2020-07-12
88
| Напряжение, В
| Время t,мин | Температура в шкафу t, °C | ||
| До опыта
| После нанесения возмущения |
|
| |
5.Обработка результатов опыта.
1.По данным табл.11.1. построить кривую разгона и произвести ее обработку в соответствии с методикой, изложенной в разделе 2.
2.Определить статистические и динамические характеристики изучаемого объекта (tч, tе, tз, T, Tп, C, tв, r, K, e).
3.Дать характеристику сушильного шкафа, как объекта регулирования.
6.Контрольные вопросы.
1.Как влияет величина коэффициента емкости на скорость изменения параметра при нарушении равновесия?
2.Как влияет коэффициент самовыравнивания на конечное значение параметра при разных возмущениях?
3.Чем объясняется наличие в объектах двух составляющих запаздывания?
4.Что характеризует постоянная времени объекта?
Р А Б О Т А № 12
Снятие статических характеристик мембранного
исполнительного устройства
1.Цель работы
Ознакомление с принципом действия и конструкцией мембранного исполнительного устройства, снятие статической характеристики.
2.Общие сведения
Исполнительные устройства являются основной частью любой системы автоматического регулирования. Они предназначены для изменения притока или расхода вещества и энергии, что вызывает изменение регулируемого параметра с целью приближения его к заданному значению. Исполнительные устройства устанавливаются на технологических трубопроводах. Обычно они состоят из пневматического, электрического или гидравлического исполнительного механизма и регулирующего органа - клапана, заслонки, задвижки и т.п.
В химической промышленности наибольшее распространение получили исполнительные устройства, состоящие из пневматического мембранного исполнительного механизма и одно- или двухседельного клапана.
Принцип действия мембранного исполнительного механизма основан на изменения величины прогиба закрепленной по краям мембраны от разности давлений, создаваемой со сжатым воздухом и пружиной.
Мембранный исполнительный механизм (рис. 12.1) включает круглую мембрану (2), закреплённую по краям в корпусе(4), опорный рис. 12.1.Конструкция мембранного
исполнительного механизма.
диск (3) со штоком (5), пружину (6), указатель (7) хода золотника клапана и
шкалу (8) указателя, сальник(9) и смазочное устройство (10) При отклонении регулируемого параметра от заданного значения изменение давления воздуха,
поступающего через
5.Обработка результатов опыта.
патрубок (1), в полость мембранной камеры от пневматического регулятора, действует на мембрану и перемещает шток регулирующего клапана. Полное перемещение штока обычно составляет 40 мм, а полезные усилия достигают 200 кг при изменении давления от 15000 до 5000 Па (от 0.15 до 0.95 кг/ кв.см). Регулирование давления воздуха, поступающей в исполнительный механизм, осуществляется с помощью дистанционного управления (5) с манометром, фильтра (6) и редуктора (7).
Важной характеристикой исполнительных механизмов является величина гистерезиса хода, т.е. разница между прямым и обратным ходом, и величина нечувствительности регулирующего клапана. Допускаемый гистерезис современных мембранных исполнительных механизмов не должен превышать 2% полного хода штока и определяется величиной DS из рабочей характеристики исполнительного механизма (рис. 12.2). Силы трения в сальнике в значительной мере влияют на величину гистерезиса, поэтому смазка и набивка сальника в процессе эксплуатации должны производится с особой тщательностью.
Настройка режимов работы исполнительного механизма обеспечивается натяжением пружины мембранного привода. Величина нечувствительности регулирующего клапана не должна превышать 1960Па т.е. 0.02 кг/ кв.см.
3.Описание лабораторной установки.
Лабораторная установка для снятия рабочей характеристики, схема которой
приведена на рис.12.3 состоит из мембранного исполнительного механизма (1),к штоку которого прикреплена стрелка-указатель (2),шкалы (3),трубки (4),панели
Рис.12.3. Схема установки для снятия рабочей характеристики мембранного исполнительного механизма
4.Методика проведения опыта
Для снятия рабочей характеристики необходимо подать сжатый воздух в систему с помощью редуктора 7 и, меняя давление воздуха через каждые 0.1 кг/см2 от 0 до 1 кг/см2, замечать положение указателя перемещения штока при прямом и обратном его движениях.
Результаты опыта записать в таблицу 12.1.
Таблица 12.1.
| Величина давления воздуха, кг/кв. см
| П е р е м е щ е н и е ш т о к а |
Величина гистере-зиса, % | ||||
| при прямом ходе | при обратном ходе | |||||
| мм
| Процент полного хода | мм
| Процент полного хода | |||
Для определения нечувствительности необходимо устанавливать стрелку через каждые 10 мм, изменяя давление воздуха с помощью панели 5 и записывая показания манометра при прямом и обратном ходе. Результаты опыта записать в таблицу 12.2.
Таблица 12.2.
|
Величина хода штока |
Давление воздуха в мембранной головке, кг/см2 |
Величина нечувствительности, кг/см2 | ||
| мм | Процент полного хода | при прямом ходе | при обратном ходе | |
5.Обработка результатов эксперимента.
По данным табл.12.1 построить рабочую характеристику исполнительного механизма (зависимость хода штока в % от давления воздуха в полости мембранной камеры при прямом и обратном ходе),вычислить величину гистерезиса по уравнению:
L обр - L пр
DS = ------------- 100, %
L max
и записать в последнюю колонку таблицы.
По данным табл.12.2 вычислить величину нечувствительности по уравнению:
P пр - P обр
j = -----------
2
и записать в соответствующую колонку таблицы.
Учитывая допустимые пределы по величине гистерезиса и нечувствительности, дать заключение о качестве исполнительного механизма.
6.Контрольные вопросы.
1.Назначение, устройство и принцип действия мембранного исполни-
тельного механизма?
2.Что называется гистерезисом хода и от чего зависит?
3.Как определяется нечувствительность?
РАБОТА N13
Выполнение элементарных суммирующих операций
суммирующим блоком БС - 34А.
1. Цель работы
Ознакомиться с принципом действия и устройством суммирующего блока БС-34А и выполнить поверку блока.
2. Общие сведения.
Суммирующий блок БС-34А является счетным устройством и предназначен для алгебраического сложения до трех пневматических сигналов.
Основные элементы блока (рис.13.1) - элемент сравнения(1), устройство для создания постоянного перепада давления на постоянном дросселе(2) и усилительное устройство(3). Блок является одним из основных элементов, участвующих в схемах регулирования различных процессов.
Рис.13.1. Схема суммирующего блока БС-34А
Например, в схемах автоматического регулирования уровня воды в паровом котле (рис.13.2) он выполняет функцию сравнения трех сигналов (расход воды, расход пара и уровень воды). Положение уровня определяется соотношением между расходом подаваемой в котел воды и количеством отбираемого пара. Следовательно, работа регулятора уровня зависит от расхода пара из котла, подачи воды и положения уровня. Указанные три параметра измеряются первичными преобразователями, имеющими на выходе пневматические сигналы (1,2,3). Все три сигнала поступают на суммирующий блок(4),который производит сложение сигналов (с учетом знака) и выдает на выходе пневматический сигнал, пропорциональный сумме входящих сигналов. На основании этого сигнала регулирующий блок(5) управляет подачей воды в котел, в зависимости от значения каждого из трех параметров с помощью исполнительного механизма(6).
Принцип действия суммирующего блока состоит в следую-щем. При поступлении давлений в камеры Л, К, И, (соответственно P1, P2 и P3) происходит их суммирование
с учетом усилия, создаваемого ручной пружиной задатчика(1). Условие равновесия мембранной сборки с учетом силы С упругой деформации пружины(2) может быть записано в виде: P1S1 + P2S2 + P2S2+ C = PвыхS3 + P3S2 + P2S1 Из этого выражения с учетом S2 = 2S1, может быть определена величина
Pвых = P1+ P2 – P3 + С1,
где С1 = С1 / S1.
Таким образом, камеры К и Л можно считать плюсовыми, а камеру И - минусовой. Для исключения влияния колебаний давления питающего воздуха на точность работы суммирующего блока предусмотрено устройство, состоящее из камер Д, Е, Ж, мембраны (7) с пружиной (8) и шарикового клапана (6). Это устройство поддерживает постоянный перепад давления 19.6 кПа с точностью 10% (0.2 кг/кв.см.) независимо от колебаний давления питания. Давление в камере Е поддерживается всегда выше давления в камере Ж на постоянную величину, пропорциональную усилию, создаваемому пружиной (8).
Например, если давление питания в камере Е увеличится, мембрана (7) отойдет от шарика (6) и клапан уменьшит доступ воздуха, восстанавливая давление перед дросселем (5). При понижении давления питания шариковый клапан приоткрывается и давление перед дросселем повышается. Как бы не изменялось давление в камере Ж (0.2-1кг/см или на 19.6 - 98.1 КПа) перепад давления в камерах Ж и Е, а следовательно, и на дросселе всегда остается постоянным (0.2 кг/см2).
Давление за дросселем и на выходе зависит только от давления в камере Ж, определяемого положением заслонки (3)относительно сопла(4). В зависимости от соотношения давлений P1, P2 и P3 происходит перемещение блока мембран элемента сравнения. При увеличении суммы P1+ P2 –P3 блок мембран опустится вниз, заслонка (3) приблизится к соплу (4). При этом начнет увеличиваться давление в камере Ж, а следовательно и в камере Г. Это приведет к перемещению вниз мембран (9 и 10) усилительного устройства вместе с соплом и открыванию шарикового
клапана (12). Сжатый воздух из камеры А будет проходить в камеру Б, что вызовет увеличение давления в выходной линии блока и в камере З отрицательной обратной связи.
Под действием возрастающего давления в камере З блок мембран несколько поднимется, приоткроется сопло 4,давление в камерах Ж и Г снизится, шариковый клапан (12) прикроется, в системе установится равновесие и давление на выходе блока Pвых станет равным алгебраической сумме усилий от давлений P1, P2 , P3 и регулируемой пружины 2 (С).Если суммарное значение этих величин уменьшается, блок мембран начнет подниматься и указан-
ные действия произойдут в обратном порядке. При этом шариковый клапан 2 приоткроется, а сжатый воздух через внутренний канал в сопле (11)
частично будет выходить в атмосферу. В результате давление на вы ходе блока снизится и также примет значение, равное алгебраической сумме вводимых слагаемых.
Рис.13.2. Пример использования блока суммирования для регулирования уровня воды в паровом котле
В зависимости от схемы подключения блока могут быть выполнены различные математические операции (сложение, вычитание, усреднение, изменение знака сигнала, релейное действие).Основная допустимая погрешность (класс точности) не превышает 1%, а порог чувствительности составляет не более 0.05% от макси-мального значения сигнала, подаваемого на вход блока Pвх =1.4 кг/см2
3.Описание лабораторной установки.
Схема установки, предназначенной для выполнения простейших математических операций блоком суммирования БС-34А, а также для проверки прибора приведена на рис.13.3. Установка состоит из фильтра (5),редукторов (1,2,3,4),блока суммирования и манометров (6,7,8,9,10).Для проведения поверки необходимо сжатый воздух подать из сети через фильтр (5),где он очищается от пыли, влаги и масла в блок суммирования (камеры Л, К, И и А).
 |
Рис.13.3. Схема установки
Величина давления подаваемого воздуха регулируется с помощью игольчатых вентилей (редукторов) (1,2,3,4).При помощи редуктора (4) устанавливают давления питания равным 1.4 кг/см2 (измеряется прибором 6).
4.Методика проведения опыта.
Натяг пружины С производится винтом, расположенным вверху блока(12). Пружина позволяет установить определенное значение константы С1.
С этой целью на манометрах (7,8,9) устанавливают одинаковые давления (например 0.4 кг/см2).
При установке С1 = 0 результат сложения на манометре (10) должен быть равным 0.4 кг/см2,а при С = 0.3 - 0.7 кг/см2. После установки С1 = 0 производят установку различных комбинаций входных значений P1, P2 , P3 (10 значений) в пределах 0.2 - 0.8 кг/см2.
Эту же поверку производят при С1 = 0.3. Результаты замеров занести в табл.13.1.
