Metodichka_Raskhod

Рис. 2.5. Блок автоматической системы регулирования расхода (тыльная сторона).

Разъемы, обозначение, наименование и их назначение представлены в

табл. 2.2.

2.2. Лабораторные работы

2.2.1 Работа №1. Определение статических характеристик промышленных расходомеров

Цель работы

Экспериментально определить статические характеристики промышленных расходомеров (датчиков расхода) различного принципа действия: вихреакустического МЕТРАН-300ПР, ультразвукового US-800.

Порядок выполнения работы

1.Изучить необходимый теоретический материал

2.Ознакомиться с конструкцией и назначением элементов лабораторного стенда «Система автоматического регулирования расхода».

3.Подготовить стенд к проведению лабораторной работы.

4.Экспериментально определить статические характеристики промышленных расходомеров.

5.Оформить отчет по выполненной работе.

Ход выполнения работы

В состав лабораторного стенда входит два промышленных расходомера, основанных на разных принципах измерения расхода: вихреакустический Метран-300ПР и ультразвуковой расходомер Ultrasonic US-800.

В данной лабораторной работе требуется снять статические характеристики расходомеров, то есть зависимость их выходных сигналов от величины действительного расхода жидкости.

Перед проведением лабораторной работы необходимо установить все элементы стенда в исходное состояние (установить начальные условия).

После установки начальных условий необходимо подготовить к работе персональный компьютер и обеспечить его связь со стендом:

●включить персональный компьютер и дождаться загрузки операционной системы Windows;

●подать напряжение на стенд включением автоматического выключателя QF1«Сеть»;

●подать напряжение на программируемый логический контроллер и расходомеры включением клавишного переключателя, переведя его в положение «1», дождаться загрузки ПЛК (см. Приложение 5);

●на рабочем столе Windows ПК найти проект «ПДР-СК» Scadaсистемы Trace Mode (см. Приложение 8);

Основной экран программы «ПДР-СК» представлен на рис. 2.6.

Примечание. В командной строке необходимо нажать на кнопку

«пуск/остановка» (бегущий красный человечек).

Программа перейдет в режим опроса ПЛК.

Рис. 2.6. Стартовое окно проекта «ПДР-СК» Trace Mode

● Нажатием «мыши» на стартовое окно проекта «ПДР-СК» Trace Mode

(на изображение датчиков расхода) – откроется окно, показанное на рис. 2.7;

Рис.2.7. Окно проекта «ПДР-СК» Scada-системы Trace Mode

●в появившемся окне появляется возможность отслеживать выходные сигналы промышленных расходомеров: вихреакустического Метран-300ПР

иультразвукового US800;

●на сенсорной панели оператора нажать кнопку «Статические харак-

теристики» (рис.2.8,а.), после чего откроется окно с показаниями расходоме-

ров в цифровом коде, а также с сигналами управления насосом и задвижкой

(рис.2.8,б.). Нажимая кнопки (в цифровом коде от 0 до 2000), можно изме-

нять сигналы управления насосом и задвижкой.

Примечание. Для задвижки «0» – закрыто, «2000» – открыто. Же-

лательно задавать для задвижки цифровой код в интервале 200…1200,

придерживаясь шага, равного 200.

Рис. 2.8. Окно выбора режима работы (а); окно статических характеристик (б)

Показания расходомеров фиксировать на мониторе ПК, на сенсорной панели оператора, а также, пользуясь индикаторами расходомеров.

Примечание. Подробное описание промышленных расходомеров представлено в Приложениях 2, 3.

Статические характеристики представляют собой зависимость выход-

ных сигналов расходомеров от величины действительного расхода жидко-

сти, как упоминалось выше. Сложность при исследовании статических ха-

рактеристик промышленных расходомеров состоит в том, что расходомеры

используют разные принципы измерения расхода, а образцовый расходомер,

измеряющий действительный расход жидкости, в данной комплектации

лабораторного стенда не предусмотрен.

Поэтому вместо образцового расходомера для получения действительных значений расхода жидкости используем объѐмный способ.

Задания и оформление работы

Оценить погрешность измерения расхода промышленными расхо-

домерами: вихреакустическим МЕТРАН-300ПР, ультразвуковым US-

800.

Лабораторный стенд снабжен двумя баками: питательным и мерным.

Объем питательного (ПБ) и мерного (МБ) баков около 20 литров каждый.

Мерный бак оснащен измерительной линейкой, с помощью которой появля-

ется возможность измерить изменение объѐма жидкости в нѐм.

Для этого:

●полностью открыть кран К1, соединяющий питательный и мерный баки, чтобы жидкость из мерного бака перетекла в питательный бак (опо-

рожнить мерный бак не удастся из-за конструкции гидравлической систе-

мы);

●в поле сигнала управления насосом – «задание для насоса» – на сен-

сорной панели оператора задать небольшое значение сигнала задания на производительность насоса (например, 50 в цифровом коде) и обеспечить непрерывную работу насоса в течение времени эксперимента.

Примечание. Возможно запустить насос, используя его индикатор-

ную панель управления, нажатием на верхнюю стрелочку и удерживая еѐ

3..4 секунды, пока на индикаторной панели не появится деление со значени-

ем «max».

● тумблер блока «Управления насосом и задвижкой» находится в по-

ложении «Руч».

●записать первое значение уровня жидкости в мерном баке;

●изменяя положение ручки «задвижки» в блоке «Управление насосом

изадвижкой», установить положение задвижки в трубопроводе в интервале цифрового кода, указанном выше (например, 200 в цифровом коде – см.

сенсорную панель оператора в поле «управление задвижкой», что соответст-

вует 10 % от максимального открытия проходного сечения трубопровода за-

движкой); ● подождать, пока уровень жидкости в мерном баке пересечет оцифро-

ванную отметку измерительной линейки (например, 160 мм) заметить время до прохождения жидкостью следующей оцифрованной отметки измеритель-

ной линейки (например, 220 мм). Зная площадь поперечного сечения мерно-

го бака (замерить линейкой), рассчитать начальный объем Vо (м3) и конечный

●составьте функциональные структурные схемы измерительного кана-

ла ультразвукового и вихреакустического расходомеров;

●постройте статические характеристики испытанных расходомеров.

Таблица 2.4 Статические характеристики промышленных расходомеров

Восходящая ветвь

Fd

US-800

300-ПР

Нисходящая ветвь

Fd

US-800

300-ПР

Обработка результатов эксперимента

При обработке экспериментальных данных необходимо объяснить различия в показаниях расходомеров, возникающие при экспериментальном определении статических характеристик, выполнить необходимые расчеты вариации (см. [1,с.316–317]) и сделать выводы о выполненном эксперименте.

Каков ход статической характеристики расходомера? Какой желателен?

При оформлении отчета привести статические характеристики про-

мышленных расходомеров.

Контрольные вопросы

Какие знаете статические погрешности средства измерения?

Дайте определение статической характеристики преобразователя расхода.

Что такое вариация измерительного преобразователя и средства измерения и чем она обусловлена?

Каков принцип действия расходомеров переменного и постоянного перепада давления?

Объясните принцип действия вихреакустического преобразователя расхода.

Объясните принцип действия ультразвукового преобразователя расхода.

Сравните различные способы измерения расхода.

Какой расходомер: вихреакустический или ультразвуковой обладает наименьшей погрешностью при измерении расхода?

Можно ли измерить расход газожидкостного потока (например, в жидкость попал воздух) вихреакустическим и ультразвуковым преобразователями расхода?

Какова структура интеллектуального преобразователя расхода?

2.2.2. Работа № 2. Исследование системы автоматического регулирования расхода с применением промышленных расходомеров различного типа

Цель работы

Экспериментально настроить систему автоматического регулирования расхода с применением ПИД-регулятора, реализованного на ПЛК Delta, и с использованием промышленных расходомеров различного принципа действия, определить еѐ статические и динамические характеристики.

Порядок выполнения работы

1.Изучить теоретический материал, необходимый для выполнения лабораторной работы (см. раздел «Теоретическая часть» настоящего практикума).

2.Ознакомиться с конструкцией и назначением элементов лабораторного стенда «Система автоматического регулирования расхода».

3.Подготовить стенд к проведению лабораторной работы.

4.Настроить ПИД-регулятор, реализованного на ПЛК Delta, системы автоматического регулирования расхода.

5.Определить статические характеристики системы регулирования расхода.

6.Определить динамические характеристики системы регулирования расхода.

7.Оформить отчет по проделанной работе.