Курсовые работы / ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ВАНН / Клапан
.doc2.3 Выбор и расчет передаточной функции электромагнитного клапана\(из ЛСУ2004)
Так как основным требованием, предъявляемым к аппаратуре, является её работа на постоянном токе, то для реализации системы необходимо выбрать электромагнитный клапан основой которого является поляризованное реле.
Исходя из условий технического задания, выбирается поляризованное реле типа РП – 5 со следующими техническими характеристиками [3]:
-
Максимальное напряжение на обмотке реле UMAX = 100 В
-
Номинальное возбуждение 10 а-в
-
Нагрузка обмотки Рнагр = 1 Вт
-
Максимальная частота работы fраб = 200 Гц
Клапан имеет характеристику изображенную на рисунке 2.
Рисунок 2 – Характеристика электромагнитного клапана.
Сопротивление обмоток Rобм = 3000 Ом. Достоинствами этого клапана является низкое время запаздывания и срабатывания, развиваемое усилие на шток клапана, возможность частых переключений.
Клапан имеет нелинейную передаточную функцию, поэтому проведем линеаризацию. Коэффициент линеаризации равен [4], так как линеаризация статическая то передаточная функция будет приблизительно равна коэффициенту линеаризации. Передаточная функция имеет вид:
(5)
где В – диаметр условного прохода переходного отверстия электромагнитного
клапана В = 5 см [5];
А – сигнал на входе устройства, поступающий на вход электромагнитного
клапана с выхода усилителя А = 50 В.
Таким образом, получим следующую передаточную функцию клапана:
см/В (6)
4.4 К л а п а н э л е к т р о м а г н и т н ы й
Для перекрытия трубопроводов используются вентиль запорный с электромагнитным приводом 13с803. Данный тип вентиля предназначен для работы в качестве запорных механизмов на трубопроводах для воздуха или неагрессивной среды. Принцип действия заключается в том, что золотник, перемещаясь под действием электромагнита, перекрывает каналы связи. Конструктивное исполнение - проходной, род тока - постоянный 12 В. В данной системе применяются клапаны с двумя диаметрами условного прохода: 10 и 40 мм (по 10 мм - для пробоотборника) [1, стр.318].
Данный элемент имеет релейную однозначную характеристику с зоной нечувствительности. Характеристика клапана выражается следующим образом:
Для получения передаточной функции нелинейного элемента (НЭ) воспользуемся методом гармонической линеаризации. В этом случае передаточной функцией нелинейного элемента называется отношение амплитуды первой гармоники выходного сигнала НЭ к амплитуде входного гармонического сигнала. Такое допущение в представление процессов, происходящих в нелинейной системе, позволяет со степенью приближения, достаточной для практических расчетов, определять условия устойчивости, судить о возможности возникновения автоколебательных режимов. На этой базе можно также давать оценку качества процесса регулирования и производить его корректирование [22,стр.467].
Принимая во внимание сказанное выше об определении приблизительной передаточной функции НЭ, можно видеть, что она представляет собой комплексный коэффициент усиления Wн=кн . Так как нелинейность является однозначной, то кн является вещественной функцией и определяется следующим образом [5, стр.345] :
, (13)
где , а U*=14 В - максимальная амплитуда входного сигнала.
Тогда А=1,17 , cosa=0,515 ,а коэффициент усиления примет следующую зависимость от пропускной способности клапана:
(14)
Определим пропускные способности клапанов, учитывая, что их диаметры и давление в трубопроводах различные. В соответствие с нумерацией на функциональной схеме имеем:
1) Клапаны 6,7 (на выходе из бака готовой СОЖ).
Диаметр условного прохода клапана: D6=D7=40 мм
Давление на выходе из бака определим следующим образом:
p1=r×g×H+ратм=900×9.81×1+105=108820 Па.
Тогда пропускную способность определим по формуле [16, стр.34]:
(15)
м3/ч
2) Клапан 9 (на входе пробоотборника) при диаметре D9=10 мм и давление p1=108820 Па по формуле (15) получим V9=4,4 м3/ч
3) Клапан 10 (на выходе пробоотборника) имеет диаметр D10=10 мм, а давление на выходе пробоотборника:
p2=r×g×h+ратм=900×9,81×0,25+105=102207 Па.
По формуле (15) получим V10=4,26 м3/ч.
4) Клапан 8 (на выходе системы) имеет диаметр D8=40 мм.
Давление на выходе системы:
р3=р1+р2=108820+102207=111027 Па
По формуле (15) получим V8=71,05 м3/ч.
Подставляя найденные значения пропускной способности клапанов в формулу (14), получим следующие передаточные функции (комплексные коэффициенты усиления):
Wн1=кн6=кн7=0,079×70,3=5,55;
Wн2=кн8=0,079×71,05=5,6;
Wн3=кн9=0,079×4,4=0,35;
Wн4=кн10=0,079×4,26=0,34.
2.6 Выбор клапана
Исходя из условий работы, выберем электромагнитный клапан РП 5, соответствующий классу защиты 5.
Его параметры: [6, стр.35]
Максимальное напряжение на обмотке Umax, В……………………………………100
Нагрузка на обмотке Pн, Вт…………………………………………………………….1
Максимальная частота работы y, Гц……………………………………………….200
Вес якоря, гр………………………………………………………………..не более 4,7
Вес реле, гр………………………………………………………………...не более 140
Передаточная функция такого реле имеет вид: [6, стр.38]
(13)
Рисунок 2. Статическая характеристика электромагнитного клапана
где c = 1,2
x0 = 0,8
k = tgb=0,84
A ³ c+|x0|=5,8
Тогда,
(14)