Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

= н*п*д,:

где - полный к.п.д., насоса; н - к.п.д. насоса; п - к.п.д. передачи;

д - к.п.д. двигателя.

Схема трубопровода как объекта управления

для типовой схемы процесса перемещения жидкости.

Рис.1.

Математическое описание статики объекта.

1. Материальный баланс для трубопровода (рис.1) на основании условия неразрывности струи:

Sa*va = Sb*vb (1)

Из (1) получим :

va = Sb*vb/ Sa (1б).

Обозначим Sb / Sa = m (1в).

1. Энергетический баланс - уравнение Бернулли:

(2)

Подставим в (2) выражение для скорости потока в сечении «а» на основании (1б):

(3)

Подставим в (3) вместо vb его выражение из соотношения для объемного расхода в сечении «b»:

Qb = vb*Sb;

откуда

vb =Qb / Sb:

(4)

Преобразуем выражение (4) с учетом (1в) к виду:

(5)

Решим выражение (5) относительно Qb:

(6)

Линеаризованные выражения мат. модели статики

на основании разложения в ряд Тейлора:

1.Через приращения и частные производные:

2.Через приращения и коэффициенты усиления:

Информационная схема объекта управления.

Рис.2.

• Х_ро - возможное регулирующее воздействие;

• Р_a , h_a , P_b , h_b - возможные контролируемые возмущающие воздействия;

• Z - возможные неконтролируемые возмущающие воздействия.

Математическое описание динамики объекта.

• Структурная схема объекта.

Рис.3

• Уравнение динамики:

(1).

• Уравнение статики:

(2).

• Уравнение динамики во временной области на основе метода безразмерных переменных:

(3).

• Уравнение динамики с учетом запаздывания:

(5).

• Передаточная функция для выражения (5) будет иметь вид:

(6),

где

.

1. Материалы к лекции №4

Автоматизация центробежных насосов

Основные показатели работы насосов

• Производительность, или подача, Q (м³/ceк) - объем жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

• Напор Н (м) - удельная энергия, сообщаемая насосом единице веса перекачиваемой жидкости.

(1)

где чл.1 - высота подъема жидкости в насосе;

чл.2 - разность пьезометрических напоров;

чл.3 - разность динамических напоров.

• Полезная мощность Nn - это мощность, затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии:

(2).

• Мощность на валу насоса N_e – это отношение полезной мощности Nn к к.п.д. насоса:

(3).

• Коэффициент полезного действия насоса η_н

(4).

где η_v = Q/Q_Т - объемный к.п.д.;

- гидравлический к.п.д.

η_мех - механический к. п. д.

• Основная цель управления насосами - обеспечить эффективную работу насоса на сеть.

• Насосы как объекты управления классифицируются по принципу действия на:

• центробежные;

• поршневые.

Схема центробежного насоса.

1. - корпус;

2. - рабочее колесо;

3. - привод насоса;

4. - линия всасывания;

5. – патрубок нагнетания.

Рис.1.

• Принцип действия центробежных насосов - основан на создании центробежных полей давления при вращении рабочего колеса в жидкости.

• Работа схемы.

• В корпусе 1 вращается рабочее колесо 2 от привода 3.

• При этом залитая в корпус жидкость также вращается и возникает центробежное поле давлений

• с максимальным давлением на периферии (давление Р5)и минимальным давлением по оси потока (давление Р4) т.е. создается Р₄ << Р₅.

• Поэтому подача жидкости осуществляется через патрубок 4, а нагнетание – через патрубок 5.

Основные характеристики

центробежных насосов.

Рис.4.1.

1. Зависимость напора от производительности - Н=f₁(Q);

2. Зависимость мощности на валу насоса от производительности - N_е = f₂(Q);

3. Зависимость к.п.д. насоса от производительности : _н=f(Q).

• Характеристики насоса получают:

• в ходе специального эксперимента;

• на основе основного уравнения Эйлера для центробежных машин.

Работа насосов на сеть.

Рис.5.1.

• Характеристика насоса: Н_н =f(Q_н );

• Характеристика сети: Н_с =f(Q_с );

• Аналитическое выражение для напора в сети

Н_с =Н_г + k*Q² ;

где Н_г - геометрическая высота подачи;

k*Q² =h_п - потери напора в сети

()А - рабочая точка, обеспечивающая максимальную производительность насоса Q₁ при работе на данную сеть.

Совместная работа насосов

при параллельном соединении.

Рис.6.1.

• Для построения общей характеристики установки суммируют производительности насосов.

• Параллельное включение насосов используют:

• для увеличения производительности насосной установки;

• когда характеристика сети является достаточно пологой;

• увеличение напора при этом незначительно.

Совместная работа насосов

при последовательном соединении.

Рис. 6.2.

• Для построения характеристики установки суммируют напоры насосов.

• Последовательное включение насосов используют:

• для увеличения напора насосной установки;

• когда характеристика сети является достаточно крутой;

• увеличение производительности при этом незначительно.

Схема регулирования на основе стабилизации Q_н =Q_с

(метод дросселирования).

Рис.7.1

• Стабилизация подачи методом дросселирования осуществляется на линии нагнетания.

• Установка Р.О. перед насосом недопустима, т.к. это ведет к снижению давления в насосе и способствует возникновению кавитации (колебательного режима).

• Применение системы целесообразно при .

Характеристики работы на сеть

при регулировании подачи насоса методом дросселирования.

Рис.7.2.

• К.п.д. системы при регулировании подачи насоса методом дросселирования.

.

• Система будет экономичнее, если .

Схема регулирования на основе стабилизации H_н =H_с

(метод байпассирования).

Рис7.3.

• При данном способе регулирования:

Q_б - байпасный поток;

Q_н - производительность насоса;

Q_с=Q_н-Q_б - производительность сети;

Н_с=Н_н.

• Применение системы целесообразно при .

Характеристики работы на сеть

при регулировании подачи насоса методом байпассирования.

Рис.7.4.

• К.п.д. системы при регулировании подачи методом байпассирования.

.

Система наиболее экономична, если .

Схема регулирования производительности насоса

на основе стабилизации _н = _с.

Рис.7.5.

• Регулирование подачи осуществляется путем изменения скорости вращения привода насоса.

Теоретические аспекты.

• При изменении n и сохранении подобия режимов работы одновременно изменяются и Q_н и Н_н в соответствии с соотношениями:

(7.1).

• Следовательно, можно изменить положение характеристики насоса, обеспечив прохождение ее через заданную точку.

Характеристики работы на сеть

Рис.7.6.

Исходные данные для решения задачи:

• характеристика насоса 1 при частоте n;

• характеристика сети 2;

Постановка задачи:

• обеспечить работу на сеть в рабочей точке “С” с параметрами Q_с, Н_с и _с=_н.

Решение задачи

Найдем частоту n₁, при которой характеристика Н_н=f(Q) пройдет через точку С, для чего выполним следующие построения.

• Построим параболу подобных режимов.

На основании соотношений (7.1) можно записать:

(7.2).

Из (7.2) выразим Н:

(7.3).

Выражение (7.3) описывает параболу подобия 3 на рис.7.5, которая пересекает характеристику насоса (n) в точке А с параметрами Q_А и Н_А при условии =const.

• Определим частоту n₁.

На основании соотношений (7.1) можно записать:

,

откуда при известных Q_с, Q_А и n получим n₁:

(7.4).

• Рассчитаем по известным Q_A и H_А к.п.д. насоса:

(7.5).

• Таким образом, система обеспечивает:

.

Типовая схема автоматизации процесса перемещения жидкости

центробежным насосом.

Рис. 8.1

Типовое решение автоматизации процесса перемещения жидкости

центробежным насосом.

1. Регулирование.

• Подача насоса Q - методом дросселирования.

1. Контроль.

• температуры: t_обм, t_подш, t_охл`, t_охл^”, t_м^”;

• давления: P_вс, P_н, P_охл;

• расходы: Q_охл^”, Q_м^”, Q.

1. Сигнализация.

Сигнализации подлежат все контролируемые параметры:

температуры - t > t_пред;

давления - P < P_пред;

расходы - Q < Q_мин (наличие потоков масла и охлаждающей жидкости).

1. Система защиты.

По сигналам «В схему защиты» - отключается действующий насос и включается резервный.

1. Материалы к лекции №5

Автоматизация поршневых компрессоров

Вид теоретической индикаторной диаграммы

поршневого компрессора.

Рис.3.1.

Схема Пз-регулирования подачи поршневого компрессора

Рис.5.1

Схема регулирования подачи поршневого компрессора

путем изменения частоты вращения привода компрессора.

ПКУ - поршневая компрессорная установка.

Рис.5.2.

Схема регулирования подачи поршневого компрессора

путем дросселирования потока на линии всасывания.

Рис.5.3.

Схема регулирования подачи поршневого компрессора

путем отжима клапанов.

Рис.5.4.

Схема регулирования подачи поршневого компрессора

путем перевода компрессора на холостой ход.

Рис.5.5.

Схема регулирования подачи 2х-ступенчатого компрессора

с воздействием на ИМ каждой ступени.

Рис.6.1.

Схема регулирования подачи 2х-ступенчатого компрессора

с воздействием на ИМ первой ступени.

Рис.6.2.

Схема трехступенчатого компрессора.

Рис.4.1.

Теоретическая индикаторная диаграмма

трехступенчатого сжатия.

Рис.4.2.

Схема регулирования подачи 4х-ступенчатого компрессора с включением технологического оборудования после 2-ой и 4-ой ступеней.

I II III IV - ступени компримирования;

V - линия промежуточного отбора среднего давления Р₂ в технологическую схему;

VI - линия возврата газа из аппарата высокого давления.

Рис.6.3

Схема регулирования подачи 4х-ступенчатого компрессора с подключением технологического оборудования на входе 1-ой ступени, после 2-ой и 4-ой ступеней.

I II III IV - ступени компримирования;

V - линия промежуточного отбора среднего давления Р₂ в технологическую схему;

VI - линия возврата газа из аппарата высокого давления.

VII - линия возврата газа из аппарата среднего давления.

Рис.6.4.

Структурная схема системы регулирования подачи

4-х ступенчатого компрессора для рис.6.3.

Рис. 6.3б

Структурная схема системы регулирования подачи

4-х ступенчатого компрессора для рис.6.4.

Рис.6.4б

Типовая схема автоматизации установки

с двухступенчатым поршневым компрессором.

Обозначения на схеме:

1-1, 2-1 - цилиндры ступеней 1и 2; 1-2, 2-2 - масловлагоотделители;

1-3, 2-3 - холодильники.

Р - сигнализируемый и контролируемый параметр;

Р - контролируемый параметр.

Рис.7.1.

Типовое решение автоматизации установки

с двухступенчатым поршневым компрессором.

• Показателем эффективности процесса является подача компрессорной установки.

• Регулирование подачи осуществляется по давлению в линии нагнетания.

1. Регулирование.

• В данной схеме используется метод регулирования подачи по давлению Р в линии нагнетания на выходе компрессорной установки путем перевода компрессора на холостой ход в результате открытия запорных клапанов РО1 и РО2 на линиях байпаса 1 и 2 ступеней компрессора.

1. Контроль.

Контролю в любой компрессорной установке подлежат температура, давление, уровень, потребляемая мощность.

• Контроль температуры:

•  температура газа в линии нагнетания;

•  газа на входе и выходе каждой ступени;

• _п смазки в различных точках подшипников;

•  воды на входе и выходе холодильников;

• _обм обмоток электропривода.

• Контроль давления:

• Р газа на входе и выходе каждой ступени;

• Р воды на входе в холодильники;

• Р масла в магистрали (система смазки на схеме не показана);

• Давление обладает меньшей инерционностью, чем температура при изменении технологических режимов, поэтому его используют для сигнализации, блокировок и защиты.

• Контроль уровня:

• Н конденсата в масловлагоотделителях;

• Н масла в масляных баках (на схеме не показаны);

• Н воды в гидрозатворах и газгольдерах (не показаны).

• Контроль мощности:

• мощность, потребляемая приводом - N_пр ;

• контроль осуществляется измерительным устройством, установленным на валу привода.

• N_пр определяет экономичность установки.

1. Сигнализация.

Сигнализации подлежат:

• существенные отклонения давления газа в линии нагнетания;

• повышение температуры и давления газа на входе и выходе каждой ступени -  ↑, Р ↑;

• повышение температуры подшипников - _п ↑;

• повышение температуры обмоток - _обм ↑;

• понижение уровня Н  во всех контролируемых точках;

• понижение давления воды на входе холодильников - Р ;

• понижение давления масла - Р_м ;

• перегрузка привода N_пр ↑ .

1. Система защиты.

• При существенном отклонении сигнализируемых параметров от заданных значений ,

• когда в результате срабатывания блокировок и вмешательства обслуживающего персонала не удается восстановить заданный технологический режим,

отключается действующий привод и включается резервный.

1. Материалы к лекции №6

Общая характеристика тепловых процессов

Фазовое равновесие теплоносителей.

• Правило фаз:

s=k-f+2 (1),

где s - число степеней свободы данной системы;

f - число фаз системы;

k - число компонентов системы.

• для трехфазной однокомпонентной системы:

s=1-3+2=0.

• для двухфазной однокомпонентной системы:

s=1-2+2=1.

• для однофазной однокомпонентной системы:

s=1-1+2=2.

Фазовые переходы в однокомпонентных системах.

• Уравнение Клапейрона-Клаузиуса (2),

где Р - давление;

Характеристики

Список файлов реферата