Другие предметы \ Автоматизация технологических процессов отрасли

Расчет параметров регулятора локальной и каскадной системе регулирования. Разработка подходов по реализации воздействия от регулятора для регулирования расхода воды, страница 3

Первый подход регулирования расхода воды можно осуществить при помощи регулирующего клапана, установленного на трубопроводе.

Дополнительные параметры находим из справочной литературы:

Плотность воды при 90С⁰ ρ=962 кг/м³;

Динамическая вязкость при 90С⁰ ν=0,00328 см²/с.

где Q_max – максимальный расход;

ρ – плотность воздуха;

Δ P_vs-потери на клапане.

Обычно потери давления на клапане составляют 25-33% от потерь в системе, тогда Δ P_vs составляет приблизительно 0,3 от Δ P_L:

Δ P_vs=0,3^.5,5=1,65 кгс/см²

тогда

По К_VS = 7,6 м³/ч выбирается клапан:

Выбираем односедельный клапан седельный VВ2 имеющий Dy=20 мм и Kvs=20 и управляется сигналом из контроллера (0-10В или 4-20мА).

Определяем число Рейнольдса для клапана:

Re=53963

Так как Re>2000, то влияние вязкости на расход не учитываем и выбранный РО проверяем на возможность возникновения кавитации:

Определим коэффициент сопротивления РО

e=25.4*F²/K²

По графику определяем коэффициент кавитации:

Коэффициент кавитации равен 0,6

Теперь определим перепад давления, при котором возникает кавитация:

Допустим, что абсолютное давление перед клапаном составляет 10бар=1МПа

Давление насыщенных паров воды при температуре 90С⁰составляет 0,07МПа. Тогда:

ΔP=0,6(1-0,07)=0,558

По результатам расчета видно, что выбранный РО обеспечит максимальный расход.

Второй подход по реализации регулирования расхода воды в системе можно осуществлять посредством управления частотой вращения насоса.

Насосы нашли самое широкое применение как источники энергии в машинах и механизмах, эксплуатируемых в химическом производстве. Насосы являются источником подачи жидкостей. Из многочисленных фирм, компаний и групп, занятых производством и реализацией насосов на российском рынке строительной техники следует отметить Atlas Copco, F. G. Wilson (Engineering) Ltd, Hyundai Heavy Industry, Indersoll-Rand, Dari, Fiac и Fini. Основными техническими характеристиками насосов являются:

- величина создаваемого напора (атм);

- производительность по всасыванию или (наиболее часто) по нагнетанию (м3/мин, л/мин);

- мощность силовой установки (кВт);

- габариты и масса насоса.

Применяем 2 параллельно включенных насоса UPS-32-30f напряжение питания 380 В, 50 Гц.

Рисунок 16. Расходно-напорная характеристика насоса (линия №2).

При сумировании потерь на клапане (0,6 бар) и потерь на линии (2бар) получим давление 2,6 Атм. Таким образом 2 насоса создадут необходимую подачу при данном напоре.

Мощность 5 кВт.

Выбираем частотный привод:

Mitsubishi FR-F700.

Мощность 7.5 кВт.

Диапазон частоты 0,5-400Гц.

Задание 4

Подобрать параметры ПИД-регулятора локальной системы регулирования с нелинейными звеньями путем моделирования в программе MATLAB.

Рис.17

N₁-нелинейное звено с параметрами: А_м=±1,05/К_о, где К_о - общий коэффициент передачи объекта без регулятора и обратной связи; зоной нечувствительности Δ=0,04, N₂ – звено, которое отображает статическую характеристику автоматического клапана, рассчитанного в задании №3.

Рис.18

Рис.19

Рис.20

Автоколебания в данной системе не происходят ввиду наличия в звене W2 отрицательного коэффициента в числителе. Менять коэффициент Кр в регуляторе на отрицательный также нет смысла, так как в системе присутствует функция возведения в квадрат.

Задание 5

Путем анализа переходного процесса релейного регулирования необходимо обеспечить среднее значение температуры Тср = 376.5^оС с учетом возможных отклонений по причине погрешности выбранного измерительного комплекта. Подсчитать количество переключений управляющего реле за час, температуру включения и выключения нагрева.