 |
Регулирование соотношения расходов двух веществ
|
|
|
|
Существует несколько вариантов регулирования соотношения расходов двух веществ.
Первый вариант (рис. 5). Суммарный расход двух веществ не задан, при этом расход одного из веществ 
может меняться произвольно. Назовем этот расход «ведущим». Расход второго вещества 
назовем «ведомым». Соотношение между расходами второго
Рис. 5. Схема регулирования соотношения расходов при произвольной нагрузке:
1,2 — датчики расхода; 3 — регулятор соотношения расходов; 4 — регулирующий клапан
и первого вещества должно быть постоянным и равным п. Следовательно, «ведомый» расход равен:
Второй вариант (рис. 6). Заданы: соотношение расходов двух веществ и ведущий расход 
. Помимо регулирования соотношения расходов двух веществ применяют дополнительно еще регулирование «ведущего» расхода. При таком регулировании изменение задания по «ведущему» расходу 
автоматически изменяет и «ведомый» расход 
в заданном соотношении с 
.
Рис. 6. Схема регулирования соотношения расходов при заданной нагрузке:
1,2 — датчики расхода; 3 — регулятор соотношения расходов; 4 — регулятор расхода; 5, 6 — регулирующие клапаны
Третий вариант (рис. 7). При заданном «ведущем» расходе регулирование соотношения расходов двух веществ проводится с коррекцией по третьему технологическому параметру. Регулирование соотношения расходов двух веществ является внутренним контуром в каскадной системе регулирования третьего технологического параметра, например, уровня в реакторе-смесителе /. Заданный коэффициент соотношения расходов двух веществ устанавливается внешним регулятором уровня 6 в зависимости от третьего параметра.
Рис. 7. Схема регулирования соотношения расходов с коррекцией по третьему параметру (уровню) при заданной нагрузке: 1 — реактор-смеситель; 2, 3 — датчики расхода; 4— регулятор соотношения расходов; 5— регулятор расхода; 6 — регулятор уровня; 7,8— регулирующие клапаны; 9 — датчик уровня
|
|
|
Замечание
Особенность настройки каскадных САУ заключается в том, что на задание внутреннему регулятору (в данном случае регулятору соотношения расходов двух веществ) устанавливается ограничение:
где 
— нижнее и верхнее соотношения расходов веществ соответственно.
Если выходной сигнал внешнего регулятора (регулятора уровня) выходит за пределы 
, то задание внутреннему регулятору (в данном случае регулятору соотношения расходов двух веществ) не меняется, а остается на предельно допустимом значении п (а именно или 
или 
).
О выборе регуляторов расхода
Требуемое (заданное) качество переходных процессов предопределяет выбор законов управления. Для регулирования расхода без установившейся (статической) погрешности в одноконтурных системах управления применяют ПИ-регуляторы. Если система управления расходом является внутренним контуром двухконтурной каскадной системы управления, то в качестве регулятора расхода может использовать П-регулятор.
Замечание
В промышленных САР расхода не рекомендуется применять ПД- или ПИД-регуляторы. Если в сигнале изменения расхода присутствуют высокочастотные сигналы (помехи), то использование Д-составляюших в законе регулирования без предварительного сглаживания сигнала расхода может вызвать неустойчивую работу системы управления.
Лекция 9.
Регулирование уровня
Постоянство уровня жидкости в технологическом аппарате означает сохранение материального баланса, т. е. приток жидкости равен ее стоку, а скорость изменения уровня равна нулю:
Замечание
Понятия «приток» и «сток» рассматриваются как обобщенные понятия.
|
|
|
Уровень жидкости в аппарате можно регулировать, применяя различные схемы регулирования.
Первый вариант (рис. 8) — регулирование «на притоке», изменяя расход жидкости на входе в аппарат.
Второй вариант (рис. 9) — регулирование «на стоке», изменяя расход жидкости на выходе из аппарата.
Третий вариант (рис. 10) — регулирование соотношения расходов жидкости на входе в аппарат и выходе из него с коррекцией по третьему технологическому параметру — уровню (каскадная система регулирования).
Рис. 8. Схема непрерывного регулирования уровня «на притоке»: / - аппарат; 2 - регулятор уровня; 3- регуегулируюший клапан
Рис. 9. Схема непрерывного регулирования уровня «на стоке».
Рис. 10. Схема непрерывного регулирования уровня каскадной САР: / — аппарат; 2, 3 — датчики расхода; 4 — регулятор уровня (ведущий); 5 — регулятор соотношения двух расходов (ведомый); 6 — регулирующий клапан.
Если в аппарате (испарителе, конденсаторе, ректификационной колонне и т. п.) имеют место фазовые превращения веществ, тогда уровень является характеристикой и гидродинамических, и тепло-массообменных процессов. Приток и сток должны учитывать фазовые превращения веществ. В этом случае уровень регулируют изменением расхода теплоносителя, например греющего пара или хладагента (рис. 11). В указанных аппаратах уровень связан с другими технологическими параметрами, например давлением. Естественно, в каждом конкретном случае система регулирования уровня реализуется с учетом других контуров регулирования.
Рис. 11. Схема непрерывного регулирования уровня в испарителе: 1 — испаритель; 2 — регулятор уровня; 3 — регулирующий клапан
Выбор непрерывного или позиционного регулятора определяется требуемой точностью поддержания уровня в аппарате. Если необходимо уровень жидкости в аппарате поддерживать на заданном значении, а постоянные колебания уровня недопустимы, то используют непрерывный регулятор. Позиционные регуляторы применяются обычно для поддержания уровня в сборниках жидкости, промежуточных емкостях в заданных (достаточно широких) пределах.
Схема позиционного регулирования уровня приведена на рис. 12. Если уровень достигает своего предельного значения 
(верхнего), поток автоматически переключается на резервный сборник жидкости.
|
|
|
Рис. 12. Схема позиционного регулирования уровня:
/ — сборник жидкости; 2 — резервный сборник жидкости; 3 — насос; 4 — датчик уровня; 5 — регулятор уровня; 6, 7 — регулирующие клапаны
|
|
|
