Проект автоматизации насосной станции рудника для донасыщения анолита в скважинах в ОАО «Саянскхимпласт»: Пояснительная записка, страница 9

Перестановочное усилие, необходимое для перемещения затвора регулирующего органа, рассчитывается по формуле

                                 ,                                               (2.5)

где n – коэффициент запаса, учитывающий массу подвижных деталей,                 n = 1,2÷1,3;

N_с – усилие статической неуравновешенности, кг;

N_д – усилие динамической неуравновешенности, кг;

N_ш – усилие давления среды на шток, кг;

N_тр – сила давления среды на сальниковые кольца, кг;

N_г – усилие для создания герметичности, кг.

Для односедельных регулирующих органов N_с определяют по формуле

                                        ,                                                (2.6)

где  ∆p_max – допустимый перепад давления на РО, кгс/см²;

∆ F_з – неуравновешенная площадь затвора, см².

Рассчитаем неуравновешенную площадь затвора по формуле

                                        ,                                                (2.7)

где – наружный диаметр затвора, см;

 – диаметр штока, см;

см².

Рассчитаем усилие статической неуравновешенности

кг.

Усилие динамической неуравновешенности рассчитывается по формуле

                                   ,                                               (2.8)

где   – площадь прохода седла, м²;

 – средняя скорость потока среды, м/с;

 – плотность среды, кг/м³;

 – фактический ход затвора регулирующего органа, см;

 – диаметр затвора, см.

Рассчитаем усилие динамической неуравновешенности

кг.

Усилие давления среды на шток рассчитывается по формуле

                                        ,                                                (2.9)

где   – диаметр штока, см;

 – максимальное давление в штоковой области, кгс/см².

Рассчитаем усилие давления среды на шток

кг.

Сила давления на сальниковые кольца рассчитывается по формуле

                                        ,                                                (2.10)

где  – диаметр сальниковой камеры, см;

 – диаметр штока, см;

 – рабочее давление среды, кгс/см².

Рассчитаем силу давления на сальниковые кольца

кгс/см².

Усилие для создания герметичности рассчитывается по формуле

                            ,                                               (2.11)

где   – средний диаметр опорной поверхности, см;

 – максимальное рабочее давление среды, кгс/см²;

 – ширина опорной поверхности, см;

 – коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей РО (=1,3);

 – удельное давление на опорную поверхность, кгс/см².

Рассчитаем удельное давление на опорную поверхность по формуле

                                        ,                                                (2.12)

где   – коэффициент, зависящий от свойств среды (для воды =1);

,  – коэффициенты, значения которых определяются по таблице 10 [19];

кгс/см².

Рассчитаем усилие для создания герметичности

кгс/см².

Рассчитаем перестановочное усилие по формуле (2.5)

 кгс/см² Н.

2.6.3.4 Выбор мембранного исполнительного механизма

Выбор мембранного исполнительного механизма производим исходя из условия

                                        ,                                                (2.13)

где  – перестановочное усилие развиваемое ИМ, Н.

Выберем мембранный исполнительный механизм Fisher 3024S. Характеристики ИМ представлены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Характеристики МИМ Fisher 3024S

Диаметр заделки мембраны, мм		0,215
Перестановочное усилие, Н		3500
Условное давление питающего воздуха, МПа		2,5

2.6.4 Моделирование системы автоматического регулирования расхода

2.6.4.1 Модель объекта регулирования

Имеется участок трубопровода для подачи обессоленной воды в скруббер (рисунок 2.4).

Задача – поддержание заданного расхода обессоленной воды в скруббер.

Рисунок 2.4 – Трубопровод с участком регулирования расхода

Объект регулирования – участок трубопровода от измерительного устройства до регулирующего органа. Рабочим телом является вода обессоленная (удельный вес γ = 9810, Н/м³). Регулируемым параметром – расход воды Q, м³/с.

Конструктивные параметры объекта регулирования представлены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 –  Конструктивные параметры объекта регулирования

Наименование	Обозначение	Значение
Диаметр трубопровода, м	d	0,05
Длина участка трубопровода, м	L	4

Значения параметров процесса представлены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 –  Значения параметров процесса

Наименование	Обозначение	Значение
Номинальный расход воды, м3/с	Qн	0,0009304720
Давление на выходе, Па	P1н	294300
Давление на выходе, Па	P2н	196200

Давление в системе изменяется незначительно (расход на выходе РО определяется подачей на вход и степенью открытия крана). Жидкость считается несжимаемой. Регулирующий орган имеет линейную расходную характеристику.

2.6.4.2 Аналитическое описание модели объекта регулирования

Объект регулирования будем рассматривать как типовой одноемкостной объект, динамика которого может быть описана дифференциальным уравнением 1-го порядка:

                                                                                        (2.14)

где T – время разгона, с;

к – степень самовыравнивания;

– величина возмущающего воздействия (расход воды входе), м³/с;

– величина регулируемого параметра (расход воды выходе), м³/с.

Так как расход воды на входе трубы равен расходу на выходе, то коэффициент самовыравнивания равен 1.

                                        .                                                (2.15)

Значение V зависит от конструктивных параметров объекта, и определяется по формуле:

                                        .                                                (2.16)

Произведем расчеты по формулам 2.16 и 2.15

 м³,

с.