|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ДОДАТОК Б.Технічна характеристика кліткових регулюючих
клапанів з пневмоприводом виробників Росії.............................................. 217 ДОДАТОК В. Основні технічні характеристики приводів МЭО, МЭМ.........................................................................................................225
1 ЗАГАЛЬНА КЛАСИФІКАЦІЯ ВИКОНАВЧИХ ПРИСТРОЇВ
Згідно ГОСТ 14691-69, виконавчим пристроєм в автоматиці розуміють механізми й агрегати, які діють на технологічний процес зміною витрати середовища через об'єкт керування у відповідності з командним сигналом керуючого пристрою. Таким чином усі виконавчі пристрої(ВП) можна класифікувати у спосіб приведений на рис.1.1.
Рисунок 1.1-Класифікація виконавчих пристроїв
Найбільше застосування в нафтовій та газовій промисловості набули дросельні виконавчі пристрої, які представляють собою змінні гідравлічні опори, що змінюють витрату середовища за рахунок зміни свого прохідного січення. Рідше використовують дозуючі ВП, в яких зміна витрати досягається за рахунок зміни продуктивності агрегату (дозатори, живильники, насоси, компресори тощо). Регулююча дія в них здійснюється при допомозі робочих органів (коліс, стрічок, дисків і т.д.) та, як правило, автоматизованих електроприводів. Найчастіше тут застосовують частотно- регульований електропривід, який має хороші техніко-економічні показники. Основні поняття. Засувки - це запірно-регулюючі пристрої, в яких прохід перекривається поступальним переміщенням затвора в напрямку, перпендикулярному рухові потоку середовища. Кран - запірно-регулююча арматура, в якій рухома деталь затвор (пробка) має форму тіла повертання з отвором для пропускання потоку, для перекривання якого повертається навколо своєї осі. Заслінки - це регулюючі ВП, де зміна прохідного січення трубопроводу, досягається обертанням заслінки навколо осі, перпендикулярної руху потоку середовища. Регулюючі клапани - це ВП, які керують робочими параметрами потоку середовища (тиском, витратою) шляхом зміни прохідного січення у відповідності до командного сигналу.
1.1 Загальні відомості про виконавчі пристрої дросельного типу Основні терміни
Основні терміни для виконавчих пристроїв АСК установлені ГОСТ 14691-69 " Устройства исполнительные для систем автоматического регулирования. Термины". Надалі терміни уточнювались рядом науковців і зараз під терміном виконавчий пристрій об'єднані всі механізми й агрегати, які виконують в автоматичній системі функцію дії на технологічний процес зміною витрати середовища через об'єкт керування у відповідності з командою регулятора. Основним параметром ВП є пропускна спроможність. За пропускну спроможність ВП К V приймають витрату рідини (в м3 /год) густиною 1000 кг/м3 яку пропускає регулюючий орган при перепаді тиску на ньому 0.1 МПа (1 кгс/см2). На рисунку 1.2 показана структурна схема ВП. U - командний сигнал; l - відносний хід затвору РО; Kv - пропускна здатність; S -відносний хід ВМ; Q - витрата. Рисунок 1.2 - Структурна схема ВП Він складається із двох блоків: регулюючого органу (РО) і виконавчого механізму (ВМ). РО безпосередньо діє на технологічний процес шляхом зміни пропускної здатності. ВМ є функціональним перетворювачем командної інформації у вхідний сигнал РО. Обидва блоки кінематично зв'язані між собою через вихідний елемент ВМ і з'єднувальну ланку (ЗЛ), яка передає перестановочне зусилля РО. В загальному випадку, l = k зл S, де k зл-коефіцієнт передачі від ВМ до РО. Для прямоходових регулюючих клапанів S = l. Далі зусилля сприймається затвором, тобто рухомою частиною РО, переміщенням якого досягається зміна прохідного січення і пропускної спроможності. У більшості конструкцій затвор рухається відносно сідла, нерухомої частини РО. Сідло та затвор утворюють прохідне січення РО. Залежність переміщення вихідного елемента ВМ від командного сигналу S = f ( U ) називається ходовою характеристикою. Номінальне значення максимальної пропускної спроможності називається умовною пропускною спроможністю, а залежність пропускної спроможності від переміщення затвору- пропускною характеристикою.
1.2 Класифікація виконавчих пристроїв Виконавчі пристрої класифікують за багатьма ознаками, які стосуються ВП, як цілісного виробу, а окремі з них можна віднести до сукупності окремих його блоків. В таблиці 1.1 приведена класифікація ВП як цілісного виробу. В більшості випадків, але не завжди, вид додаткової енергії, що використовується ВП, співпадає з фізичною природою носія сигналу в каналі зв'язку. Інколи при електричному сигналі використовуються гідравлічні або пневматичні ВМ із відповідними електрогідравлічні або електропневматичний позиціонерами або перетворювачами. Таблиця 1.1-Класифікація ВП моноблочного виконання
За функціональним призначенням умовно розрізняють регулюючі та запірно-регулюючі ВП. Останні забезпечують герметичне переривання трубопроводу, а перші в основному працюють у середині діапазону повного ходу ВМ. Пропускна характеристика в більшості конструкцій визначається формою затвору і сідла РО, але може бути забезпечена і при допомозі профільованого кулачка позиціонера. Велике значення для технологічних процесів має вид дії ВП, який визначається положенням затвору при припиненні підводу енергії до ВМ. За цією ознакою розрізняють нормально відкриті (прохід повністю відкритий) та нормально закриті (прохід повністю закритий). Для умов нафтової та газової промисловості велике значення має стійкість ВП до дії навколишнього середовища. При класифікації звертають увагу на такі фактори, як вибухонебезпеку середовища, її температуру, наявність пилюки, вологи, корозійно-активних речовин. Тому розрізняють ВП у звичайному виконанні та вибухобезпечному, які поділяються на декілька категорій вибухозахисту. Стосовно стійкості ВП до температури та вологості їх класифікують на три групи (таблиця 1.1). Загальні вимоги до виконавчих пристроїв в АСК ВП в АСК є дуже важливим елементом і він має задовольняти такі вимоги: - відповідність принципу дії й конструкції ВП задачі автоматизації; - відповідати категорії виробничого приміщення; - відповідати властивостям і параметрам регульованого середовища; - забезпечувати необхідну надійність роботи і технічний ресурс; - безвідмовна робота в навколишньому середовищі на місці установки; - забезпечувати необхідну швидкість регулювання. Найголовнішою з цих вимог є висока надійність роботи, адже це єдиний елемент АСК, який практично не допускає резервування. Тому при виборі того чи іншого ВП треба керуватись принципом забезпечення надійності в широкому плані: вибирати ВП з мінімальними наслідками відмови, здатними реалізовувати свої функції у широкому діапазоні зміни параметрів технологічного процесу і навколишнього середовища. Тобто фактично, надійність роботи включає в себе всі інші поставлені вимоги щодо ВП як елемента АСК. 1.3 Класифікація регулюючих органів Регулюючий орган є складовими елементами ВП і класифікуються за основними ознаками приведеними в таблиці 1.2. Таблиця 1.2-Класифікація регулюючих органів
Основною ознакою для РО є конструктивний тип, який визначається особливостями затвору і корпуса (сідла). Затвор РО засліночного типу є поворотним диском. В кульовому РО перекривання проходу забезпечується поворотом кулі з отвором. У шлангових РО затвор складається з пружного патрубка (шланга), прохідне січення якого змінюється при допомозі пережимного пристрою. В діафрагмових РО зміна прохідного січення досягається переміщенням центра діафрагми відносно сідла, В односідельних РО циліндричний або профільований затвор переміщується вздовж осі сідла, а у двосідельних - затвор переміщується вздовж осі двох сідел і мають дві посадочні поверхні. Корпус триходового РО має три приєднувальні проходи, через які один потік поділяється на два, або два потоки змішуються в один. Затвор - циліндр з отворами - має дві посадочні поверхні. За величиною умовної пропускної здатності KVy РО поділяють на такі групи: КVу, м3/год для великих витрат................................... 40...25000 для середніх витрат................................... 2...5000 для малих витрат........................................ 0.1... 4 для мікровитрат....................................... £ 0.1 Ділення РО за витратою не строге і групи перекривають між собою. В групу мікро - і малих витрат входять тільки РО односідельного типу. Група середніх витрат найчисельніша і в неї входять всі конструктивні типи. Групу великих витрат складають тільки засліночні, двосідельні і кульові РО. РО поділяються за величиною умовного тиску на три групи. Умовний тиск Ру - найбільший допустимий тиск середовища на РО при нормальній температурі і залежить від механічної міцності матеріалу РО. Умовний тиск, МПа низький................. до 0, 16 середній................ до 1, 6 високий................. до 15, 0 За допустимою температурою РО поділяються на такі групи: Допустима температура, °С низька............................... до -225 нормальна........................ -40...+225 висока............................... -225...+450 Розподіл за умовним тиском і допустимою температурою проходить не однаково для всіх конструктивних типів. Наприклад, шлангові та діафрагмові РО розраховані тільки на низький тиск і нормальну температуру. Практично відсутні засліночні РО на високі тиски. За способом ущільнення штоку РО поділяють на сальникові й безсальникові. Перші підтримують герметичність внутрішнього об'єму РО за рахунок створення радіального тиску між сальниковою набивкою й штоком, другі - за рахунок пружного зв'язку між корпусом і штоком затвора (найчастіше сильфонне ущільнення). Безсальниковими є також діафрагмові та шлангові РО. Статичні характеристики РО Основною статичною характеристикою РО є його витратна характеристика, тобто залежність витрати через РО від степені відкриття затвору. q = f(l), де q = Q/Q max - відносна витрата; l - відносний хід затвору. Витратна характеристика є зовнішньою характеристикою РО, яка характеризує зміни витрати через РО в робочих умовах і описує фактично не сам РО, а систему «РО плюс трубопровідна мережа». Ця характеристика є різною для однакових РО, установлених на різних по розгалуженості мережах, оскільки змінюється перепад тиску на РО, а значить і витрата через нього. Тому за цією характеристикою не можна атестувати РО. Для атестації РО введена пропускна характеристика, тобто залежність пропускної спроможності від ходу затвору. Ця характеристика є внутрішньою характеристикою РО і залежить тільки від гідравлічних властивостей самого РО, а не траси, як витратна характеристика. s = f ( l ), де - s = KV / KVy відносна пропускна характеристика. Якщо трубопровідну мережу охарактеризувати таким показником, як гідравлічний модуль системи n n = KV у / KV т де К V т - пропускна здатність трубопровідної мережі, тоді для рідин із турбулентним режимом течії будемо мати Промисловістю випускаються РО з лінійною або рівнопроцентною пропускною характеристикою: для лінійної характеристики При сумісному розв'язку рівнянь (1.1) - (1.3) одержимо витратні характеристики при різних значеннях гідравлічного модуля системи n(рис. 1.3). а – лінійна; б – рівнопроцентна; в – засліночна. Рисунок 1.3 - Пропускні характеристики Із залежностей (1.1) - (1.3) видно, що при n = 0 q = σ, тобто при відсутності розвинутої трубопровідної мережі витратна характеристика співпадає з пропускною або близька до неї.
2 КОНСТРУКЦІЇ ДРОСЕЛЬНИХ РЕГУЛЮЮЧИХ ОРГАНІВ
За конструкцією РО поділяють на засліночні, шиберні, односідельні, двосідельні, триходові, шлангові, діафрагмові, кульові. Обов'язковими елементами РО є (рис. 2.1): корпус - 1, сальникова коробка 2, верхня кришка - 3, направляюча втулка - 7, затвор зі штоком - 6, сідло - 5, сальник - 4. Рисунок 2.1-Типова конструкція РО Розглянемо основні конструктивні типи РО. 2.1 Двосідельні РО
Серед дросельних РО двосідельні застосовуються найчастіше, оскільки в них затвор у значній мірі розвантажений від дії статичного тиску середовища, мають значний діапазон температурних режимів та умовних тисків. Вони застосовуються для дроселювання всіх типів середовищ (рідини, пари, газу). Недоліком їх конструкції є відносно великі значення допустимої негерметичності затвору і погана робота при високих перепадах тиску. Конструкція двосідельного РО приведена на рисунку 2.2. За конструкцією затвори двосідельних РО клапанів поділяють на тарільчаті, пробкові, поршневі (рис. 2.3). Промисловістю випускаються нормовані ряди двосідельних регулюючих клапанів з умовною пропускною спроможністю КVу від 4 до 1600 м3/год, для температур дросельованих середовищ від -200 до + 450 °С з лінійною та рівнопроцентною характеристикою й умовними тисками Ру 1.6; 4.0; 6.4; 10 і 16 МПа(таблиця 2.1).
 
Таблиця 2.1-Параметричний ряд двосідельних РО
2.2 Односідельні РО
Односідельні РО (рисунок 2.4) використовуються в тих випадках, коли неможливе використання розвантажених двосідельних РО. Важливою перевагою односідельних РО є те, що вони можуть забезпечити герметичність закривання затвору. Крім того, вони використовуються при малих розмірах проходів (до 15 мм), а також при великих проходах, якщо середовище в'язке або має тверді частинки. Основним недоліком цих РО є неврівноваженість затвора й необхідність значних перестановочних зусиль для його переміщення. Рисунок 2.4-Конструкція односідельного РО Крім приведених вище конструкцій затворів для односідельних розроблено багато інших форм (голчаті, канавчаті, ступеневі тощо). Конструкція деяких затворів показана на рисунку 2.5.
Канавчаті Голчаті Рисунок 2.5-Конструкції затворів односідельних РО У відповідності до ГОСТ 14237-69 для односідельних РО на малі витрати розроблені ряди РО з КVу від 0.1 до 4 м3/год, з лінійною пропускною характеристикою, на умовні тиски Ру 4.0; 6.4; 16 і 32 МПа, для дроселювання середовищ із температурою від -225 до +450 °С. (таблиця 2.2) Таблиця 2.2-Параметричний ряд односідельних РО на малі витрати
У відповідності до ГОСТ 14238-69 для односідельних РО на середні витрати розроблені ряди РО з КVy від 3.2 до 500 м3/год, з лінійною і рівнопроцентною пропускною характеристикою, на умовні тиски Ру 1.6; 4.0; 6.4 МПа, для дроселювання середовищ із температурою від -200 до +450 °С (таблиця 2.3). Таблиця 2.3-Параметричний ряд односідельних РО на середні витрати
2.3 Триходові РО В багатьох технологічних схемах передбачені змішування або розділення потоків. Для цього застосовують триходові РО. Конструкція їх показана на рисунку 2.6. Випускаються триходові РО на умовні тиски 1.6, 4 і 6.4 МПа з лінійною пропускною характеристикою, для середовищ із діапазоном температур від -40 до +450 0С (таблиця 2.4). Таблиця 2.4-Параметричний ряд триходових РО
Рисунок 2.6-Конструкція триходового РО
2.4 Шлангові РО Шлангові РО незамінні при регулюванні потоків із шламом оскільки в них відсутні застійні зони і немає контакту з металевими поверхнями. Конструкція показана на рисунку 2.7.
1-корпус; 6-зубчате колесо; 2-шток; 3-ланцюг роликовий; 4-траверса, прижимний пристрій; 5-шланг Рисунок 2.7-Конструкція шлангового РО В корпусі 1 при допомозі фланця із конічною частиною затиснутий шланг 5, який перетискується посередині траверсою 4. Траверса закріплена на штоці 2. Шлангові РО у відповідності до ГОСТ 22642-88 розраховані на умовні тиски 0.6 і 1 МПа, випускаються діаметром Dy від 10 до 300 мм для температур робочого середовища від 0 до 170 °С (таблиця 2.5). Таблиця 2.5- Параметричний ряд шлангових РО
Пропускна характеристика не регламентується й має наближено вигляд близький до рівнопроцентної. 2.5 Діафрагмові РО
Діафрагмові РО використовуються для регулювання потоків агресивних середовищ при невисоких тисках і температурах. Конструкція РО подана на рисунку 2.8. У відповідності до ГОСТ 14241-69 є такі ряди РО(табл.2.6-2.7) 1-корпус; 2-верхня кришка; 3-діафрагма; 4-перетискуючий пристрій. Рисунок 2.8-Конструкція діафрагмових РО Таблиця 2.6 - Параметричний ряди діафрагмових РО
Затвор представляє собою діафрагму 3, яка затиснута по периферії верхньою кришкою. Діафрагма виготовлена з гуми або фторопласту. Діафрагма під дією перетискуючого пристрою вигинається й дроселює потік. Промисловістю випускаються діафрагмові РО з пропускною здатністю від 2 до 500 м3/год на умовні тиски (Ру) 2.5; 4; 6; 10 і 16 кгс/см2, які діють на технологічні процеси шляхом зміни витрати середовища з температурою від -40 до +150 С. Таблиця 2.7-Параметричний ряди діафрагмових РО Із захисним покриттям
2.6 Засліночні РО В засліночних РО зміна пропускної здатності досягається поворотом заслінки (диска) у сідлі (рисунок 2.9)..Вони використовуються для регулювання потоків великих витрат при невисоких перепадах тисків (до 2.5 МПа).
Рисунок 2.9-Конструкція засліночних РО За конструкцією розрізняють заслінки дискові для круглих трубопроводів і типу “жалюзі” - для повітроводів прямокутної форми. У відповідності до ГОСТ 14769-69 випускаються засліночні РО з умовною пропускною здатністю КVу від 40 до 25000 м3/год на умовні тиски від 0.6 до 4 МПа для зміни витрати середовища температурою від -50 до +600 °С (таблиця 2.8). Характерною особливістю дискових затворів є виникнення у відкритому положенні гідродинамічного моменту на валу, який закриває заслінку. Проте за рахунок профілювання диска вдається звести до мінімуму його дію. Тому заслінки знайшли широке застосування, як на агресивних так і неагресивних середовищ у нафтовій, газовій та нафтохімічній промисловості. Суттєвими їх перевагами є простота конструкції, невелика маса при габаритних розмірах. Таблиця 2.8- Параметричний ряд засліночних РО
2.7 Кульові РО Основу конструкції складає поворотний сферичний затвор із циліндричним або V-подібним отвором (рисунок 2.10). Такий затвор має малий гідравлічний опір у відкритому стані. В закритому стані він упирається в пару сідел, виготовлених із пружних матеріалів, частіше всього із фторопласта. Це забезпечує герметичність перекривання проходу в інтервалі температур від -60 до +230 °С. Кульові РО витримують тиски до 8 МПа в діапазоні Dy від 15 до 400 мм і КVу від 7 до 3500 м3/год. Виключно проста форма затвору успішно застосовується для регулювання потоків в'язких середовищ, шламів, пульп, середовищ з умістом абразивних частинок. Пропускна характеристика кульових РО близька до рівнопроцентної.
Рисунок 2.10 –Конструкція кульових РО
2.8 Кліткові регулюючі органи
Назва нового класу клапанів походить від найменування характерної деталі -втулки з перфораціями чи профільованим вирізом – клітки(рис.2.11). Клапани, у яких застосовані такі втулки, сталі називати клітковими. За допомогою втулки-" клітки" сідло фіксується в корпусі (рис.2.12), у деяких конструкціях сідло і клітка виконані у вигляді єдиної деталі. Появі класу кліткових клапанів сприяло створення нового типу прокладок, що допускають підвищені деформації (найбільш розповсюдженим прикладом таких прокладок є спірально намотані прокладки). Застосування в конструкції таких прокладок дозволило за рахунок кріпильних деталей кришки забезпечити ущільнення по двох поверхнях: у з'єднанні корпуса з кришкою й корпуса із сідлом. У такий спосіб була виключена необхідність у кріпленні сідла в корпусі за допомогою різьблення або зварювання.
Рисунок 2.11 -Конструкція кліток клапанів фірми Fisher - Rosemount У кліткових регулюючих клапанах пропускна характеристика (залежність пропускної здатності від положення затвора) може забезпечуватися двома способами: • стандартним способом, за рахунок зміни площі щілини між затвором і сідлом; • за рахунок отворів чи вирізів у клітці, що виходять зі сполучення із затвором, що переміщається усередині клітки. Рисунок 2.12-Конструкція типового прохідного кліткового клапана фірми Fisher - Rosemount Конструкції кліткових регулюючих клапанів належать, в основному, до групи малих витрат (Dу 10-25 мм), середніх витрат (Dу 25 – 200 мм) і великих витрат (Dу 250 – 500 мм). Якщо розглядати всю кількість працюючих клапанів і всю потребу в них, то група малих і середніх витрат - найчисленніша. Саме тому, для користувачів, дуже важливо щоб регулюючі клапани малих і середніх витрат мали добротну, гнучку, зручну в експлуатації й універсальну конструкцію. Таку конструкцію мають кліткові регулюючі клапани, що поставляються в даний час практично усіма ведучими в даній області закордонними фірмами, серед яких: " Fisher Rosemount", “ Honeywell”, “ Valtek Enginneering”, а також російською Виробничо-Комерційною Фірмою " ЛГ" ( ВКФ " ЛГ" ), що постачає й робить клітинні клапани разом із ЗАТ " Руст-95" і ТзОВ " Простір". На світовому ринку регулюючих клапанів кліткові клапани практично витіснили, як більш досконалі, двосідельні клапани. Випуск кліткових клапанів багаторазово перевищує випуск двосідельних. Будь-яке підприємство може замінити застарілі двосідельні клапани на кліткові безпосередньо на трубопроводі без його реконструкції.
3 МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ РЕГУЛЮЮЧИХ ОРГАНІВ
Розвиток сучасних технологій в нафтовій та газовій промисловості пов'язаний з розвитком теорії і практики автоматичного керування технологічними процесами. При цьому постійно зростають вимоги до системи керування в цілому, та до її окремих елементів. Складовим елементом всякої Рисунок 3.1 - Структурна схема типової АСК
автоматичної системи керування (АСК) є виконавчий пристрій. Місце виконавчого пристрою в типовій структурі АСК показане на рисунку 3.1. Виконавчий пристрій складається з двох функціональних блоків: регулюючого органу (РО) - власне клапана або заслінки, які безпосередньо діють на процес шляхом зміни пропускної спроможності, і виконавчого механізму (ВМ) або приводу, який забезпечує керування РО у відповідності до командної інформації. Виконавчий пристрій монтується безпосередньо на об'єкті керування. Він регулює або підтримує на заданому рівні параметри технологічного процесу (температуру, витрату, тиск, рівень, тощо), безпосередньо або опосередковано зв'язаних зі зміною витрати через РО. Від параметрів виконавчого пристрою - точності, надійності і правильності його вибору - залежить якість, стійкість, працездатність і ефективність АСК в цілому. Установці виконавчого пристрою конкретної АСК на певній ділянці трубопровідної мережі передує комплекс спеціальних розрахунків, в результаті яких вибирають виконавчий пристрій, який найповніше задовольняє вимоги даної системи. Нижче приведений алгоритм та методика розрахунку та вибору РО. 3.1 Узагальнений алгоритм розрахунку та вибору основних параметрів РО Запропонована інженерна методика розрахунку та вибору РО [1, 2 ], ґрунтується на виборі його за пропускною здатністю і стосується дроселювання потоків рідин, газів і водяної пари. Для розрахунку і вибору РО мають бути задані параметри регульованого середовища як функції її агрегатного стану (таблиця 3.1), а також параметри трубопровідної траси, які характеризують кількість ділянок з різним діаметром трубопроводів Di(мм) до і після РО та їх довжини Li (м), кількість та типи місцевих опорів на кожній ділянці. Вказується також діаметр труби в місці установки РО DT (мм), необхідний вид РО (нормально відкритий чи нормально закритий), бажана витратна характеристика (лінійна або рівно процентна). Якщо бажана витратна характеристика не задана її можна вибрати скориставшись методикою приведеною в п.3.2. Схема розрахункової дільниці (РО сумісно з трубопровідною трасою) приведена на рисунку 3.2. Розрахунок та вибір РО за пропускною спроможністю здійснюється у відповідності до укрупненої блок - схеми алгоритму (рисунок 3.3). На першому кроці (блок 1) крім заданих основних параметрів, із теплофізичних довідників [3 ] підбираються додаткові параметри, такі як густина, в'язкість, показник адіабати, критичні параметри тощо. Вибирають вид бажаної витратної характеристики (коли вона не задана) згідно приведеної нижче методики. На основі вихідних даних про тиски, температуру і агресивність середовища в блоці 2 попередньо вибирають конструктивний тип РО (попередній вибір). При невідомому тиску до РО (Р1) і після РО (Р2) визначають в блоках 4, 5 приведені коефіцієнти гідравлічного опору трубопровідної мережі до і після РО (ξ π і ξ κ ), а також величини тисків до і після РО (Р1 і Р2). В блоці 6 розраховують величину необхідної максимальної пропускної спроможності для відповідного стану середовища. В блоці 7 на основі одержаних значень максимальної пропускної здатності здійснюють наступний етап вибору конструктивного типу РО (проміжний вибір) з одночасним вибором його умовної пропускної здатності і умовного проходу. Якщо в числі вибраних типів є РО з профільованими затворами (односідельні, двосідельні або засліночні), тоді в блоці 9 здійснюється вибір його пропускної характеристики (кінцевий вибір). Таблиця 3.1 - Вихідні дані для розрахунку і вибору РО
В блоці 10 на основі одержаних параметрів РО (конструктивного типу, умовної пропускної здатності, умовного проходу і пропускної характеристики) визначають шифр та завод виробник РО.
1 - вісь магістральних фланців; 2 - дільниця трубопровідної мережі до РО; 3 - регулюючий клапан; 4 · дільниця трубопровідної мережі після РО.
Рисунок 3. 3 - Укрупнена блок - схема алгоритму розрахунку РО 3.2 Загальні рекомендації для попереднього вибору типу витратної характеристики Попередній вибір типу витратної характеристики ґрунтується на підході до РО як до елемента системи регулювання конкретного параметра, шляхом аналізу можливих збурень в системі і визначення характеру основного збурення. Розглянемо найпоширеніші контури регулювання основних технологічних параметрів, таких як тиск, витрата, рівень, температура, якість реакційної суміші. Системи регулювання тиску. Найчастіше збуренням в такій системі є зміна тиску джерела. Збурення діють при фіксованому положенні затвору і змінюють величину витрати, відхиляючи регульований параметр від заданого значення. Для цього випадку рекомендується вибирати рівнопроцентну витратну характеристику, оскільки, яким би великим не був гідравлічний модуль системи п, лінійна пропускна характеристика не зможе забезпечити витратну характеристику, близьку до рівнопроцентної. Можлива і інша ситуація: в системі змінюється витрата. Це може обумовити зміну завдання по тиску, а тоді необхідна лінійна витратна характеристика. При відомому гідравлічному модулі системи вид найкращої пропускної характеристики може бути перевірений по величині п. При малих η необхідна лінійна пропускна, при великих - рівнопроцентна пропускна характеристика. В реальних умовах величина η часто невідома. Тоді можна рекомендувати наступне правило: якщо діапазон зміни перепаду тиску на РО невеликий (при мінімальній витраті перепад не більше ніж в 5 раз перевищує перепад при максимальній витраті), необхідний РО з лінійною пропускною характеристикою, якщо ж він значний - РО з рівнопроцентною пропускною характеристикою. Системи регулювання витрати. При регулюванні витрати форма витратної характеристики, як правило, особливого значення не має, оскільки регульований параметр співпадає з керованою величиною і настройка регулятора визначається простіше, ніж у всіх інших випадках регулювання. Основна задача регулювання витрати - забезпечити необхідний діапазон її зміни. Якщо цей діапазон невеликий, а збурюючим діянням є зміна перепаду на РО, зумовлене зміною тиску на його вході або виході, тоді застосовують РО з рівнопроцентною пропускною характеристикою. При цьому запас по витраті звичайно невеликий і контур виходить економічним за затратами на насос і енергію. Одначе при необхідності збільшення витрати джерела тиску насос приходиться замінити потужнішим. При великому діапазоні зміни витрати, коли збуренням є зміна завдання по витраті, необхідна лінійна витратна характеристика. Оскільки в цьому випадку запас по витраті має бути більшим, система має відносно більший перепад тиску на РО і тому як наслідок лінійну пропускну характеристику. Системи регулювання рівня можуть забезпечувати або наближене регулювання рівня, або точне його підтримування на заданій відмітці. В системах першого типу рівень підтримується в деякому заданому діапазоні. При цьому регулятор рівня настроюється так, щоб РО був повністю відкритий при досягненні нижньої межі і повністю закритий при досягненні верхньої межі діапазону. Запас по витраті не може бути більшим, оскільки в функції системи на входить приводити рівень до заданого значення. Як відомо, зміна рівня в ємності з поверхнею S за час t пропорційний приросту витрати Δ Q:
При стрибкоподібній зміні навантаження і збереження її постійної величини ( D Q= D Q0) протягом часу t зміна рівня буде такою
Ця рівність справедлива тільки для випадку, коли витрата у зливному патрубку не залежить від рівня. Така умова виконується або при наявності на зливі дозуючого насосу, або при підтримуванні в ємності високого тиску, який забезпечує низьку чутливість до зміни рівня. Якщо ж витрата за зливом залежить від рівня, тоді перепад тиску на РО, що встановлений на зливному трубопроводі, рівний Н r, а витрата пропорційна величині При регулюванні рівня у вузькому діапазоні важливим є швидкість, з якою змінюється рівень між верхнім і нижнім допустимими значеннями. Якщо ця швидкість велика (0.2 - 1.5 м/с), вид витратної характеристики РО є дуже важливим, оскільки тільки при збереженні постійності коефіцієнта підсилення можливий стійкий та якісний перехідний процес. При точному регулюванні рівня необхідний запас як за максимальною, так і за мінімальною витратою, оскільки тільки тоді можливий перехід до заданого значення. Якщо основне збурення в системі - зміна витрати рідини, тоді при перепаді тиску на РО близькому до постійного, необхідна лінійна пропускна характеристика. При великих змінах перепаду на РО і переході від максимального до мінімального значення витрати необхідно мати РО з рівнопроцентною пропускною характеристикою. В деяких системах регулювання рівня збуренням може бути неправильна зміна рівня при стрибкоподібній зміні навантаження. Наприклад, у випарниках різка зміна тиску в ємності при збільшенні відбору пари приведе до того, що пухирці пари розширюються і рівень рідини піднімається, перше ніж знизитись. При підвищенні тиску пухирці стискуються і рівень рідини падає. Подібні явища характерні при зміні витрати в живильному трубопроводі. В результаті несподіваної подачі холодної рідини рівень в ємності безперечно знизиться, перш ніж почнеться підвищення. Якщо така реакція рівня буде фіксуватись вимірювальною системою, а потім відпрацьовуватись АСК, то мета керування не буде досягнена. Тому при регулюванні рівня часто реалізовують каскадне регулювання, застосовуючи принцип регулювання за збуренням, з корекцією за рівцем. Найефективнішим в цьому випадку є регулювання за трьома параметрами (каскадне регулювання співвідношення). Якщо рівень змінюється, то регулятор рівня змінює співвідношення потоків води і пари, доки не буде досягнутий заданий рівень води. Оскільки, на відміну від двокомпонентного регулювання, тут вимірюється і витрата живильної води, то всі збурення, зв'язані зі змінами в потоці, наприклад-зміна перепаду на РО, зразу ж враховується і усувається РО, який установлений на подаючому трубопроводі, перш ніж вони відіб'ються на величині рівня. Системи регулювання температури і якості реакційної маси подібні внаслідок наявності додаткового агента, який також може бути носієм збурення. В першому випадку - це гріючий агент, у другому - реагент(рисунок 3.4 а і б). Можливі збурення і бажані витратні характеристики приведені в таблиці 3.2.
а) теплообмінник б) реактор Таблиця 3.2- Попередній вибір витратної характеристики
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-09; Просмотров: 350; Нарушение авторского права страницы Главная | Случайная страница | Обратная связь | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(1.1)
(1.2)
(1.3)
)
Рисунок 3.2 - Схема розрахункової дільниці. 
(3.1)
. В цьому випадку необхідна рівнопроцентна витратна характеристика.
