КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Принципы регулирования давления и расхода
Регулирование давления и расхода Цели регулирования: - обеспечение заданных значений давления и расхода в технологическом оборудовании; - повышение точности регулирования технологических параметров, зависящих от давления и расхода (например, углеродного потенциала при цементации); - рациональное использование ресурсов; - обеспечение безопасной работы оборудования. В основе регулирования лежит эффект Джозефа-Томсона, который состоит в следующем. При протекании расхода Q газа или жидкости через элемент трубопровода с проходным сечением S на этом элементе происходит падение давления ∆ p. Для массового расхода Q м можно записать: Q м = αε · S ·, где α, ε – коэффициенты, учитывающие сужение и сжатие струи; ρ – плотность протекающего газа или жидкости. Обозначим C = αε ·, тогда Q = C · S ·; D p = . Давление и расход взаимосвязаны. Может показаться, что для регулирования давления p можно использовать изменение расхода Q и, наоборот, для регулирования расхода Q можно использовать изменение давления p. Однако и давление p, и расход Q являются независимыми технологическими параметрами, значения которых задаются технологическим режимом обработки. Поэтому для их регулирования используют изменение проходных сечений S элементов трубопровода. Регулирование давления 1 - регулируемый участок – объем технологического оборудования, где требуется поддержание регулируемого давления p рег; p вх, p вых - давление на входе и выходе регулируемого участка; Q вх и Q вых - входной и выходной расход технологической среды; Q у - убыль технологической среды; S вх, S вых – проходное сечение входной и выходной магистрали; Для приведенной схемы можно записать ряд соотношений, которые указывают на возможные методы управления давлением p рег.
1. Баланс расходов (аналог 1-го закона Кирхгофа). Q вх = Q вых+ Q у. Здесь Q у = Q пот+ Q погл, где Q пот – количество среды, которое безвозвратно теряется при проведении технологического процесса; Q погл – количество среды, которое поглощается поверхностью обрабатываемых деталей (например, при ХТО). 2. Распределение давлений (аналог 2-го закона Кирхгофа). p рег = p вх–D p вх = ; p рег = p вых+D p вых = . 1-й метод. Давление в технологическом оборудовании p рег зависит от расхода, однако, изменение расхода для управления давлением используют крайне редко, т.к. расход технологической среды Q вх обычно является независимым технологическим параметром и задается в соответствии с технологической картой обработки. 2-й метод. Для регулирования давления p рег можно использовать изменение проходного сечения входной S вх, или выходной S вых магистрали. Для этого в магистраль устанавливают регулирующий орган – дросселирующий элемент с переменным сечением. Возможны два способа регулирования давления: путем изменения проходного сечения на входе и на выходе регулируемого участка. Рассмотрим две схемы регулирования давления и сравним их. Регулирование на входеРегулирование на выходе 1 – регулируемый участок; 2 – датчик давления; 3 – регулятор с электрическим или пневматическим выходным сигналом; 4 – электро- или пневмопривод; 5 – регулирующий орган – дросселирующий элемент; p зад - заданное значение давления. Канал потерь условно не показан. Для обеспечения управления давлением регулируемый участок 1 технологического оборудования оснащают датчиком давления 2 и регулятором 3 с электрическим или пневматическим выходным сигналом. Выходной сигнал регулятора 3 воздействует на электро- или пневмопривод 4 регулирующего органа 5.
Система регулирования работает следующим образом. С датчика давления 2 в регулятор 3 поступает сигнал, соответствующий текущему значению давления p рег. На второй вход регулятора 3 поступает сигнал p зад, соответствующий заданному значению давления в регулируемом участке. Регулятор 3 обеспечивает работу привода 4 таким образом, чтобы проходное сечение регулирующего органа 5 увеличивалось или уменьшалось в соответствии с отклонением текущего значения давления от заданного. Качество работы рассматриваемых систем регулирования зависит от величины возмущающих воздействий – колебаний δp давления p вх на входе в регулируемый участок и колебаний δQ входного расхода технологической среды Q вх. Проведем анализ влияния возмущающих воздействий на качество управления. 1. Для входных давления p вх и расхода Q вх можно записать: p вх = ± δp; Q вх = ± δQ, где и - средние значения входного давления и расхода. 2. Выходной расход Q вых технологической среды с учетом баланса расходов составит: Q вых = (± δQ) – Q у. Количество Q у технологической среды, теряемое при проведении процесса, обычно не подвержено резким колебаниям. Поэтому можно утверждать, что мгновенное значение выходного расхода Q вых будет отклоняться от среднего значения , так же как и входной расход: Q вых = ± δQ. 3. Выходное давление p вых в большинстве технологических установок имеет практически постоянное значение: p вых ≈ const. В вакуумном оборудовании (например, установках ионно-плазменного азотирования или цементации) p вых равно рабочему давлению на входе в вакуумный насос. Рабочее давление для форвакуумных насосов составляет от 5·10-2 до 3 Па, т.е. p вых» 0. В оборудовании, работающем при избыточном давлении (например, агрегаты газовой ХТО), p вых обычно равно атмосферному давлению p атм. Для регулирования на входе можно записать: p рег =. Для регулирования на выходе получим: p рег =. Регулирование на выходе предпочтительнее, т.к. p рег зависит от меньшего числа возмущающих воздействий. Это дает возможность достичь более стабильного значения регулируемого давления. Схему регулирования на входе применяют в том случае, если выходной расход имеет распределенный характер и в выходной магистрали невозможно установить регулирующий орган.
Для повышения качества управления давлением необходимо уменьшать возмущающие воздействия. Для этого используют дополнительные устройства – регуляторы-стабилизаторы входного давления p вх и регуляторы-стабилизаторы расхода Q вх.
Дата добавления: 2014-01-14; Просмотров: 7578; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |