Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматическое управление расходом, давлением и уровнем жидкости. Учебное пособие
.pdf
21
На лицевой панели (рисунок 1.7) расположены клавиатура управления при-
бором, цифровой индикатор и светодиоды:
- светодиод «К» сигнализирует о включении выходного устройства;
- светодиод «Т» сигнализирует о включенном режиме ввода значения уставки
регулируемой величины;
- светодиод «Δ» сигнализирует о включенном режиме ввода значения гисте-
резиса компаратора или полосы пропорциональности П-регулятора;
- светодиод «I» сигнализирует о выводе на индикацию текущего измерения
(непрерывная засветка) и об аварии по входу (мигающая засветка).
Рисунок 1.7 - Лицевая панель прибора ТРМ1
Кнопка предназначена для входа в режим «Программирование», а также
для записи новых установленных значений в энергонезависимую память прибора.
Кнопка предназначена для:
- просмотра заданного значения уставки ЛУ;
- выбора программируемого параметра и увеличения его значения. При
удержании кнопки скорость изменения возрастает.
Кнопка предназначена для выбора программируемого параметра и
уменьшения его значения. При удержании кнопки скорость изменения возрастает.
22
Измеритель-регулятор с аналоговым выходным сигналом позволяет исполь-
зовать его в режиме пропорционального регулятора (режим П-регулятора, по паспорту на TPM1). Принцип формирования выходного сигнала показан на
рисунках 1.8, 1.9.
Рисунок 1.8 - Зависимость выходного сигнала при прямо-
пропорциональном регулировании
Рисунок 1.9 - Зависимость выходного сигнала при обратно-
пропорциональном регулировании
На данных рисунках установлены следующие обозначения:
- Т
- значение параметра, к которому регулирование должно привести
УСТ
систему;
- Δ - значение зоны пропорциональности при регулировании;
- ТФ - фактическое значение регулируемого параметра;
- UФ - напряжение, соответствующее ТФ.
23
Регулирование происходит следующим образом: в измеритель-регулятор
PКQ
Д
Д
РКU
Р
UКU
К
К
Q
ТРМ
Р
Д
Д
TPM1 вводятся значения параметров Т
и Δ, определяющие середину и длину
УСТ
участка пропорционального регулирования, после чего измеритель-регулятор переходит в режим измерения регулируемой величины Т
. При этом выходной сиг-
ИЗМ
нал формируется по кривой на рисунках 1.7 или 1.8 в зависимости от вида регулирования. В результате регулирования системы устанавливается какое-то значение
регулируемого параметра ТФ, соответствующее входному сигналу в систему UФ.
Таким образом, чем меньше параметр Δ, тем меньше отклонение фактического
значения ТФ регулируемой величины от установленного Т
. Однако, при малых
УСТ
значениях параметра Δ регулируемая система может перестать быть устойчивой и
войти в режим колебаний регулируемого параметра.
Измерительная система диафрагма - датчик давления - ТРM1
В стенде установлена измерительная диафрагма с датчиком перепада давле-
ния, имеющим унифицированный выходной сигнал 0-1 В для подключения к измерителю-регулятору TPM1. Зависимость расхода жидкости через диафрагму от перепада давления:
. (1)
где КД - постоянный коэффициент.
Зависимость выходного сигнала с датчика зависит от перепада давления:
, (2)
где КР - постоянный коэффициент преобразования. Таким образом
, (3)
Измеритель-регулятор TPM1 позволяет вычислять расход по следующей
формуле:
24
)(
НВН
ППUПQ
, (4)
Параметр
Измеритель уро
вня с
управляемым аналоговым
вых
одом
Измеритель уровня с управ-ляемым реле
йным
вых
одом
Измеритель
давления с
управляемым аналоговым
выходом
Измеритель давления с
управляемым реле
йным
вых
одом
Показания электро-магнитного расход
омера
Показания счетчика
- расход
о-
мера Показания измерительной диа-фра
гмы
Обозна-
чение
Название
1 2 3 4 5 6 7 8 9
а0-0
Параметр секретности
для группы А
- - - - - - -
a1-1
Режим работы ЛУ
5 1 5 1 5 5 5
*a1-3
Нижний предел регистрации
для ЛУ
- - - - - - -
*a1-4
Верхний предел регистрации
для ЛУ
- - - - - - -
a1-5
Задержка включения ВУ
- 0 - 0 - - -
a1-6
Задержка выключения ВУ
- 0 - 0 - - -
al-7
Минимальное время нахождения
ВУ во включенном состоянии
- 0 - 0 - - -
al-8
Минимальное время нахождения
ВУ в выключенном состоянии
- 0 - 0 - - -
al-9
Состояние ВУ при неисправности
off
off
off
off
off
off
off
b0-0
Параметр секретности
для группы В
- - - - - - -
b1-0
Код типа датчика
13
13
13
10
13
13
13
b1-1
Коррекция «сдвиг характеристи-
ки»
0 5 0 0 0 0 0
где ПН - нижнее значение границы диапазона измерения (параметр b1-5),
П
- верхнее значение границы диапазона измерения (параметр b1-6).
В
Сравнивая зависимости (3) и (4) можно заключить, что для рассматриваемой
измерительной системы ПН = 0, ПВ = К
. Следовательно, для программирования
ТРМ
TPM1 в режиме вычисления расхода необходимо определить коэффициент К
задать его в параметр b1-6.
Программируемые параметры измерителей-регуляторов TPM1 ОВЕН, уста-
новленных на стенде, приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Базовые настройки измерителей-регуляторов TPM1 ОВЕН
ТРМ
и
25
Продолжение таблицы 1.1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
b1-2
Коррекция «наклон характеристи-
ки»
1 1 1 1 1 1 1
b1-3
Режим работы вычислителя
квадратного корня
off
off
off
off
off
off
оn
*b1-5
Показание прибора для нижнего
предела унифицированного
входного сигнала
-67
-66
-127
0
-2,1
-2,3
0
*b1-6
Показание прибора для верхнего
предела унифицированного
входного сигнала
1047
1049
681
250
241,2
244
76
b1-7
Положение десятичной точки при
индикации параметров
0 0 0 0 1 1 1
b1-8
Полоса цифрового фильтра
0 0 0 0 0 0 0
b1-9
Постоянная времени цифрового
фильтра
0 0 0 0 0 0 0
1.4.1 Порядок проведения работы по изучению измерителя-регулятора TPM1
ОВЕН
Шаг 1. Включить электропитание стенда тумблером «Питание системы
управления».
Шаг 2. Установить переключатели «Управление пропорциональной задвиж-
кой», «Управление пропорциональным клапаном» и «Управление преобразователем частоты» в положение «Ручное», переключатель «Управление дискретной задвижкой» в положение «Закрыто». Установить потенциометрами управляющий
сигнал величиной 100 для пропорционального клапана и преобразователя частоты
и 0 для пропорциональной задвижки. Подождать 30-40 с для выхода пропорциональной задвижки в заданное положение.
Шаг 3. Открыть краны КР1, КР3, КР6. Закрыть кран КР2, КР4, КР5, КР7.
Шаг 4. Включить тумблером «Насос» питание частотного преобразователя.
На панели частотного преобразователя нажать кнопку «Auto On».
Шаг 5. Переключить измеритель-регулятор TPM1, отображающий расход по
измерительной диафрагме, в режим измерения входного сигнала 0-1 В, для чего
установить следующие параметры:
- b1-3 = off;
- b1-7 = 3;
26
- b1-5 = 0.000;
- b1-6 = 1.000.
Шаг 6. Дождаться установившихся значений показаний ЭМ расходомера. За-
писать в таблицу 1.2 значение расхода по ЭМ расходомеру QЭМ (первый столбец) и
соответствующее значение напряжения U
на программируемом ТРМ1.
ТРМ
Шаг 7. Уменьшить управляющий сигнал на пропорциональный клапан на
8-10 единиц.
Шаг 8. Повторить действия по шагам 6-7 до управляющего сигнала
15-20 единиц.
Шаг 9. Полностью открыть пропорциональный клапан, установив ручным
регулятором сигнал управления равным 100.
Шаг 10. Для каждого измеренного значения расхода и напряжения из
таблицы 1.2 вычислить значение коэффициента К
найти среднее значение К
ТРМ.СР
.
. Записать в таблицу 1.2,
ТРМ
Шаг 11. Переключить измеритель-регулятор TPM1, отображающий расход
по измерительной диафрагме, в режим измерения расхода, для чего установить
следующие параметры:
- b1- 3 = оn;
- b1- 7 = 1;
- b1- 5 = 0.0;
- b1- 6 = К
ТРМ.СР
.
Шаг 12. Уменьшить управляющий сигнал на пропорциональный клапан на
8-10 единиц.
Шаг 13. Дождаться установившихся значений показаний ЭМ расходомера.
Записать в таблицу 1.2 значение расхода по ЭМ расходомеру QЭМ (пятый столбец)
и соответствующее значение расхода по измерительной диафрагме QД.
Шаг 14. Повторить действия по шагам 12-13 до управляющего сигнала
15-20 единиц.
Шаг 15. Полностью открыть пропорциональный клапан, установив ручным
регулятором сигнал управления равным 100.
27
Шаг 16. Выключить приводной электродвигатель насоса H1 нажав на панели
QЭМ,
л/мин
U
ТРМ
,
В
ÒÐÌ
ÝÌ
ÒÐÌ
U
Q
Ê
К
ТРМ.СР
QЭМ,
л/мин
QД,
л/мин
ΔQ
Д
,
л/мин
частотного преобразователя нажать кнопку «Off/Reset»
Шаг 17. Вычислить отклонение ΔQ = |Q
Таблица 1.2 - Результаты измерений
Шаг 18. Проанализировать полученные результаты. Сделать выводы.
Шаг 19. Задать на измерителе-регуляторе ТРМ базовые настройки из
таблицы 1.1.
Шаг 20. Выключить питание преобразователя частоты тумблером «Насос».
Шаг 21. Закрыть диалоговое окно программы «АУ-РДУЖ измерения».
Шаг 22. Выключить питание системы управления стенда.
- QД |, записать в таблицу 1.2 .
ЭМ
1.5 Контрольные вопросы
1.5.1 Какие физические величины отображаются на измерителях-
регуляторах?
1.5.2 В какой емкости расположены датчики уровня?
1.5.3 При каком закрытом кране запрещается включение насоса?
1.5.4 Для чего предназначен кран КР4?
1.5.5 Где располагается частотный преобразователь?
1.5.6 Каково назначение переключателя 34?
28
2 Приборы и методы определения давления
Давление есть сила, равномерно распределенная по поверхности. В качестве
единицы давления в системе СИ принят ньютон на метр квадратный (Н/м2). Эта
единица названа паскаль и обозначается Па. Паскаль очень малая единица и
поэтому в технических измерениях применяется редко.
В технических измерениях применяется система единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда), в которой в качестве единицы измерения давления применяется килограмм-сила на квадратный метр или техническая атмосфера - килограмм-сила на квадратный сантиметр: 1 кгс/см2 = 104 кгс/м
2
. В системе СГС еди-
ницей давления принята дина на квадратный сантиметр.
По ГОСТ 7664-61 допускается применение внесистемных единиц: миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба.
Различают давления: барометрическое Рб, абсолютное Ра, избыточное Р
разрежения Р
.
р
Барометрическим называется атмосферное давление.
Избыточным давлением называется величина, выражающая избыток давле-
ния над атмосферным.
Абсолютным называется полное давление, под которым находится жид-
кость, газ или пар, равно сумме атмосферного и избыточного давлений.
Если абсолютное давление меньше атмосферного, то избыточное давление
,
и
отрицательно и называется разрежением.
Разрежение менее 500 мм рт. ст. называется вакуумом.
По наименованию различают следующие основные устройства (приборы)
для измерения давления:
манометры – для измерения избыточного давления;
барометры – для измерения барометрического (абсолютного) давления
атмосферного воздуха;
вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления (ниже атмосферного);
29
мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического
давления;
дифференциальные манометры – для измерения разности двух давлений.
Манометры, вакуумметры и дифференциальные манометры, предназначен-
ные для измерения небольших давлений и разрежений или разности давлений (до
4000 мм вод. ст.) газовых сред, называют напоромером, тягомером или дифферен-
циальным тягонапоромером.
По принципу действия устройства для измерения давлений и разрежений
подразделяются на следующие основные группы:
- деформационные, в которых измеряемое давление определяется по вели-
чине деформации различных упругих чувствительных элементов или по развиваемой ими силе;
- пьезорезистивные, принцип действия которых основан на изменении про-
водимости при механическом напряжении в кристалле проводника;
- жидкостные, в которых измеряемое давление уравновешивается дав-
лением столба жидкости;
- грузопоршневые, в которых измеряемое или воспроизводимое давление
уравновешивается давлением, создаваемым массой поршня и грузов.
2.1 Деформационные датчики давления
Приборы деформационные (пружинные) механические основаны на прин-
ципе деформации различного рода упругих элементов и выполняются в виде тяго-
меров, напоромеров, тягонапоромеров, манометров, вакуумметров и мановакуум-
метров. Эти приборы применяют в широком диапазоне измерения: от нескольких
десятков миллиметров водяного столба до давления в несколько тысяч килограмм-
сила на сантиметр квадратный как в лабораторных, так и в промышленных услови-
ях. В этих приборах в качестве упругих элементов используются мембраны, мем-
бранные коробки, сильфоны, трубчатые пружины, согнутые по дуге окружности
либо по винтовой линии (рисунок 2.1).
30
а – трубчатая одновитковая пружина; б – трубчатая многовитковая пружина; в – мембрана; г – сильфон; д – мембранная коробка; е – вялая мембрана; МК –
мембранная коробка; Ш – шкала прибора; П – пружина; М – мембрана; Р – измеряемое давление.
Рисунок 2.1 – Схемы пружинных приборов для измерения давления
Трубчатую пружину, согнутую по дуге окружности, называют трубкой Бур-
дона, а согнутую по винтовой линии – винтовой или геликоидальной трубчатой
пружиной (рисунок 2.1, а и б).
Для измерения небольших избыточных давлений и разрежений или разно-
сти давлений чаще всего в промышленности применяют деформационные мем-
бранные приборы. По свойствам чувствительных элементов такие приборы делятся
на две разновидности: с упругими и вялыми мембранами (рисунок 2.1, в, д и е).
Упругие мембраны обычно выполняют в форме тонкостенных ме-
таллических коробок с гофрированными донышками; внутрь коробки подается из-
меряемое давление Р, снаружи действует давление атмосферы либо разрежение
(для дифференциальных тягомеров в герметичном корпусе). При повышении дав-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]