Смирнов_Измерение технол_параметров (831917), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Однако они являются независимыми технологическими параметрами, значения которых задаются технологическим режимом обработки. По этой причинедля их регулирования используют изменение проходных сеченийэлементов трубопровода с помощью различных по конструкциирегулирующих органов  дросселирующих элементов на основевентилей, кранов, натекателей и т. п. В качестве привода движенияиспользуют электрический или электромагнитный привод на основе двигателей и электромагнитов.Регулирование расходаУправление расходом (рис. 9) осуществляют путем измененияпроходного сечения S регулирующего органа 3, установленного вподводящей магистрали 2. При этом в соответствии с закономБернулли протекание расхода Qрег через регулирующий орган 3приводит к падению давления ∆p на нем и уравнение (8) можнозаписать следующим образом:Qрег  CS p  CS pвх  pвых ,(10)где pвх и pвых  давление на входе и выходе регулирующего органа соответственно.Рис. 9.

Схема регулированиярасхода:1 — датчик расхода; 2 — подводящая магистраль; 3 — регулирующий орган — дросселирующийэлемент; 4 — привод; 5 — локальный регулятор или промышленныйкомпьютер29Для обеспечения регулирования расхода в подводящей магистрали 2 технологической среды устанавливают датчик расхода 1(расходомер) и регулирующий орган 3 с электрическим или электромагнитным приводом 4.

Для управления используют локальный регулятор 5 или промышленный компьютер, оснащенный соответствующим интерфейсом.Система регулирования работает следующим образом. Датчик 1формирует сигнал, соответствующий текущему значению расходаQтек . Этот сигнал поступает на вход регулятора 5 (интерфейс компьютера), который обеспечивает работу привода 4 таким образом,чтобы проходное сечение S регулирующего органа 3 увеличивалось или уменьшалось в соответствии с отклонением текущегозначения расхода Qтек от заданного Qз .Качество работы системы регулирования расхода зависитот значения возмущающего воздействия — колебаний p давления pвх на входе в регулируемый участок.

Для pвх можнозаписатьpвх  pвх  p,где pвх  среднее значение давления на входе.С учетом возмущающего воздействия уравнение (10) приметследующий вид:Qрег  CS pвх   p   pвых .Для повышения качества управления расходом необходимоу м е н ь ш а т ь возмущающие воздействия. Для этого используютдополнительное устройство  регулятор-стабилизатор входногодавления pвх (на рис. 9 не показан).Датчик расхода 1 можно устанавливать в любом месте подводящей магистрали 2. Однако, поскольку показания большинстварасходомеров зависят от входного давления, их обычно устанавливают перед регулирующим органом 3.В качестве датчика расхода чаще всего используют тепловыерасходомеры, принцип действия которых основан на зависимоститемпературы тонкого нагревателя от расхода среды вследствиетеплопереноса.30Чувствительный элемент теплового расходомера (рис.

10) образован тонкостенной никелевой трубкой 1, на наружной поверхности которой размещены два терморезистора Rt1, Rt2 (2, 3). Терморезисторы выполнены из тонкой медной проволоки и включеныв мостовую измерительную схему с резисторами R1; R2. Для питания мостовой схемы используют стабилизированный источникUстаб. Выходной сигнал с мостовой схемы поступает в усилитель 4и далее — в регулятор или компьютер 5 (см.

рис. 9).Рис. 10. Схема чувствительного элемента теплового расходомера:1  тонкостенная никелевая трубка с толщиной стенки 0,1 мм;2, 3  терморезисторы-нагреватели из тонкой медной проволокисопротивлением Rt1, Rt2; 4  усилитель; R1, R2  резисторы мостовой измерительной схемыПри включении питания терморезисторы Rt1 и Rt 2 (см. рис. 10)нагреваются проходящим током до температуры около 50 С. В отсутствие потока среды (Q = 0) резистором R1 устанавливают выходной сигнал, равный нулю.Протекающий по трубке 1 поток газа Q охлаждает терморезисторы Rt1 и Rt 2 , однако температура терморезистора Rt1 будетменьше, чем температура терморезистора Rt 2 , из-за явления теплопереноса.

Возникающий дисбаланс моста зависит от скорости31теплопереноса и приводит к появлению сигнала, который определяется как расходом газа Q, так и его теплоемкостью.Тепловые расходомеры обладают практически линейной шкалой и находят применение для измерения расхода в диапазоне значений 0…3 дм3/ч; для измерения бóльших расходов в комплекте степловым расходомером следует использовать парциальный расходомер.Показания расходомера зависят от химического состава газа,так как скорость теплопереноса определяется не только скоростьюпотока (расхода), но и теплоемкостью газа.

По этой причине тарируют расходомер при измерении расхода азота, а статическую характеристику для другого газа можно легко получить экспериментально или рассчитать по уже известной характеристике черезтеплоемкости газов.Другим недостатком тепловых расходомеров является ограничение избыточного давления до 0,1 МПа вследствие применениятонкостенного чувствительного элемента.Регулирование давленияДля обеспечения управления давлением регулируемый участок 1 (рис. 11) технологического оборудования оснащают датчиком давления 5 и регулятором или промышленным компьютером 4с соответствующим интерфейсом.

Выходной сигнал регулятора(компьютера) 4 воздействует на привод 3 регулирующего органа 2.Рис. 11. Схема регулирования давления:1  регулируемый участок; 2 регулирующий орган  дросселирующий элемент; 3  привод; 4 локальный регулятор или промышленный компьютер; 5 датчик давления32Управление давлением осуществляют путем изменения проходного сечения Sвых регулирующего органа 2, установленного навыходе регулируемого участка 1. При этом в соответствии с законом Бернулли падение давления ∆p на регулирующем органе 2определяется не только протекающим расходом Qвых , но и площадью его поперечного сечения Sвых . Уравнение (9) можно записать следующим образом:2pрег  pвых Qвых  . CSвых (11)Система регулирования работает следующим образом. С датчикадавления 5 в регулятор 4 поступает сигнал, соответствующий текущему значению давления pрег .

Регулятор 4 обеспечивает работупривода 3 таким образом, чтобы проходное сечение Sвых регулирующего органа 2 увеличивалось или уменьшалось в соответствии с отклонением текущего значения давления pрег от заданного pз .Качество работы системы регулирования давления зависитот значения возмущающих воздействий — колебаний p давления pвх на входе в регулируемый участок и колебаний Q входного расхода технологической среды Qвх .Выходное давление pвых в большинстве технологическихустановок имеет практически постоянное значение: pвых  const.В вакуумном оборудовании (например, в установках ионноплазменного азотирования или цементации) pвых равно рабочемудавлению на входе в вакуумный насос. Рабочее давление для форвакуумных насосов составляет от 5·10−2 до 3 Па, т.

е. pвых  0.В оборудовании, работающем при избыточном давлении(например, в агрегатах газовой химико-термической обработки(ХТО)), pвых обычно равно атмосферному давлению pатм .Для входных давления pвх и расхода Qвх можно записатьpвх  pвх  p;Qвх  Qвх  Q,(12)33где pвх и Qвх — средние значения входного давления и входногорасхода соответственно.Поскольку количество технологической среды, теряемое припроведении процесса, обычно не подвержено резким колебаниям,можно утверждать, что мгновенное значение выходного расходаQвых будет отклоняться от среднего значения Qвых , так же как ивходной расход:Qвых  Qвых  Q.(13)С учетом возмущающих воздействий (12) и (13) уравнение (11)можно переписать следующим образом:2pрег  pвых Qвых  Q  . CSвых Для повышения качества управления давлением необходимо у м е н ь ш а т ь возмущающие воздействия.

Для этого используют дополнительные устройства — регуляторы-стабилизаторывходного давления pвх и регуляторы-стабилизаторы расхода Qвх .Комплексные системы управления расходом и давлениемПри разработке комплексных систем управления расходом идавлением следует выполнять ряд обязательных условий.Давление и расход взаимосвязаны. В соответствии с закономБернулли (см. уравнения (8) и (9)) регулирование расхода приводит к изменению давления. В свою очередь, при регулированиидавления происходит изменение расхода. По этой причине в системах управления необходимо использовать р а з д е л ь н ы е контуры управления расходом и давлением.В каждом контуре управления на регулирующем органе происходит падение давления (безвозвратные потери), поэтому контуруправления расходом в системе комплексного управления расходом идавлением всегда предшествует контуру управления давлением.Для повышения точности управления расходом используют дополнительный стабилизатор давления на входе регулятора расхода.Комплексная система управления расходом и давлением(рис.

12) функционирует следующим образом.34Рис. 12. Схема комплексной системы управления расходами компонентов и давлением:1  стабилизатор давления; 2  регулятор расхода; 3  смеситель; 4  регулируемый участок; 5  система регулирования давления на выходе; 1…N  номерагазовых магистралейГазовые компоненты, необходимые для осуществления технологического процесса, поступают по N магистралям от газогенератора и/или газовых баллонов через газовые редукторы (на рис. 12не показаны).Для точного регулирования расходов компонентов используютрегуляторы расхода 2, дополнительно оснащенные стабилизаторамидавления 1 прямого действия. Стабилизаторы давления (всего их N —по числу магистралей) устанавливают стабильное значение давленияpстаб i на входах регуляторов расхода 2. Регулятор расхода, в своюочередь, обеспечивает заданное значение расхода Qi .Газовая смесь заданного исходного состава Qi формируетсяиз N компонентов в смесителе 3 и поступает в регулируемый участок 4.

Необходимое давление pз обеспечивает система регулирования 5 давления на выходе.Особенности компьютерного управлениядавлением и расходомКомпьютерные системы целесообразно использовать приуправлении многомерными и многосвязными объектами с не35сколькими каналами регулирования, при программном управленииобъектом и управлении, связанном с большим объемом математической обработки.Для создания систем компьютерного управления необходимовыполнение ряда у с л о в и й .1.

Характеристики

Список файлов книги