoarelor

Sînt mai multe metode de acordare a regulatoarelor:a) metode analitice,b) metode grafice,c) metode experimentale.

Pentru a acorda legile de reglare vom utiliza metode experimentale. Metoda Ziegler-Nichols – ea prezintă o procedură experimentală de acordare a regulatorului la procesul industrial (obiect) sau la modelul procesului. Se utilizează schema bloc a sistemului:

r(t) E(t) U(t) y(t) -

P

I

D

HR(s) HPF(s)

Pentru a acorda parametrii optimali ai P, PI, PID vom utiliza expresiile

empirice:

Regulatorul P are parametrul KPopt = 0,5 Kper

Regulatorul PI are parametrul KPopt = 0,45 Kper ; TIopt = 0,8 Tcr

Regulatorul PID are parametrul KPopt = 0,75 Kper ; TIopt = 0,6 Tcr ; Td opt = Kd opt

=(0,1.. ...0,125)Tcr ; Tp ≈ (0,1 ... 0,125)TD

Capitolul III

3.1 Noţiune de stabilitate a sistemelor automate

Stabilitatea este un termen matematic care apreciază sistemul de funcţionare a sistemului automat.Pentru a studia stabilitatea sistemului se utilizează componenta liberă din soluţia ecuaţiei diferenţiale.

Componenta libera prezinta partea stînga a ecuaţiei diferenţiale, iar partea dreaptă este egală cu 0:

(a0pn+a1pn-1+...+an-1p+an)y=0 y≠0Pentru studierea stabilitaţii se utilizează ecuaţia caracteristică care

continue proprietăţile interne ale sistemului exprimate prin:

H(s)= ;

Dacă sistemul funcţioneaza atunci sistemul este stabil.Dacă sistemul nu funcţionează atunci sistemul nu este stabil. Condiţiile necesare şi suficiente ale sistemului

Condiţiile de stabilitate sunt exprimate prin relaţia:

ye(t)=

Sistemul automat va fi stabil dacă toate rădăcinile ecuaţiei caracteristice vor avea partea reală negativă sau mai mică ca 0.

Sistemul va fi instabil dacă printre rădăcinile ecuaţiei caracteristice va fi una sau mai multe rădăcini cu partea reală pozitivă.

Sistemul e la limita de stabilitate dacă printre rădăcinile ecuaţiei caracteristice vor fi rădăcini nule şi imaginare.

Criteriile de stabilitate

Criterii de stabilitate sunt reguli (algoritmi) care permit de a determina stabilitatea sistemului după coeficienţii ecuaţiei caracteristice.

Criteriile permit de a determina localizarea rădăcinilor în planul rădăcinilor.

Condiţiile necesare de stabilitate:- se utilizează ecuaţia caracteristică de gradul n cu coeficienţii cunoscuţi- toţi coeficienţii ecuaţiei caracteristice a0, a1,...,an trebuie să fie pozitivi.

A(p)=a0pn+a1 pn+...+an-1p+an=0- în ecuaţia caracteristică trebuie să fie prezente toate puterile lui an toate

rădăcinile, fiind ecuaţie de gradul 1,2 aceste condiţii sunt şi suficiente la orce valuare ale coeficienţilor: 1) ;

2) ;

Pentru ecuaţia de gradul 3 şi mai mare ca 3 condiţiile suficiente se determină utilizînd criterii de stabilitate. Sunt doua grupuri de criterii: 1.criterii algebrice - Routh şi Hurwitz. 2.criterii frecvenţiale – Nyquist.

Criteriul frecvenţial Nyquist este un criteriu practic sau experimental.Criteriul se aplică în bază pentru studierea stabilităţii sistemului automat deschis.Sistemul deschis este cu mult mai simplu ca cel închis. Prin definiţie se determină stabilitatea sistemului închis în baza evoluţiei studiate a sistemului deschis.

Concluzie: Conform cerinţelor date am observat că nu se respectă stabilitatea

sistemului automat. Sistemul este instabil dacă printre rădăcinile ecuaţiei

caracteristice vor fi una sau mai multe rădăcini nule şi imaginare.

Ministerul Educaţiei şi Tineretului al Republicii Moldova

Universitatea Tehnică a Moldovei

Catedra Automatică şi Tehnologii Informaţionale

Proiect de an

La disciplina Automatica Industrială şi AntiincendiarăTema :Instalaţii cu Haloni

A elaborat st.gr. IAPC-1011 Sargarovschi M.

A verificat conf.univ.dr. B. Izvoreanu

Chişinău 2012

Bibliografie:

1. Balulescu P. , Craciun I. Agenda pompierului –Bucuresti: Editura tehnica, 1993.-408 p.2. Voicu M.Introducere in automatica-Iasi: Editia Dosoftei 1998-237 p.3. Lucas V.A. Teoria aftomaticescogo uprovlenia-M:Nedra. 1990-416 s.