Технологические объекты регулирования, их классификация и основные свойства. Виды объектов, их мат. описание.

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 8Следующая ⇒

Аппарат, система аппаратов, машина и др. устройство, в котором одна или несколько химико-технологических величин, характеризующих его состояние, поддерживаются автоматическими регуляторами на заданном значении или изменяются по определенному закону, называется объектом химической технологии. В хим. Промышленности объектами являются реакторы, абсорберы, экстракторы, ректификационные колонны, теплообменники, насосы, компрессоры и др. аппараты технологических установок, а также участки трубопроводов.

Являясь неотъемлемой частью АСУ или АСР, каждый объект представляет собой динамическую систему со своими входными и выходными величинами. К выходным величинам объектов относят регулирующие воздействия х (потоки жидкостей, газов или сыпучих твердых веществ и тепловые потоки), которые с помощью исполнительных устройств можно изменять, а также разнообразные возмущающие воздействия z (изменение параметров исходного сырья и энергетических агентов, состояния технологической аппаратуры, атмосферных условий и т.д.).

Одним из существенных возмущений является изменение нагрузки объекта. Под нагрузкой объекта понимают количество вещества (или энергии), которые проходит через объект в единицу времени. Так, нагрузкой резервуара является расход протекающей через него жидкости, нагрузкой теплообменника – количество тепла, передаваемого в ед. времени от более нагретого вещества к более холодному. Величина нагрузки определяет размеры аппарата, а также типоразмеры первичные преобразователей и исполнительных устройств АСР.

Выходные величины объектов – регулируемые величины у - характеризует протекание химико-технологического процесса в объекте. Такими величинами могут быть температура, давление и расход жидкости, газа или пара, уровень жидкости или сыпучего материала, концентрация растворов, плотность и вязкость жидкостей, влажность газов или сыпучих материалов и др. Текущее значения регулируемых величин определяют протекание процесса в объекте в данный момент времени. Под влиянием возмущающих и регулирующих воздействий регулируемые величины изменяются во времени. Число входных величин объекта обычно превышает число выходных.

Математические модели. Процессы, протекающие в объектах, могут быть формализованы, т.е. с достаточной степенью точности описаны с помощью математических зависимостей. Совокупность математических уравнений, отражающих взаимосвязь выходных и входных величин объекта, дополненная ограничениями, накладываемыми на эти величины условиями их физической реализации и безопасной эксплуатации, представляют собой математическую модель (математическое описание) объекта.

Математическая модель должна отражать особенности объекта, существенные с точки зрения его управления, быть адекватной моделируемому объекту (достаточно отражать его свойства количественно и качественно), а также быть по возможности более простой.

Математическая формализация объекта позволяет использовать для его исследования, а также для решения задачи управления этим объектом и методы математического моделирования, которые обычно реализуют с применением средств вычислительной техники.

Поведение объекта в установившемся состоянии описывается статической моделью, а в неравновесном – динамической.

Статическая модель содержит уравнение связи между входными и выходными величинами объекта в равновесном состоянии:

y= f(x, z)

динамическая модель связывает входные и выходные величины объекта в неравновесном состояниях:

y=f(x, z, t)

а также ограничения, накладываемые на отдельные величины, например:

y_min< y< y_max; x_min< x< x_max

Классификация объектов проводится по ряду признаков. Различают одномерные и многомерные объекты.

Одномерные объекты имеют одну выходную величину и описываются одним уравнением статики и одним уравнением динамики. Примером одномерного объекта может служить резервуар для жидкости, входными величинами которого являются приход F_пр и расход F_ржидкости, а выходной величиной – уровень жидкости L.

Уравнение статики этого объекта L=f(F_пр, F_р)

Уравнение динамики L=f(F_пр, F_р, t).

Многомерные объекты содержат по две, три и более выходных величины. Число уравнений статики и динамики должно соответствовать числу выходных величин.

Объекты могут обладать сосредоточенными и распределенными параметрами.

Объекты с сосредоточенными параметрами. К ним относятся объекты, регулируемые величины которых (температура жидкости по длине теплообменника, концентрации компонентов по высоте ректификационной колонны и др.) имеют разные числовые значения в различных точках объекта в данный момент времени. Примером объектов с распределенными параметрами могут служить: аппараты типа «труба в трубе», ректификационные колонны, экстракторы, абсорберы, десорберы, барабанные сушилки сыпучих материалов, трубчатые реакторы и др.

34Общие сведения В 60-е годы основное внимание было уделено созданию локальных систем, обеспечивающих автоматизацию простейших функций управления технологическими процессами: централизованный контроль, противоаварийную защиту, регулирование (стабилизацию или изменение по заданной программе) основных технологических параметров. В 60-е и последующие годы все вновь строившиеся и реконструированные химические производства с непрерывными технологическими процессами были оснащены системами автоматизации.К середине 60-х годов определились основные направления развития химической технологии, которые сохранились до начала 90-х годов: интенсификация технологических процессов, проведение их в режимах, близких к критическим, применение агрегатов большей единичной мощности.Развитие химической технологии потребовало создания гораздо более совершенных систем управления, чем локальные системы автоматизации. Эти принципиально новые системы получили название автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Создание АСУТП, необходимость в которых была вызвана объективными потребностями развития промышленности, стало возможно благодаря внедрению отечественных ЭВМ второго поколения (построенных на полупроводниках, в отличие от ЭВМ первого поколения, в которых использовались электронные лампы). Увеличение вычислительных ресурсов и повышение надежности ЭВМ позволило использовать их для управления технологическими процессами в «реальном времени», т.е. в едином темпе с развитием управляемого процесса.

Определения. Совокупность технологического оборудования и реализуемого на нем технологического процесса является технологическим объектом управления (ТОУ).

Человеко – машинную систему, обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимального управления в различных сферах человеческой деятельности, называют автоматизированной системой управления (АСУ).

АСУТП называют АСУ для выработки и реализации управляющих воздействий на ТОУ в соответствии с принятым критерием управления – показатели, характеризующим качество работы ТОУ и принимающим определенные значения, в зависимости от используемых управляющих воздействий.

Совокупность совместно функционирующих ТОУ и АСУТП образует автоматизированный технологический комплекс (АТК). АСУТП отличаются от локальных систем автоматизации более совершенной организацией потоков информации; практически полной автоматизацией процессов получения, обработки и представления информации; возможностью активного диалога оперативного персонала с УВМ в процессе управления для выработки наиболее эффективных решений; более высокой степенью автоматизации функций управления, включая пуск и остановку производства.От систем управления автоматическими производствами типа цехов и заводов – автоматов (являющихся высшей ступенью автоматизации) АСУТП отличается значительной степенью участия человека в процессах управления. По мере технического совершенствования технологических объектов и развития АСУТП эти различия уменьшаются.В настоящее время переход к более полной автоматизации тормозится несовершенством технологических процессов (наличием немеханизированных технологических операций, низкой надежностью технологического оборудования и т.п.), недостаточной надежностью средств автоматизации и вычислительной техники, трудностями математического описания задач, решаемым человеком в АСУТП, и др. причинами.Сформированы основные представления об АСУТП, их функциях и принципах построения; созданы документы, регламентирующие порядок их разработки, производства, внедрений и эксплуатации. Каждая АСУТП характеризуется целью управления, функциональной, технической и организационной структурами.При построении АСУТП необходимо обеспечить разумное сочетание цели ее функционирования (задаваемой критерием управления) и множества взаимосвязанных функций, достаточного для достижения главной цели. Глобальная цель управления ТОУ с помощью АСУТП состоит в поддержании экстремального значения критерия управления при выполнении всех условий, определяющих множество допустимых значений управляющих воздействий. Прямое решение такой задачи оптимального управления возможно лишь для отностительно простых ТОУ. В большинстве же случаев приходится производить декомпозицию глобальной цели управления на ряд частных целей; для достижения каждой из них требуется решение более простой задачи управления меньшей размерности. Функции АСУТПФункцией АСУТП называют действия системы, направленные на достижение одной из частных целей управления. Частные цели управления, как и реализующие их функции, находятся в определенном соподчинении, образуя функциональную структуру АСУТП. Элементами этой структуры являются отдельные функции, связи между которыми указывают порядок их выполнения. Функции АСУТП делятся на информационные, управляющие и вспомогательные.

К информационным функциям относятся те, цель которых – сбор, преобразование и хранение информации о состоянии ТОУ, представление этой информации оперативному персоналу или передача ее для последующей обработки.Основными информационными функциями являются: - первичная обработка информации о текущем значении ТОУ; - обнаружение отклонений технологических параметров и показателей состояния оборудования от установленных значений; - расчет значений неизменяемых величин и показателей (косвенные измерения, расчет ТЭП, прогнозирование и т.д.); - оперативное отображение и регистрация информации, обмен информацией с оперативным персоналом;

- обмен информацией со смежными и вышестоящими АСУ.

Рис.1. Блок – схема автоматизированного технологического комплекса: 0 – отчет; 3 – задание; И – информация; РУ – ручное управление; ЛРУ – управление при помощи локальных регуляторов; НЦУ – непосредственное цифровое управление.

Управляющие функции обеспечивают поддержание экстремального значения критерия управления в условиях изменяющейся производственной ситуации. Они делятся на две группы:

- первые служат для определения оптимальных управляющих воздействий, при которых поддерживается оптимальный (или близкий к нему, т.е. рациональный) режим технологического процесса;

- ко второй группе относятся функции, обеспечивающие реализацию этого режима путем формирования управляющих воздействий на ТОУ.

Управляющие функции второй группы соответствуют традиционным функциям локальных систем автоматизации – регулированию (стабилизации или программному регулированию) и программно – логическому управлению технологическими процессами.

Вспомогательные функции обеспечивают решение внутрисистемных задач.

Обеспечение АСУТП

Для реализации функций АСУТП необходимы ее техническое, программное, информационное, организационное обеспечение, а также оперативный персонал.

Техническое обеспечение АСУТП составляет комплекс технических средств (КТС), содержащий следующие основные элементы:

- средства получения информации о текущем состоянии ТОУ (источники информации);

- управляющий вычислительный комплекс (УВК), основу которого составляют средства вычислительной техники;

- технические средства для реализации функций локальных систем автоматизации;

- исполнительные устройства, непосредственно реализующие управляющие воздействия на ТОУ.

Выбор КТС определяется специфическими требованиями, предъявляемыми к АСУТП. Основным из них является обеспечение малого времени реакции системы на изменение состояния ТОУ. Это отличает АСУТП от организационно – экономических АСУ, в частности от АСУТП.

Для обеспечения высокого быстродействия АСУТП основной объем информации о текущем состоянии ТОУ передается электрическими сигналами, которые поступают в УВК от источников информации – первичных измерительных преобразователей и позиционных датчиков – сигнализаторов по кабельным линиям связи.

В АСУТП применяют в основном первичные измерительные преобразователи ГСП. В комплекс технических средств многих АСУТП входят технические средства автоматизации преимущественно из состава электрической ветви ГСП, служащие для реализации функций локальных систем автоматизации (регулирования, программно – логического и дистанционного управления).

Специфическим компонентом КТС является УВК, в состав которого входят собственно вычислительный комплекс (ВК), устройства связи ВК с объектом (УСО) и с оперативным персоналом. В первых АСУТП использовали специализированные УВМ; из них наиболее известными были машины УМ – 1. первые УВМ представляли собой изделия с фиксированными составом и техническими возможностями. В дальнейшем были созданы агрегатные комплекты управляющей вычислительной техники, из которых можно компоновать УВК различного состава и вычислительной мощности, в соответствии с особенностями конкретной АСУТП.

Первым и до сих пор наиболее распространенным типом технических структур АСУТП является централизованная. В системах с централизованной структурой вся информация, необходимая для управления АТК, поступает в единый центр – операторский пульт, где установлены практически все технический средства АСУТП, за исключением источников информации и исполнительных устройств, и где находится оперативный персонал. Такая техническая структура наиболее проста и имеет ряд очевидных эксплуатационных достоинств. Недостатками ее является необходимость избыточного числа элементов для обеспечения высокой надежности функционирования АСУТП и большие затраты дефицитного кабеля. Она целесообразна для сравнительно небольших по мощности и компактных АТК с умеренными требованиями к надежности.

В связи с внедрением микропроцессорной техники все большее распространение получает распределенная техническая структура АСУТП, т.е. расчлененная на ряд автономных подсистем – локальных технологических станций, территориально распределенных по технологическим участка объекта управления. Каждая локальная подсистема представляет собой однотипно выполненную централизованную структуру, ядром которой является управляющая микро – ЭВМ. Локальные подсистемы через свои микро – ЭВМ объединены в единую систему сетью передачи данных с высокой пропускной способностью. К сети подключается необходимое для управления АТК число терминалов для оперативного персонала; программное обеспечение АСУТП связывает все элементы распределенной технической структуры в единое целое, обладающее рядом достоинств:

- возможностью получения высоких показателей надежности за счет расщепления АСУТП на семейство сравнительно небольших и менее сложных автономных подсистем и дополнительного коллективного резервирования каждой из этих подсистем через сеть; применение более надежных средств микроэлектронной вычислительной техники;

- большой гибкостью при композиции и модернизации технического и программного обеспечения, возможностью легкого наращивания вычислительных возможностей АСУТП;

- экономией дефицитного кабеля.

Ряд функций АСУТП, связанных в основном с локальным регулированием и управлением, реализуется аппаратурно. Большинство же функций реализуется программно, т.е. путем соответствующей обработки информации в УВК. Поэтому важнейшим компонентом АСУТП является ее программное обеспечение (ПО), т.е. совокупность программ, обеспечивающих реализацию функции АСУТП и заданное функционирование КТС.

Программное обеспечение делится на общее и специальное. Общее ПО поставляется в комплекте со средствами вычислительной техники и обеспечивает организацию функционирования КТС. Специальное ПО разрабатывается при создании АСУТП и включает программы, реализует ее информационные и управляющие функции.

Программное обеспечение создается на базе математического обеспечения (МО), под которым подразумевают совокупность математических методов, моделей и алгоритмов для решения задач и обработки информации с применением вычислительной техники. Для реализации информационных и управляющих функций АСУТП создают специальное МО, в состав которого, в частности, входят алгоритмы сбора, обработки и представления информации; алгоритмы управления с математическими моделями соответствующих объектов управления; алгоритмы локальной автоматизации.

Создание специальных МО и ПО требует больших затрат труда и средств; доля их в общей стоимости АСУТП непрерывно возрастает. Если доля первых АСУТП соотношение затрат на КТС и МО с ПО равнялась примерно 15: 1, то в современных системах оно приближается к 1: 2.

Все взаимодействие как внутри АСУТП, так и с внешней средой представляют собой различные формы информационного обмена (т. е. передачу и прием информации в виде различных сигналов, данных, сообщений, тестов и т. д.). Для того, чтобы рационально осуществлять такой обмен, необходимо детальная регламентация этого процесса, например, система классификации и кодирования технологической и технико-экономической информации, принятых форм массивов данных и документов и т.д. Кроме этого, необходимы сами массивы данных и документов (в т.ч. нормативно – справочная информация), в совокупности обеспечивающие при эксплуатации АСУТП возможность выполнения всех ее функций.

Правила обмена информацией и сама информация, циркулирующая в АСУТП, образуют информационное обеспечение АСУТП, которое в переведенном на машинный язык виде составляет содержание базы данных системы.

Организационное обеспечение АСУТП представляет собой совокупность описаний функциональной, технической и организационной структур системы, инструкций и регламентов для оперативного персонала, обеспечивающую заданное функционирование АСУТП. Последнее характеризуется активным взаимодействием между людьми и программными и техническими средствами АСУТП. Поэтому организация оптимальных форм этого взаимодействия является одной из основных проблем разработки и эксплуатации АСУТП.

Оперативный персонал АСУТП состоит из технологов-операторов, осуществляющих управление ТОУ, и эксплуатационного персонала, обеспечивающего функционирование АСУТП (операторы ЭВМ, программисты, эксплуатационный персонал по обслуживанию других видов аппаратуры КТС). Состав оперативного персонала конкретной АСУТП и взаимодействия между отдельными работниками определяются организационной структурой системы.

Уровнемеры емкостные.

Уровнемеры РУС предназначены для измерения уровня электро – и неэлектропроводных жидкостей, включая криогенные жидкости, а также агрессивные и взрывоопасные, сохраняя свои агрегатные состояния в интервале рабочих температур и давлений. Уровнемеры принимают в системах контроля, регулирования и управления производственными процессами в различных отраслях промышленности.

Уровнемеры выпускают обыкновенного РУС – 0 и взрывозащищенного РУС – В исполнений. В состав уровнемеров входят: первичный преобразователь ПП и передающий измерительный преобразователь ИП.

Работа уровнемера основана на емкостно-импульсном методе измерения уровня, использующим переходные процессы, протекающего в цепи емкостного датчика, периодически подключаемого к источнику постоянного напряжения.

Функциональная схема уровнемера РУС представлена на рис. Первичный преобразователь включает в себя емкостный чувствительный элемент 1 и устройства 2 – 4 преобразования емкости первичного преобразователя в электрический сигнал. Измерительный передающий преобразователь ПИ состоит из усилителя обратной связи 5, усилителя – формирователя 6 унифицированного сигнала. Емкостный чувствительный элемент 1 первичного преобразователя имеет две части: измерительную1′, определяющую предел измерения, и компенсационную 1″, расположенную ниже измерительной и предназначенную для формирования сигнала компенсации ошибки, возникающей от измерения диэлектрических свойств среды. При работе компенсационная часть 1″ должна быть постоянна залита контролируемой жидкостью.

Первичный преобразователь с компенсационной частью применяется только для контроля уровня неэлектропроводных сред. Емкость компенсационной части включается в схему устройства 3 и обеспечивает автоматическую компенсацию погрешности при изменении диэлектрической проницаемости погрешности среды. При изменении уровня электропроводных жидкостей компенсационная часть «1» в первичном преобразователе отсутствует и заменяется конденсатором постоянной емкости в схеме устройства 3.

Чувствительный элемент первичного преобразователя подключается к входу устройства 3. в устройствах 3, 4 емкости измерительной и компенсационных частей преобразуются в электрический сигнал, который подается в измерительный передающий преобразователь ПИ на вход усилителя обратной связи 5. с выхода усилителя 5 сигнал подается на вход устройства 3 и на вход усилителя – формирователя унифицированного сигнала 6, преобразующего этот сигнал в токовый выходной унифицированный сигнал 0 – 5, 0 – 20 или 4 – 20мА.

Для работы в электропроводных средах используют первичные преобразователи, у которых емкостные чувствительные элементы имеют изоляционное покрытие и выполнены в виде проводов (конструктивные исполнения ПОФ, ПТФ, ПСФ). В качестве изоляции использован фторопласт. Для контроля уровня диэлектрических жидкостей используют емкостные чувствительные элементы с неизолированными электродами, которые выполняются в виде коаксиальных труб (КНД), гибких тросиков (ТНД, ТНТ). Степень агрессивности контролируемых сред ограничивается материалами, применяемыми в чувствительных элементах первичных преобразователей: сталь 08Х22HGT и фторопласт – 4.

Для коррекции погрешности, возникающей от изменения диэлектрической проницаемости контролируемой среды, в конструкции первичных преобразователей для диэлектрических сред (КНД – К), (ТНД – К), (ТНТ – К) предусмотрена компенсационная часть.

Классы точности уровнемеров зависят от верхних пределов измерения.

Питание уровнемера переменным током напряжением 220В частотой 50Гц.

Режимы работы АСУТП

Оперативный персонал АСУТП может работать в контуре управления или вне его. При работе в контуре управления оперативный персонал реализует все функции управления или часть их, используя рекомендации по рациональному управлению ТОУ, выработанные КТС. Такой режим функционирования АСУТП называют информационно – соответствующим.

Если оперативный персонал работает вне контура управления, он задает АСУТП режим работы и осуществляет контроль за его соблюдением. В этом случае, в зависимости от состава КТС, АСУТП может функционировать в комбинированном режиме (для обозначения этого режима часто применяют термин « супервизорный »), при котором производится автоматическое изменение уставок и параметров настройки локальных автоматических систем регулирования, или в режиме непосредственного цифрового управления (НЦУ), при котором УВК непосредственно воздействует на исполнительные устройства, изменяя управляющие воздействия на ТОУ.

Рис.2 (продолжение)

в) – ВК выполняет функции непосредственного цифрового управления (НЦУ)

В системе НЦУ сигналы на исполнительные органы поступают непосредственно с ВК. Автоматические системы регулирования сохраняются как резервные элементы, иначе выход из строя ВК может привести к потере управляемости объектом.

В рассматриваемой системе оперативный персонал контролирует работу системы, меняет диапазон допустимого изменения измеряемых величин, имеет доступ к управляющим программам.

Классификация регуляторов

Автоматические регуляторы классифицируются по способу действия, виду регулирующего воздействия, виду регулируемого параметра, цели и закону регулирования.

По способу действия различают регуляторы прямого и непрямого (косвенного) действия. В регуляторах прямого действия для перемещения регулирующего органа используется энергия самого объекта регулирования. Они применяются в тех случаях, когда для приведения в действие регулирующего органа не нужно больших усилий, а чувствительный элемент обладает необходимой для этого мощностью. В регуляторах непрямого действия энергия для перемещения регулирующего органа подводится от внешнего источника. По виду подводимой энергии регуляторы косвенного действия подразделяются на пневматические, электрические, гидравлические и комбинированные.

По виду регулирующего воздействия различают регуляторы непрерывного и прерывного (дискретного) действия. Регуляторами непрерывного действия называются такие, регулирующий орган которых при непрерывном изменении регулируемого параметра перемещается непрерывно. Регуляторами прерывного действия называются такие, у которых регулирующий орган перемещается только при достижении непрерывно изменяющимся регулируемым параметром определенных заданных значений. К ним относятся релейные и импульсные регуляторы.

По виду регулируемого параметра различают регуляторы температуры, давления, расхода, уровня и др. Конструкция этих регуляторов может быть самой разнообразной, но часто одна и та же конструкция применяется для регулирования различных параметров. Основное различие их заключается в конструкции чувствительного элемента. По цели регулирования различают регуляторы стабилизирующие, программные, следящие и оптимизирующие. Они различаются конструкцией задающего устройства. Стабилизирующие регуляторы имеют настройку на постоянную заданную величину, перенастройка на другой режим осуществляется вручную. Стабилизирующие регуляторы нашли широкое применение в пищевой промышленности. В программных регуляторах настройка меняется по заданной программе, определяемой ходом технологического процесса, при помощи специальных программных задатчиков.

В следящих регуляторах настройка изменяется произвольно по неизвестному заранее закону. Оптимизирующие регуляторы имеют специальное кибернетическое устройство, которое в зависимости от изменения внешних факторов вычисляет оптимальное значение регулируемого параметра и затем автоматически изменяет настройку на это оптимальное значение.

По закону регулирования различают регуляторы позиционные (Пз-регуляторы); пропорциональные, статические (П-регу-ляторы), интегральные, астатические (И-регуляторы); пропорционально-интегральные, изодромные (ПИ-регуляторы); пропорционально-дифференциальные (ПД-регуляторы); пропорционально-интегрально-дифференциальные, изодромные с предварением (ПИД-регуляторы). В зависимости от вида подводимой энергии регуляторы могут быть электрическими, пневматическими, гидравлическими и комбинированными.

25 Расходомеры постоянного перепада давления Наиболее распространенными расходомерами постоянного перепада давления являются ротаметры. Они широко используются в винодельческом, спиртовом, ликерно-водочном, масло-жировом и других производствах. Принцип действия ротаметров основан на вертикальном перемещении поплавка, находящегося внутри конической трубки, под воздействием проходящего снизу вверх потока измеряемой среды.На рис. 5-6 показана схема стеклянного поплавкового ротаметра, представляющего собой вертикально расположенную стеклянную трубку /, расширяющуюся кверху, внутри которой находится поплавок 2, свободно плавающий в потоке. Протекающий снизу вверх поток поднимает поплавок До тех пор, пока кольцевая щель между стенками конусной трубки и поплавком не достигнет величины, при которой действующие на поплавок силы уравновешиваются. В этот момент поплавок устанавливается на той или иной высоте в зависимости от величины расхода.Объемный расход вещества, протекающего через ротаметр, определяется по формуле (где а-коэффициент расхода; F_T- площадь поперечного сечениятрубки, соответствующая подъему поплавка па определеннуювысоту, м²; F - площадь лобовой поверхности поплавка, м²; рплотность вещества, кг/м³; АР - перепад давления над поплавком и под ним, Па). Из этой формулы следует, что при постоянном значении всех величин, кроме Ft, расход определяется по высоте подъема поплавка. Эта высота в простейших стеклянных ротаметрах определяется визуально по положению верхней плоскости поплавка. Для отсчета на внешней поверхности трубки нанесена равномерная шкала 3, отградуированная в единицах объема. Ротаметры со стеклянной трубкой изготовляются на давление жидкости или газа, не превышающее 0, 6 МПа. В технологических процессах пищевых производств используются выпускавшиеся ранее ротаметры типов РС-ЗА, РС-3, РС-5, РС-7, замененные ротаметрами РМ.

В пищевой промышленности применяются также ротаметры с электрической и пневматической системой дистанционной передачи показаний.Ротаметр с дистанционной электрической передачей типа РЭД (рис. 5-7) состоит из металлического корпуса 1 с диафрагмой 2, в отверстии которой перемещается поплавок 3, жестко соединенный со штоком 4. Сердечник 5, насаженный на верхнем конце штока, находится внутри разделительной трубки 7, окруженной катушкой 6, которая включена в дифференциально-трансформаторную схему вторичного электрического прибора.Ротаметры с пневматической дистанционной передачей состоят из двух основных частей: собственно ротаметра, устроенного аналогично ротаметру, показанному на рис. 5-7, и механизма пневматической дистанционной передачи, включающего пневмопреобразователь и узел обратной связи (см. рис. 2-4).

Ротаметры с дистанционной передачей показаний рассчитаны на рабочее давление до 6, 27 МПа. Пределы измерения расходов (в расчете на воду) от 0, 44-Ю^-4 до 0, 44-Ю^-2 м³/^с-Основная погрешность преобразователя и вторичного прибора ±2, 5-3%.

Рис. 5-7. Схема ротаметра с электрической дистанционной передачей

Регулирующие органы

Регулирующий орган - исполнительный орган, воздействующий на процесс путем изменения пропускной способности, - один из функциональных блоков исполнительного устройства, который состоит из двух основных частей: затвор - подвижная часть регулирующего органа, перемещением которого достигается изменение проходного сечения и соответственно пропускной способности;

седло - неподвижная часть регулирующего органа, образующая вместе с затвором проходное сечение.

Для непрерывного и позиционного регулирования применяются регулирующие органы следующих типов: заслоночные, односедельные и двухседельные клапаны, трехходовые клапаны, шланговые, диафрагмовые и др.

Односедельный регулирующий орган (рис. 11 -22, а) -регулирующий орган, в котором изменение пропускной способности достигается поступательным перемещением затвора вдоль оси прохода седла корпуса.

Односедельные клапаны в закрытом положении обеспечивают герметичное перекрытие потока. Однако затворы (плунжеры) односедельных клапанов испытывают большое выталкивающее усилие со стороны регулируемой среды и поэтому требуют более мощных исполнительных механизмов.

Двухседельный регулирующий орган (рис. 11-22, б) -регулирующий орган, в котором изменение пропускной способности достигается поступательным перемещением затвора вдоль оси проходов двух седел корпуса. Преимуществом двухседель-ных регулирующих клапанов является наличие разгруженного затвора (плунжера).

Рис. 11-22. Схемы односедельного (а) и двухссдельного (б) регулирующих органов

Усилие, развиваемое регулируемой средой, благодаря перепаду давления на клапане действует одновременно (но в противоположных направлениях) па оба жестко связанных затвора.

При сравнительно небольших объемах потока и средних давлениях может устанавливаться односедельный клапан.

Размер клапана определяется диаметром присоединительных штуцеров корпуса. По конструкции присоединительных штуцеров корпусы клапанов делятся на резьбовые и фланцевые.

Резьбовое присоединение имеют клапаны размером до 50 мм, а фланцевое - свыше 50 мм. Корпусы кла-

Рис. 11-23. Клапаны прямого (а) и обратного (б) действия

панов изготавливаются из чугуна, углеродистой и легированной стали, седла и затвора - преимущественно из нержавеющей стали. Затворы клапанов имеют различную форму (тарельчатую, золотниковую и др.), определяемую его характеристикой и условиями работы.

Различают клапаны прямого и обратного действия. У клапанов прямого действия (рис. 11-23, а) при движении штока вниз проходное сечение уменьшается (клапан типа ВЗ), у клапана обратного действия (рис. 11 - 23, 6)-увеличивается (клапан типа ВО). Привод клапанов прямого и обратного действия может быть одинаковым.

Клапаны применяются для регулирования средних расходов (4-1600 м³/ч) при условных проходах 25-30 мм, малых расходов (0, 1-4 м³/ч) при условных проходах 6-25 мм и микрорасходов (менее 0, 1 м³/ч) при условных проходах 10 мм и менее.

По значению условного давления выпускаемые одно- и двухседельпые клапаны подразделяются на три модификации:

для низких давлений (до 1568 кПа), средних (от 2, 4-10³ до 15- 10³ кПа) и высоких (от 1, 96- 10⁴ до 1, 47-10⁵ кПа).

Регулирующие клапаны устанавливаются на прямолинейных участках трубопровода. При их монтаже следует преду_:сматривать обводные линии (рис. 11-24). Это необходимо для того, чтобы в случае неисправности клапана его можно было

Рис. 11-24. Схема установки регулирующего к

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒