Регулирование уровня.
Уровень является косвенным показателем гидродинамического равновесия в аппарате. Постоянство уровня свидетельствует о соблюдении материального баланса, когда приток жидкости равен стоку, и скорость изменения уровня равна нулю.
В общем случае изменение уровня описывается уравнением вида
S dLdt = Gвх −Gвых ± Gоб ,
где S – площадь горизонтального (свободного) сечения аппарата; Gвх,Gвых – расходы жидкости на входе в аппарат
и выходе из него; Gоб – количество жидкости, образующейся (или расходуемой) в аппарате в единицу времени.
В зависимости от требуемой точности поддержания уровня применяют один из сле-
дующих двух способов регулирования: | |||||||||||
1. | позиционное регулирование, | LC | |||||||||
при котором уровень в аппара- | 4 | ||||||||||
те поддерживается в заданных, | 5 | ||||||||||
достаточно широких пределах: | 6 | ||||||||||
3 | |||||||||||
Lв ≤ L ≤ Lн. Такие системы ре- | |||||||||||
2 | |||||||||||
LE | |||||||||||
гулирования устанавливают на | |||||||||||
сборниках жидкости или про- | 1 | ||||||||||
межуточных емкостях (рис. | |||||||||||
Рис. 3.4.Схема позиционного регулирования уров- | |||||||||||
3.4). При достижении предель- | |||||||||||
ного значения уровня происхо- | ня: | ||||||||||
дит автоматическое переклю- | 1 –насос; 2 –аппарат; 3 –сигнализатор уровня; 4 –регулятор | ||||||||||
уровня; 5,6 – регулирующие клапаны. | |||||||||||
чение потока на запасную емкость; | |||||||||||
2. | непрерывное регулирование, при котором обеспечивается стабилизация уровня на за- | ||||||||||
данном значении, т. е. L = L0. | |||||||||||
Особенно высокие требования предъявляются к точности регулирования уровня в теп-лообменных аппаратах, в которых уровень жидкости существенно влияет на тепловые про-цессы. Например, в паровых теплообменниках уровень конденсата определяет фактическую поверхность теплообмена. В таких АСР для регулирования уровня без статической погрешно-сти применяют ПИ–регуляторы. П–регуляторы используют лишь в тех случаях, когда не тре-буется высокое качество регулирования и возмущения в системе не имеют постоянной со-ставляющей, которая может привести к накоплению статической погрешности.
При отсутствии фазовых превращений в аппарате уровень в нем регулируют одним из трех способов:
1. изменением расхода жидкости на входе в аппарат (регулирование «на притоке», рис. 3.5, а);
2. изменением расхода жидкости на выходе из аппарата (регулирование «на стоке», рис. 3.5, б);
FE | ||||||
2 | 3 | |||||
LC | ||||||
1 | 1 | 1 | ||||
LC | LC | |||||
5 | 4 | |||||
2 | FEC | FE | ||||
а | б | в | 2 |
Рис. 3.5.Схемы непрерывного регулирования уровня:
а –регулирование«на притоке»; б –регулирование«на стоке», в –каскадная АСР(1 –регулятор уровня, 2 –регули-рующий клапан, 3, 4 – измерители расхода, 5 – регулятор соотношения).
3. регулированием соотношения расходов жидкости на | Пар | ||||||
входе в аппарат и выходе из него с коррекцией по | 2 | ||||||
LC | |||||||
уровню (каскадная АСР, рис. 3.5, в); отключение кор- | 3 | ||||||
ректирующего контура может привести к накоплению | Греющий пар | ||||||
ошибки при регулировании уровня, так как вследст- | |||||||
вие неизбежных погрешностей в настройке регулято- | 1 | ||||||
ра соотношения расходы жидкости на входе и выходе | Жидкость | ||||||
аппарата не будут точно равны друг другу, и вследст- | Рис. 3.6.Схема регулирова- | ||||||
вие интегрирующих свойств объекта, уровень в аппа- | ния уровня в испарителе: | ||||||
1 –испаритель; 2 –регулятор уров- | |||||||
рате будет непрерывно нарастать (или убывать). | ня, 3 – регулирующий клапан. |
В случае, когда гидродинамические процессы в аппарате сопровождаются фазовыми превращениями, можно регулировать уровень изменением подачи теплоносителя (или хлада-гента). В таких аппаратах уровень взаимосвязан с другими параметрами (например, давлени-
Зернистый | Зернистый | ем), поэтому выбор способа регулиро- | ||||||||||||||
материал | материал | вания уровня в каждом конкретном слу- | ||||||||||||||
чае должен выполняться с учетом ос- | ||||||||||||||||
1 | 1 | тальных контуров регулирования. | ||||||||||||||
2 | Особое место в системах регули- | |||||||||||||||
рования уровня занимают АСР уровня в | ||||||||||||||||
LC | LC | |||||||||||||||
аппаратах с кипящим (псевдосжижен- | ||||||||||||||||
а | 3 | б | 3 | ным) слоем зернистого материала (рис. | ||||||||||||
3.7). Устойчивое поддержание уровня | ||||||||||||||||
Газ | Газ | |||||||||||||||
Рис. 3.7.Регулирование уровня кипящегослоя: | кипящего слоя возможно в достаточно | |||||||||||||||
а –отводом зернистого материала, б –изменением расхода | узких пределах соотношения расхода | |||||||||||||||
газа (1 – аппарат с кипящим слоем, 2 – регулятор уровня, 3 – | газа и массы слоя. При значительных | |||||||||||||||
регулирующий орган). |
колебаниях расхода газа (или расхода зернистого материала) наступает режим уноса слоя или его оседания. Поэтому к точности регулирования уровня кипящего слоя предъявляют особо высокие требования. В качестве регулирующих воздействий используют расход зернистого материала на входе или выходе аппарата (рис. 3.7, а) или расход газа на ожижение слоя (рис. 3.7, б).
Дата добавления: 2015-11-06; просмотров: 1404;