6 Cинтез регулятора расхода

6.1 Выбор датчика давления

Новые бюджетные преобразователи давления Danfoss MBS 1700 предназначены для применения в коммунальном хозяйстве. Линейка датчиков разработана для работы в системах инженерного обеспечения зданий и сооружений. Концерн Danfoss предлагает привлекательные по цене преобразователи давления MBS 1700, разработанные на базе хорошо зарекомендовавшей себя серии MBS 3000. Чувствительный элемент выполнен по пъезорезистивной технологии на основе кристалла монокристаллического кремния и защищен силиконовым гелем и мембраной из кислотостойкой нержавеющей стали. Все чувствительные элементы термокомпенсированы и откалиброваны с помощью лазера. Эта технология позволяет получить следующие преимущества в сравнении со стандартным сенсором типа кремний на сапфире (КНС):

- минимальные гистерезисные явления под действием температуры и давления;

- долговременная стабильность градуировочной характеристики;

- минимальное влияние температуры на точность;

- устойчивость к гидроударам и пульсациям давления;

- способность к 6 кратным статическим перегрузкам.

Преобразователи давления Danfoss серии MBS 1700 поставляются с популярным токовым выходным сигналом 4 - 20 мА, удобным для электромонтажных работ штекером DIN 43650 и штуцерами распространенных типоразмеров G 1/4A и G 1/2A. Все это делает новый продукт легко применимым в большинстве задач измерения давления.

Среди других преимуществ новых преобразователей давления Danfoss MBS 1700 можно выделить:

- прочный цельнометаллический корпус;

- нейтрализующий гидроудары встроенный демпфер пульсаций (только в MBS 1750 - которая будет представлена позднее);

- великолепные показатели электромагнитной совместимости;

- высокая виброустойчивость.

Используя более чем 30 летний опыт в разработке средств измерения для судостроения и мобильной гидравлики и других отраслей промышленности, Danfoss предлагает на рынке уникальный продукт по соотношению высоких потребительских качеств и доступной цены.

Рисунок 6.1.1 Преобразователи (датчики) давления MBS 1700 и MBS 1750, Danfoss.

Характеристики:

Выходной сигнал, мА 4-20

Страна-производитель Дания

Рабочая температура, °С -40...+85

Рабочая среда Воздух, газы, жидкости (в т. ч. масла)

6.2 Функциональная схема электропривода с датчиком давления

Технологическое требование поддержания постоянного уровня определяет необходимость использования замкнутой системы электропривода с регулятором уровня. При синтезе регулятора важно учитывать требования по точности и быстродействию регулирования.

На основе функциональной схемы электропривода насоса разрабатывается и описывается структурная схема замкнутой системы, состоящая из типовых динамических звеньев.

Любая структурная схема является вариантом математической модели системы. Поэтому при составлении схемы важно обосновать и перечислить принимаемые допущения. Например, в рассматриваемом случае будем использовать следующие допущения.

Механическая часть электропривода насоса представляется как одномассовая система (механическая связь между двигателем и насосом принята абсолютно жесткой). Суммарный момент инерции привода определяется как сумма моментов инерции двигателя и насоса.

Асинхронный двигатель представляется с позиций теории обобщенных машин, при этом принимаются следующие традиционные допущения: синусоидальное распределение МДС обмоток, равномерный воздушный зазор, ненасыщенная магнитная цепь машины и пр. Кроме того, при описании динамических свойств используется принцип линеаризации уравнения механической характеристики.

При описании преобразователя частоты предполагается, что процесс формирования квазисинусоидальных напряжений заданной частоты практически безынерционный.

Датчик технологического параметра (уровня) представляется линейным безынерционным звеном.

При сделанных допущениях структурная схема рассматриваемой замкнутой системы с датчиком давления имеет вид, как на рис. 6.2.1

Рисунок 6.2.1. Схема замкнутой системы регулирования давления

Здесь передаточная функция регулятора давления, определяемая в результате синтеза; - передаточная функция преобразователя частоты; - передаточная функция асинхронного двигателя.

В инженерных расчетах передаточную функцию преобразователя частоты с достаточной для практических расчетов точностью можно представить усилительным звеном:

Коэффициент усиления преобразователя частоты определяется по формуле:

(6.1)

Где - номинальное значение линейного напряжения на выходе преобразователя частоты; - напряжение управления преобразователем частоты.

Передаточная функция может быть получена, если структурную схему асинхронного двигателя представить в виде следующих динамических звеньев, представленных на рис. 6.1.2.

Рисунок 6.2.2. Схема асинхронного двигателя

Здесь f – частота питающего напряжения; – число пар полюсов; – угловая скорость вращения магнитного поля статора; – угловая скорость вращения ротора двигателя; β – модуль жесткости линеаризованной механической характеристики асинхронного двигателя; – электромагнитная постоянная времени асинхронного двигателя; – механическая постоянная времени.