Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматическое управление расходом, давлением и уровнем жидкости. Учебное пособие
.pdf
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра систем автоматизации производства
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
РАСХОДОМ, ДАВЛЕНИЕМ
И УРОВНЕМ ЖИДКОСТИ
Рекомендовано к изданию учёным советом федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Оренбургский государственный университет» в качестве учебного пособия для сту-
дентов, обучающихся по программам высшего образования по направлениям
подготовки 09.03.01 Информатика и вычислительная техника, 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств
Оренбург
2016
2
УДК 681.526(075.8)
ISBN 978-5-7410-1491-2
© Корнипаев М. А.,
Сергеев А. И.,
Галина Л. В.,
Проскурин Д.А., 2016
© ОГУ, 2016
ББК 32.965я73
А 22
Рецензент – кандидат технических наук, доцент В. В. Тугов
Авторы: М.А. Корнипаев, А.И. Сергеев, Л.В. Галина, Д.А. Проскурин
А22 Автоматическое управление расходом, давлением и уровнем жидкости:
учебное пособие / М. А. Корнипаев, А. И. Сергеев, Л. В. Галина, Д. А.
Проскурин; Оренбургский гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2016. - 130с.
ISBN 978-5-7410-1491-2
Учебное пособие содержит теоретические сведения о первичных преобразователях (датчиках) расхода, давления и уровня. Рассмотрены основные
виды преобразователей и исполнительных механизмов, принципы их действия.
Учебное пособие предназначено для приобретения навыков и умений в
области систем автоматизации и управления на примере учебного стенда АУРДУЖ-010-49ЛР-01 «Автоматическое управление расходом, давлением и
уровнем жидкости»
УДК 681.526(075.8)
ББК 32.965я73
3
Содержание
1 Изучение лабораторного стенда АУ-РДУЖ .................................................................. 7
1.1 Состав, устройство и работа стенда ............................................................................ 7
1.2 Меры безопасности ..................................................................................................... 15
1.3 Понятие о статических и динамических характеристиках элементов систем
автоматического управления ........................................................................................... 16
1.4 Программирование измерителя-регулятора TPM1 ОВЕН ...................................... 19
1.5 Контрольные вопросы................................................................................................. 27
2 Приборы и методы определения давления .................................................................. 28
2.1 Деформационные датчики давления ......................................................................... 29
2.2 Пьезорезистивные датчики давления ........................................................................ 33
2.3 Стеклянные жидкостные приборы ............................................................................ 34
2.4 Грузопоршневые манометры ..................................................................................... 35
2.5 Контроль давления в емкости с помощью реле давления, реализованного на
измерителе-регуляторе типа TPM1 и датчике давления, управление подачей
жидкости дискретной задвижкой .................................................................................... 36
2.6 Контроль давления в емкости с помощью аналогового датчика давления,
управление подачей жидкости клапаном с аналоговым управлением и регулятором
TPM1 ОВЕН ....................................................................................................................... 38
2.7 Контроль давления в емкости с помощью аналогового датчика давления,
управление подачей жидкости задвижкой с аналоговым управлением и
регулятором TPM1 ОВЕН ................................................................................................ 41
2.8 Контроль давления в емкости с помощью аналогового датчика давления,
управление подачей жидкости изменением частоты вращения вала насоса и
регулятором TPM1 ОВЕН ................................................................................................ 43
2.9 Контроль давления в емкости с помощью аналогового датчика давления,
управление подачей жидкости дискретной задвижкой и управлением от ПЭВМ ..... 46
4
2.10 Контроль давления в емкости с помощью аналогового датчика давления,
управление подачей жидкости клапаном с аналоговым управлением и управлением
от ПЭВМ ............................................................................................................................. 48
2.11 Контроль давления в емкости с помощью аналогового датчика давления,
управление подачей жидкости задвижкой с аналоговым управлением и
управлением от ПЭВМ ..................................................................................................... 51
2.12 Контроль давления в емкости с помощью аналогового датчика давления,
управление подачей жидкости изменением частоты вращения вала насоса и
управлением от ПЭВМ ..................................................................................................... 53
2.13 Контрольные вопросы .............................................................................................. 56
3 Приборы определения расхода ..................................................................................... 57
3.1 Расходомеры переменного перепада давления ........................................................ 57
3.2 Расходомеры постоянного перепада давления......................................................... 59
3.3 Тахометрические расходомеры ................................................................................. 61
3.4 Индукционные расходомеры ..................................................................................... 62
3.5 Ультразвуковые расходомеры ................................................................................... 64
3.6 Термоанемометрические датчики расхода ............................................................... 65
3.7 Контроль расхода жидкости, поступающей в контрольно-измерительную
емкость с помощью мерной диафрагмы, управление подачей жидкости клапаном с
аналоговым управлением и регулятором TPM1 ОВЕН ................................................ 67
3.8 Контроль расхода жидкости, поступающей в контрольно-измерительную
емкость с помощью счетчика-расходомера, управление подачей жидкости
клапаном с аналоговым управлением и регулятором TPM1 ОВЕН ............................ 70
3.9 Контроль расхода жидкости, поступающей в контрольно-измерительную
емкость с помощью электромагнитного расходомера, управление подачей
жидкости клапаном с аналоговым управлением и регулятором TPM1 ОВЕН ....... 722
3.10 Контроль расхода жидкости, поступающей в контрольно-измерительную
емкость с помощью электромагнитного расходомера, управление подачей
жидкости изменением частоты вращения вала насоса и регулятором TPM1 ОВЕН 75
5
3.11 Контроль расхода жидкости, поступающей в контрольно-измерительную
емкость с помощью мерной диафрагмы, управление подачей жидкости клапаном с
аналоговым управлением и управлением от ПЭВМ ..................................................... 78
3.12 Контроль расхода жидкости, поступающей в контрольно-измерительную
емкость с помощью счетчика-расходомера, управление подачей жидкости
клапаном с аналоговым управлением и управлением от ПЭВМ ............................... 800
3.13 Контроль расхода жидкости, поступающей в контрольно-измерительную
емкость с помощью электромагнитного расходомера, управление подачей
жидкости клапаном с аналоговым управлением и управлением от ПЭВМ .............. 83
3.14 Контроль расхода жидкости, поступающей в контрольно-измерительную
емкость с помощью мерной диафрагмы, управление подачей жидкости задвижкой
с аналоговым управлением и управлением от ПЭВМ ……………………………... 86
3.15 Контроль расхода жидкости, поступающей в контрольно-измерительную
емкость с помощью счетчика-расходомера, управление подачей жидкости
задвижкой с аналоговым управлением и управлением от ПЭВМ ………………….88
3.16 Контрольные вопросы .............................................................................................. 91
4 Датчики уровня ............................................................................................................... 92
4.1 Механические датчики уровня .................................................................................. 92
4.2 Гидростатические датчики ....................................................................................... 933
4.3 Электрические датчики уровня ................................................................................ 955
4.4 Радиационные датчики уровня .................................................................................. 99
4.5 Ультразвуковые датчики уровня ........................................................................... 1000
4.6 Контроль уровня жидкости дискретными поплавковыми датчиками, управление
подачей жидкости дискретной задвижкой и регулятором TPM1 ОВЕН ................ 1011
4.7 Контроль уровня жидкости аналоговым датчиком уровня, управление подачей
жидкости дискретной задвижкой и регулятором TPM1 ОВЕН ............................... 1055
4.8 Контроль уровня жидкости аналоговым датчиком уровня, управление подачей
жидкости клапаном с аналоговым управлением и регулятором TPM1 ОВЕН ..... 1088
4.9 Контроль уровня жидкости аналоговым датчиком уровня, управление подачей
жидкости задвижкой с аналоговым управлением и регулятором TPM1 ОВЕН ... 1100
6
4.10 Контроль уровня жидкости аналоговым датчиком уровня, управление
подачей жидкости изменением частоты вращения вала насоса и регулятором
TPM1 ОВЕН ................................................................................................................... 1133
4.11 Контроль уровня жидкости дискретными поплавковыми датчиками,
управление подачей жидкости дискретной задвижкой и управлением от ПЭВМ 1155
4.12 Контроль уровня жидкости аналоговым датчиком уровня, управление подачей
жидкости дискретной задвижкой и управлением от ПЭВМ………………………118
4.13 Контроль уровня жидкости аналоговым датчиком уровня, управление
подачей жидкости клапаном с аналоговым управлением и управлением от ПЭВМ1200
4.14 Контроль уровня жидкости аналоговым датчиком уровня, управление
подачей жидкости задвижкой с аналоговым управлением и управлением от ПЭВМ.1233
4.15 Контроль уровня жидкости аналоговым датчиком уровня, управление
подачей жидкости изменением частоты вращения вала насоса и управлением от
ПЭВМ ............................................................................................................................. 1266
4.16 Контрольные вопросы ........................................................................................ 12929
Список использованных источников………………………………………………..130
7
1 Изучение лабораторного стенда АУ-РДУЖ
Стенд учебный АУ-РДУЖ-010-49ЛР-01 «Автоматическое управление расхо-
дом, давлением и уровнем жидкости» предназначен для проведения лабораторных
работ по изучению автоматизированного управления расходом жидкости, подаваемой потребителю, давлением в контрольной емкости, уровнем в контрольной емкости. Регулирование осуществляется дискретной задвижкой, пропорциональной
задвижкой, пропорциональным клапаном и частотным регулированием приводного
двигателя насоса. Данный стенд дает возможность анализировать и сравнивать
различные способы регулирования указанных выше параметров.
Стенд позволяет изучать системы автоматического регулирования с различ-
ной измерительной и регулирующей аппаратурой, задавать и определять давление,
расход и уровень жидкости. Приводной электродвигатель насоса подключен к сети
электропитания через преобразователь частоты для регулировки частоты вращения
рабочего колеса насоса. На лицевой части стенда установлены: задвижка с дискретным управлением, задвижка с пропорциональным управлением и клапан с
пропорциональным управлением. Давление измеряется с помощью аналоговых
датчиков давления, на одном из которых реализовано реле давления с цифровой
настройкой.
Расход жидкости измеряется с помощью электромагнитного расходомера,
счетчика-расходомера объемного типа и измерительной диафрагмы.
1.1 Состав, устройство и работа стенда
Конструкция стенда представлена на рисунках 1.1 - 1.3
8
Рисунок 1.1 – Лабораторный стенд. Вид спереди
Рисунок 1.2 – Лабораторный стенд. Вид сзади (фрагмент)
9
Рисунок 1.3 – Панель с контрольно-измерительной аппаратурой
Стенд учебный АУ-РДУЖ-010-49ЛР-01 «Автоматическое управление расхо-
дом, давлением и уровнем жидкости» включает в себя (рисунки 1.1 – 1.3):
- несущую раму 1;
- колеса 2, позволяющие перемещать стенд по ровному полу;
- кнопку ручного секундомера 3;
- откидную полку 4 для установки ноутбука;
- панель 5 с контрольно-измерительной и регулирующей аппаратурой (с
тыльной стороны панели установлена плата АЦП-ЦАП L-card Е14-140МD, USB
кабель выведен через крышку с тыльной стороны стенда;
- заливную горловину 6;
- автоматический выключатель 7;
- вилка 8 для подключения стенда к однофазной сети 220 В, 50 Гц.
Гидросистема стенда включает в себя:
10
- бак Б1, выполненный из органического стекла, на верхней крышке бака
расположена заливная горловина 6, на дне бака расположен кран КР8 для слива
жидкости;
- кран КР1, установленный в линии всасывания насоса H1;
- насос H1 с приводным электродвигателем с частотным регулированием,
давление в линии всасывания насоса измеряется датчиком ДД1, в линии нагнетания – ДД2;
- фильтр жидкости Ф1, установленный в линии всасывания насоса H1;
- расходомер Р1 электромагнитный, установленный на выходе насоса;
- кран КР2, позволяющий направлять поток от насоса в бак Б1;
- счетчик-расходомер Р2 объемного типа;
- измерительную диафрагму Д1, перепад давления на диафрагме измеряется
дифференциальным датчиком давления ДД3;
- задвижку ЗД1 с дискретным электромагнитным управлением;
- задвижку ЗД2 с аналоговым электромагнитным управлением;
- клапан пропорциональный КП1 с электромагнитным управлением;
- перепад давления на задвижках измеряется дифференциальным датчиком
давления ДД6;
- кран КР3 для подачи жидкости в контрольно-измерительную емкость EM1;
- кран КР4 для подачи жидкости в контрольно-измерительную емкость ЕМ2;
- датчик цифрового реле давления РД1;
- контрольно-измерительную емкость ЕМ2 для контроля и регулирования
давления, давление в емкости измеряется датчиком ДД5 и реле давления РД1;
- контрольно-измерительную емкость EM1 для контроля и регулирования
уровня и измерения расхода объемным методом, уровень в емкости измеряется по
гидростатическому давлению датчиком ДД4;
- верхний дискретный поплавковый датчик уровня ДУ2;
- нижний дискретный поплавковый датчик уровня ДУ1;
- краны КР6 и КР7 для слива жидкости из емкости EM1 в бак Б1;
- кран КР5 для слива жидкости из емкости ЕМ2 в бак Б1.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]