Расчет пневматической части регулятора уровня

В исходной схеме автоматического регулирования ректификационной колонны с использованием импульсов от анализаторов качества был выбран регулятор РУКЦ – ШК.

Рисунок 4.11 - Схема поплавкового уровнемера с редуктором для закрытых резервуаров

Но для данной СУ подойдет практически любой поплавковый регулятор уровня, предназначенный для измерения и пропорционального регулирования уровня неагрессивной жидкости в закрытых резервуарах. Наш регулятор состоит из двух частей: измерительной и пневматической. Произведем расчет пневматической части регулятора, которая представляет собой поплавковый уровнемер с редуктором.

Расчет производится с целью определения размера поплавка, при котором отталкивающее усилие было бы таким, чтобы преодолевалось сопротивление трения в шестеренчатой передаче и сопротивление трения и сопротивление вращению вала в уплотнительной муфте при малых изменениях высоты уровня жидкости в баке.

Для определения геометрических размеров деталей уровнемера, задаваясь отдельными значениями, пользуются уравнениями:

(4.1)

(4.2)

(4.3)

где γ₂ и γ₁ — углы поворота валов мерного и поплавкового барабанов, град;

d₂ и d₁ — диаметры мерного и поплавкового барабанов, м; (Диаметры могут быть различны. (0,1-0,5 м))

Н — максимальный измеряемый уровень в м (для данного уровнемера он составляет от 1 до 2 м);

L — максимальная длина шкалы уровнемера, м (в нашем случае 0,1 –0,5 м);

l — длина участка шкалы, характеризующая измеряемую величину, м;

h — измеряемая высота уровня жидкости относительно дна, м;

z_н и z_в — число зубьев соответственно нижней и верхней шестерен.

Если известна одна из величин: H или L, то по формуле (4.1) можно найти ту, которая неизвестна. Для этого необходимо знать такие константы, как число зубьев шестерен и диаметры мерного и поплавкового барабанов.

Пример:

L = 0.3 м

d₁ = 0.4 м; d₂ = 0.2 м

z_н = 150; z_в = 300

Зная эти начальные условия можно найти максимальный измеряемый уровень:

или:

H = 1,5 м

d₁ = 0.2 м; d₂ = 0.1 м

z_н = 100; z_в = 200, тогда

Если необходимо, то можно вычислить отношение по формуле (4.2),но при этом нужно знать число зубьев шестерен.

Возьмем начальные условия из первого примера:

т.е.

Если же нужно вычислить отношение длины участка шкалы к измеряемой высоте уровня жидкости , либо найти линейную зависимость l(h), то используют формулу (4.3). Пусть начальные условия такие же как и первом случае, тогда получим:

, либо , исходя из этой формулы можно построить график линейной зависимости l(h) для следующих начальных условий:

1) d₁ = 0.2 м; d₂ = 0.1 м

z_н = 100; z_в = 200

2) d₁ = 0.2 м; d₂ = 0.1 м

z_н = 50; z_в = 150

3) d₁ = 0.3 м; d₂ = 0.1 м

z_н = 100; z_в = 300

Рисунок 4.12 – Статическая характеристика