4. Расчетный раздел

4.1.1 Расчет оптимальных настроек регулятора

Данные для расчета:

=99сек

=219сек

=0,45

К_об=4

К_об=4 1

У_в=20%

Х₁=5

Выбираем регулятор непрерывного действия

Отсюда:

Х₂=Х₁∙20=5∙20=100

Принимаем процесс с 20%-ним перерегулированием и минимальным временем первого полупериода колебаний. Определяем величину К_д

R_д= (1) [2]

R_д=

По графикам приведенным на рисунке ниже видно, что для получения устойчивого затухающего процесса регулирования при

Rд=0,25

Рисунок №2.Динамический коэффициент регулирования на статических объектах при различных процессах: а) апериодическом; б) с 20%-м перерегулированием; в) miny2 dt;

1. И - регулятор; 2. П – регулятор 3. ПИ - регулятор; 4. ПИД - регулятор.

Выбираем Пид-регулятор ипроверяем величину относительного остаточного отклонения

(2) [2]

Отсюда : = ¹∙К_об∙У_в

Рисунок №3. Остаточное отклонение на статических объектов:

1-Апериодический процесс, 2-процесс с 20%

Перерегулированием, 3-процесс с 40% перерегулированием

Из графика получим ¹=0,4, тогда =0,4∙1∙20=8 кгс/см² определяем относительное время регулирования t_р/Ʈ для ПИД-регулятора при 20% перерегулировании и отношении

Значение t_р/Ʈ=8 отсюда t_р= 8∙99=792 полученное время регулирования меньше допустимого (900 сек.). Следовательно, можно остановиться на выборе ПИД-регуляторе. В соответствии с данным типовым процессом регулирования определяем ориентировочные значения ПИД-регулятора по формулам.

(3) [2]

Где: К_об - коэффициент передачи объекта хода регулирующего органа.

Время изодрома:

где τ_з- время запаздывания.

Т_и=2·99=198 сек

Время предварения:

Т_п=0,4 ·τ

Т_п=0,4·99=39,6сек

По итогам расчёта подходит ПИД – регулятор т.к он соответствует всем заданным требованиям.

4.2 Расчёт регулирующего клапана.

Таблица 2

Параметр	Значение	Обозначения
Объемный вес	0,872 г/см3
Расход среды максимальный	10 м3/ч	Qmax
Расход среды	5 м3/ч	Qmin
Температура потока до регулирующего клапана	300С	t
Абсолютное давление среды до регулирующего органа при максимальном расходе среды	0,68 кгс/см2	Р1
Абсолютное давление среды после регулирующего органа при максимальном расходе среды	0,32 кгс/см2	Р2
Абсолютное давление среды	1,68 кгс/см2	Ро
Абсолютное давление в конце расчетного участка трубопроводной линии	1,30 кгс/см2	Рк
Внутренний диаметр трубопровода	75 мм	Dy
Длина прямых участков трубопровода	40 м	L

Вели чины, подлежащие определению:

Необходимый максимальный коэффициент пропускной способности исполнительного устройства К_Umax;

Условный диаметр исполнительного устройства - D_У.

Рабочий участок рабочей расходной характеристики исполнительного устройства.

Теоретическая расходная характеристика.

Рабочий участок кривой изменения перепада давления.

Расчёт:

Определяем максимальный коэффициент пропускной способности исполнительного устройства:

ΔРл макс=(Р_о-Р₁)+ (Р₂-Р_к) (1) [3]

ΔРл макс=(1,68-0,58)+ (0,32-1,30)=0,02 кгс/см²

Определяем потери давления трубопроводной линии (без регулирующего органа)

ΔР_min=ΔРс- ΔРл макс (2) [3]

Где: ΔРс=Ро-Рк (3) [3]

ΔРс=1,68-1,30=0,38кгс/см²

Отсюда:

ΔР_min=0,38-0,02=0,36 кгс/см²

Определяем максимальную пропускную способность по одной из формул:

К_Umax= Q_max (4) [3]

К_Umax=10

Где: Q_max - расход среды максимальный;

- объёмный вес;

ΔР_min - перепад давления исполнительного устройства.

Выбираем регулирующий орган соответствующего типа (двухсидельный, односидельный или заслоночны) с условной пропускной способностью Кuy ближайшей большей по отношению к полученному значению Кumax умноженному на коэффициент η

Кuy≥η∙ Кumax (5) [3]

Кuy≥1,7∙15,56

Кuy≥26,46

40≥26,6

Определяем коэффициент сопротивления ζ выбранного регулирующего органа по формуле:

ζ = (6) [3]

Где:

ω_у =

ω_у =

ζ =

Определяем зависимость коэффициентов кавитации Кс и Кс max от коэффициента сопротивления по ζ графику.

К_с=0,19 К_{с max}=0,29

По значению Р₁ (соответствующему t₁) и Кс определяют максимально допустимый перепад давления:

ΔР_кав=К_с∙Р₁ (7) [3]

ΔР_кав=0,19∙0,68=0,1292

А за тем критический перепад давлений в регулирующем органе:

ΔР_{кав max}=К_сmax∙Р₁

ΔР_{кав max}=0,29∙0,68=0,1972

И подставляем в формулу:

(8) [3]

Где: Q_max - расход среды максимальный;

ν – вязкость;

К_{Umax -} коэффициент пропускной способности исполнительного устройства.

35,748≤40

При Кv кав ≤Кvy выбранный регулирующий орган обеспечивает пропуск заданного расхода Q_max в кавитационном режиме и выбор считают законченным.

Выбираю двухсидельный клапан с пневматическим исполнительным механизмом 25НЖ50НЖ(НЗ)