Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматическое управление расходом, давлением и уровнем жидкости. Учебное пособие
.pdf
51
Шаг 23. Выключить питание преобразователя частоты тумблером «Насос».
Шаг 24. Закрыть диалоговое окно программы «АУ-РДУЖ измерения».
Шаг 25. Выключить питание системы управления стенда.
Шаг 26. Сделать выводы о влиянии параметров ПИД регулирования на
ошибку регулирования и устойчивость системы.
2.11 Контроль давления в емкости с помощью аналогового датчика
давления, управление подачей жидкости задвижкой с аналоговым
управлением и управлением от ПЭВМ
Цель работы: экспериментальная настройка ПИД регулятора, реализованного
программно на базе ПЭВМ, для управления задвижкой с целью поддержания
постоянного давления жидкости в емкости; анализ переходных процессов.
2.11.1 Порядок проведения работы
Шаг 1. Включить электропитание стенда тумблером «Питание системы
управления».
Шаг 2. Включить ноутбук, дождаться загрузки операционной системы,
запустить программу «АУ-РДУЖ измерения».
Шаг 3. В диалоговом окне программы выбрать пункт меню «Режим работы»
- «Регистрация и аналоговое управление».
Шаг 4. В диалоговом окне программы выбрать «Динамический режим измерений», шаг сбора данных установить равным 2 с. В качестве отображаемых на
графике параметров выбрать зависимость давления в контрольной емкости от
времени.
Шаг 5. Установить переключатели «Управление пропорциональной задвижкой», «Управление пропорциональным клапаном» и «Управление преобразователем частоты» в положение «Ручное», переключатель «Управление дискретной
задвижкой» в положение «Закрыто». Установить потенциометрами управляющий
сигнал величиной 100 для преобразователя частоты и пропорциональной задвижки,
52
0 для пропорционального клапана. Подождать 30-40 с для выхода пропорциональ-
КР5
Р
УСТ
, кПа
Р
Ф
, кПа
е
СТ
, кПа
е
ДИН
, кПа
t
УСТ
, с
Управление пропорциональной задвижкой
ной задвижки в заданное положение.
Шаг 6. Открыть краны КР1, КР4, КР5. Закрыть кран КР2, КРЗ, КР6, КР7.
Шаг 7. Включить тумблером «Насос» питание частотного преобразователя.
На панели частотного преобразователя нажать кнопку «Auto On».
Шаг 8. Установить переключатель «Управление пропорциональной задвижкой» в положение «Компьютерное».
Шаг 9. В диалоговом окне программы задать значение сигнала ручного
управления равным 100.
Шаг 10. Постепенно закрывать кран КР5 до положения, при котором
давление жидкости в емкости ЕМ2 станет равным 140-150 кПа.
Шаг 11. Ввести в диалоговом окне программы следующие параметры:
- переменная процесса - давление в емкости;
- значение уставки давления Р
из диапазона 80-120;
УСТ
- коэффициенты КП = 0,005; КД = 0; КИ = 0,0005;
- шаг по времени Δt = 20 с.
Записать значения параметров в таблицу 2.7.
Таблица 2.7 - Результаты измерений
Шаг 12. В диалоговом окне программы нажать кнопку «Запуск измерения».
Шаг 13. В диалоговом окне программы нажать кнопку «Запуск регулирования». При этом начнется регулирование сигнала на пропорциональную задвижку
от ПЭВМ.
Шаг 14. Дождаться установившегося значения давления РФ жидкости в емкости, записать в таблицу 2.7. В диалоговом окне программы нажать кнопку «Остановка измерения». Сохранить полученные графики и данные в файл.
53
Шаг 15. Определить величину статической еСТ и динамической е
ошибки,
ДИН
время выхода на установившееся значение t
и записать в таблицу 2.7.
УСТ
Шаг 16. В диалоговом окне программы нажать кнопку «Запуск измерения».
Шаг 17. Повернуть рукоятку крана КР5 на 5-10° в сторону закрытия.
Шаг 18. Дождаться установившегося значения давления РФ жидкости в
емкости, записать в таблицу 2.7. В диалоговом окне программы нажать кнопки
«Остановка измерения» и «Остановка регулирования». Сохранить полученные
графики и данные в файл.
Шаг 19. Определить величину статической еСТ и динамической е
время выхода на установившееся значение t
и записать в таблицу 2.7.
УСТ
ошибки,
ДИН
Шаг 20. Открыть кран КР5.
Шаг 21. Повторить действия по шагам 9-20 для значений:
- КП = 0,005; КД = 0; КИ = 0,001;
- КП = 0; КД = 0; КИ = 0,0005;
- КП = 0; КД = 0; КИ = 0,002 (установившийся режим может получиться не для
всех настроек).
Шаг 22. Выключить приводной электродвигатель насоса H1 нажав на панели
частотного преобразователя нажать кнопку «Off/Reset».
Шаг 23. Выключить питание преобразователя частоты тумблером «Насос».
Шаг 24. Закрыть диалоговое окно программы «АУ-РДУЖ измерения».
Шаг 25. Выключить питание системы управления стенда.
Шаг 26. Сделать выводы о влиянии параметров ПИД регулирования на
ошибку регулирования и устойчивость системы.
2.12 Контроль давления в емкости с помощью аналогового датчика
давления, управление подачей жидкости изменением частоты вращения вала
насоса и управлением от ПЭВМ
Цель работы: экспериментальная настройка ПИД регулятора, реализованного
программно на базе ПЭВМ, для управления преобразователем частоты целью
54
поддержания постоянного давления жидкости в емкости; анализ переходных процессов.
2.12.1 Порядок проведения работы
Шаг 1. Включить электропитание стенда тумблером «Питание системы
управления».
Шаг 2. Включить ноутбук, дождаться загрузки операционной системы,
запустить программу «АУ-РДУЖ измерения».
Шаг 3. В диалоговом окне программы выбрать пункт меню «Режим работы»
- «Регистрация и аналоговое управление».
Шаг 4. В диалоговом окне программы выбрать «Динамический режим
измерений», шаг сбора данных установить равным 2 с. В качестве отображаемых
на графике параметров выбрать зависимость давления в контрольной емкости от
времени.
Шаг 5. Установить переключатели «Управление пропорциональной задвижкой», «Управление пропорциональным клапаном» и «Управление преобразователем частоты» в положение «Ручное», переключатель «Управление дискретной задвижкой» в положение «Открыто». Установить потенциометрами управляющий
сигнал величиной 100 для преобразователя частоты, пропорциональной задвижки и
пропорционального клапана.
Шаг 6. Открыть краны КР1, КР4, КР5. Закрыть кран КР2, КРЗ, КР6, КР7.
Шаг 7. Включить тумблером «Насос» питание частотного преобразователя.
На панели частотного преобразователя нажать кнопку «Аutо On».
Шаг 8. Установить переключатель «Управление преобразователем частоты»
в положение «Компьютерное».
Шаг 9. В диалоговом окне программы задать значение сигнала управления
равным 100.
Шаг 10. Постепенно закрывать кран КР5 до положения, при котором
давление жидкости в емкости ЕМ2 станет равным 140-150 кПа.
Шаг 11. Ввести в диалоговом окне программы следующие параметры:
55
- переменная процесса - давление в емкости;
КР5
Р
УСТ
, кПа
Р
Ф
, кПа
е
СТ
, кПа
е
ДИН
, кПа
t
УСТ
, с
Управление преобразователем частоты
- значение уставки давления Р
из диапазона 80-100;
УСТ
- коэффициенты КП = 0; КД = 0; КИ = 0,0005;
- шаг по времени Δt = 2 с.
Записать значения параметров в таблицу 2.8.
Таблица 2.8 - Результаты измерений
Шаг 12. В диалоговом окне программы нажать кнопку «Запуск измерения».
Шаг 13. В диалоговом окне программы нажать кнопку «Запуск регулирования». При этом начнется регулирование сигнала на пропорциональную задвижку
от ПЭВМ.
Шаг 14. Дождаться установившегося значения давления РФ жидкости в
емкости, записать в таблицу 2.8. В диалоговом окне программы нажать кнопку
«Остановка измерения». Сохранить полученные графики и данные в файл.
Шаг 15. Определить величину статической е
время выхода на установившееся значение t
и записать в таблицу 2.8.
УСТ
и динамической е
СТ
ошибки,
ДИН
Шаг 16. В диалоговом окне программы нажать кнопку «Запуск измерения».
Шаг 17. Повернуть рукоятку крана КР5 на 10-15° в сторону закрытия.
Шаг 18. Дождаться установившегося значения давления РФ жидкости в емкости, записать в таблицу 2.8. В диалоговом окне программы нажать кнопки
«Остановка измерения» и «Остановка регулирования». Сохранить полученные
графики и данные в файл.
Шаг 19. Определить величину статической еСТ и динамической е
ошибки,
ДИН
время выхода на установившееся значение t
Шаг 20. Открыть кран КР5.
Шаг 21. Повторить действия по шагам 9-20 для значений:
- КП = 0; КД = 0; КИ = 0,001;
и записать в таблицу 2.8.
УСТ
56
- КП = 0,05; КД = 0; КИ = 0,0005;
- КП = 0,05; КД = 0; КИ = 0,001;
(установившийся режим может получиться не для всех настроек).
Шаг 22. Выключить приводной электродвигатель насоса H1 нажав на панели
частотного преобразователя нажать кнопку «Off/Reset».
Шаг 23. Выключить питание преобразователя частоты тумблером «Насос».
Шаг 24. Закрыть диалоговое окно программы «АУ-РДУЖ измерения».
Шаг 25. Выключить питание системы управления стенда.
Шаг 26. Сделать выводы о влиянии параметров ПИД регулирования на
ошибку регулирования и устойчивость системы.
2.13 Контрольные вопросы
2.13.1 Какая система единиц применяется в технических измерениях?
2.13.2 Что называется давлением?
2.13.3 Какие бывают виды давления?
2.13.4 На какие основные группы подразделяются устройства для измерения
давлений и разрежений по принципу действия?
2.13.5 На каком принципе основана работа пьезорезистивного датчика давле-
ния?
2.13.6 Что применяется в качестве чувствительного элемента деформацион-
ного датчика давления?
57
3 Приборы определения расхода
Расход – количество вещества (газа или жидкости) протекающее через
поперечное сечение трубопровода в единицу времени.
Различают массовое и объемное измерение расхода (рисунок 3.1). Связь
между объёмным Q и массовым М расходом определяется по формуле:
М = Q
где ρ – плотность газа или жидкости.
Рисунок 3.1 - Классификация датчиков расхода
ρ,
3.1 Расходомеры переменного перепада давления
3.1.1 С сужающим устройством
Принцип действия: измеряют перепад давлений Ρ, который уменьшается в
зависимости от расхода пропускаемого вещества (газ, жидкость). Перепад
давлений получают с помощью специальных устройств: диафрагма (рисунок 3.2),
сопло, сопло Вентури. Создают местное сопротивление в трубе.
58
Рисунок 3.2 – Принцип действия сужающего устройства
Ρ = Р1 - Р2
Р
– давление до диафрагмы
1
Р
– давление после диафрагмы.
2
Объёмный расход:
где α – коэффициент расхода, учитывает отношение диаметров трубопровода
и сужающего устройства, степень сжатия потока;
ε – коэффициент расширения струи, учитывает изменение плотности
потока при прохождении через сужающее устройство;
ρ – плотность газа или жидкости (кг/м3);
F0 – площадь внутреннего отверстия сужающего устройства (м2);
Ρ – перепад давлений на сужающем устройстве.
59
Для массового расхода:
В целом, для измерения расхода приборами переменного перепада давлений
необходимо иметь устройства, представленные на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 – Комплекс устройств для измерения расхода
3.2 Расходомеры постоянного перепада давления
Принцип действия: рабочая среда (жидкость, газ) обтекает чувствительный
элемент прибора – поплавок. Наиболее распространённым типом такого типа
расходомера является ротаметр (рисунок 3.4).
60
Рисунок 3.4 – Ротаметр
Принцип действия ротаметра: гидродинамическое давление измеряемого
потока F воздействует снизу на поплавок и вызывает его вертикальное перемещение до тех пор, пока он не установится на определённой высоте h (в зависимости
от расхода F). Под действием перемещения поплавка из-за конусности трубки
изменяется площадь проходного сечения между поплавком и трубкой, а перепад
давления по обе стороны поплавка остаётся постоянным (поэтому и называют расходомеры постоянного перепада давления).
Достоинства:
- высокая чувствительность;
- малая стоимость;
- простота конструкции и эксплуатации;
- можно использовать для агрессивных жидкостей и газов.
Имеются ротаметры с электрической или пневматической дистанционной
передачей (т.е. бесшкальные).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]