ДВУХПОЗИЦИОННОГО РЕГУЛЯТОРА ГИСТЕРЕЗИСНОГО ТИПА

ЦЕЛИ РАБОТЫ:

1. Изучение устройства и назначения прибора ОВЕН САУ-М6.

2. Изучение двухпозиционной САР уровня жидкости с определением ее динамических характеристик.

1. ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЯ ПРИБОРА ОВЕН САУ-М6

1.1. Устройство и принцип действия прибора.

Прибор ОВЕН САУ-М6 является трехканальным сигнализатором уровня жидкости (рис.5.1). На его основе путем коммутации выходных каналов можно создавать различные нелинейные САУ уровня.

Контроль уровня осуществляется при помощи 4-х электродного кондуктометрического датчика, три сигнальных электрода которого расположены в резервуаре на за заданных по условиям технологического процесса отметках (рис.2): уровень 1, уровень 2, уровень 3 - и подключаются к входам 1-3 прибора. Питание датчика уровня осуществляется переменным напряжением. При электропроводном баке вместо 4-го электрода используется корпус бака.

Защита датчиков от осаждения солей на электродах достигается благодаря питанию их переменным напряжением. Прибор содержит три независимых канала контроля, в состав каждого канала входят (рис.5.1):

Рисунок 5.1 – Функциональная схема трехканального сигнализатора уровня жидкости.

- вход для измерения сопротивления кондуктометрического датчика на переменном токе;

- регулятор чувствительности, позволяющий изменять чувствительность канала контроля уровня к электропроводности жидкости;

- пороговое устройство (ПУ), фиксирующее достижение рабочей жидкостью заданного уровня, а также формирующее сигналы управления выходным реле;

Рисунок 5.2 – Временная диаграмма работы выходных реле прибора.

- коммутатор для переключения канала в инверсный режим работы;

- пороговое устройство (ПУ), фиксирующее достижение рабочей жидкостью заданного уровня, а также формирующее сигналы управления выходным реле;

- коммутатор для переключения канала в инверсный режим работы;

- выходное реле для управления внешним оборудованием; срабатывание реле происходит при контакте соответствующего электрода с жидкостью.

На лицевой панели прибора расположены 4 светодиодных индикатора, сигнализируют постоянной засветкой о:

- СЕТЬ - наличии питания на приборе;

- УРОВЕНЬ 1 - затоплении электрода «Уровень 1»;

- УРОВЕНЬ 2 - затоплении электрода «Уровень 2»;

- УРОВЕНЬ 3 - затоплении электрода «Уровень 3».

На печатной плате под верхней крышкой прибора расположены (рис.5.3):

1). 3 регулятора чувствительности (джемперы) Х2, Х3 и Х4 для каналов, соответственно, «Уровень 1», «Уровень 2», «Уровень 3» (рис.3). Каждый регулятор имеет 4 ступени чувствительности и позволяет путем установки перемычки настроить канал на электропроводящие свойства жидкости;

2). 3 коммутатора Х5, Х6 и Х7, изменяющие режим работы выходных реле.

1.2. Схема внешних соединений (рис.5.4).

Рисунок 5.4 - Схема подключения датчиков.

1.3. Техническая характеристика прибора ОВЕН САУ-М6

2. ИЗУЧЕНИЕ ДВУХПОЗИЦИОННОЙ САР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ЕЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1. Описание лабораторного стенда.

Функциональная схема лабораторного стенда приведена на рис.5.5.

Электродами НУ и ВУ нижнего и верхнего уровней контролируется уровень в верхнем баке Б1. Электроды подключены к входам "Уровень 1" и "Уровень 2" прибора САУ-6М. Выходные реле каналов "Уровень 1" и "Уровень 2" имеют прямую настройку, а в схеме задействованы пара нормально-закрытых контактов Ур.1 и Ур.2.

При затоплении датчика верхнего уровня ВУ размыкаются оба контакта Ур.1 и Ур.2, катушка контактора К теряет питание и его контакты размыкаются. Двигатель АД насоса центробежного НЦ останавливается и приток g₁ становится нулевым. Через открытый кран SA вода самотеком стекает в бак Б2 с величиной стока g₂.

В момент осушения электрода НУ оказываются замкнутыми оба контакта Ур.1 и Ур.2, и насос включается в работу. Контакт Ур.1 шунтируется контактом К и, поэтому, при затоплении электрода НУ и последующего размыкания контакта Ур.1 контактор К остаются включенным.

Уровень повышается до момента затопления электрода ВУ. Процесс повторяется.

Величина гистерезиса δН равна расстоянию между концами электродов НУ и ВУ.

2.2. Описание стенда как САР уровня воды.

Структурная схема САР приведена на рис.5.6.

Дифференциальное уравнение бака, приток которого g₁ принимает значение 0 при неработающем насосе и g_НЦ при насосе работающем, а сток равен g₂ имеет вид

, (5.1)

где F – площадь зеркала воды в баке Б1.

Рисунок 5.6 – Структурная схема САР уровня в абсолютных сигналах.

Сток g₂ определяется выражением

(5.2)

Линеаризованное уравнение (1) имеет вид

, (5.3)

где по начальному условию Н₀ принят уровень

Передаточная функция объекта управления – бака – в отклонениях имеет вид

, (5.4)

где k – коэффициент передачи и T=k·F – постоянная времени бака.

На рисунке 5.7 приведена структурная схема САУ в отклонениях (5.4).

Рисунок 5.7 – Структурная схема САР уровня в сигналах отклонения.

2.3. Переходные процессы в САР уровня.

График переходного процесса для данной САР уровня представлен на рис.8.

При g₁=0 участок переходного процесса 0-1 описывается выражением

(5.5)

При g₁= g_НЦ участок переходного процесса 1-2 описывается выражением

(5.6)

Продолжительности участков переходного процесса:

. (5.7)

Рисунок 5.8 – Переходный процесс в САР уровня.

При известных параметрах k, g_НЦ и F могут быть рассчитаны переходный процесс, период автоколебаний, равный Т_АК=t₀₁+t₁₂, и установлено влияние производительности насоса g_НЦ, сечения S₂ сточного крана SA и длин электродов на показатели качества регулирования.

3. ПРОГРАММА САМОПОДГОТОВКИ, РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

3.1. Изучить материал пунктов 1 и 2.

3.2. Закрыть кран SA и включить установку в работу. При затоплении электрода НУ немедленно полностью открыть кран SA.

3.3. При открытом полностью кране SA снять показания, необходимые для построения графика переходного процесса в течение двух полных циклов автоколебаний. На втором цикле автоколебаний 0-1-2 (рис.8) измерить длительность интервалов времени t₀₁ и t₁₂..

3.4. По измеренным значениям времени t₀₁ и t₁₂, используя формулы (7) рассчитать сначала постоянную времени Т, а затем - k·g_НЦ=С.

3.5. При заданной площади F зеркала воды рассчитать значения k, g_НЦ, используя определение постоянной времени Т, приведенное в пояснении к выражению (4), и найденное в п.3.4 числовое значение параметра С.

3.6. Составить оцифрованное выражение передаточной функции бака.

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Все результаты, полученные в п.3.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1. Поясните структурную схему, принцип действия прибора САУ-6М и органы его настройки.

5.2. Поясните функциональную схему, принцип действия лабораторной установки.

5.3. Поясните структурные схемы САР в абсолютных и относительных сигналах.

5.4. Дайте пояснения по всем расчетам, проделанным в п.3.

Литература

1. Дворак Н.М., Савенко А.Е. Курс лекций по Автоматизации технологических и энергетических процессов для студентов специальностей 050702 "Электрические системы и комплексы транспортных средств". – Керчь, КМТИ, 2005. – 55с.

2. Емельянов А.И., Емельянов В.А Исполнительные устройства промышленных регуляторов. - М.: Машиностроение, 1975. - 224с.

3. Пономарев В.Ф. и др. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. - Калининград, КТИРПХ, 1971.- 173 с.

4. Пономарев В.Ф., Воеводина В.В. Расчет систем автоматического регулирования технологических объектов. - Калининград, КТИРПХ, 1972.- 301с.

5. Сердобинцев С.П. Автоматика и автоматизация производственных процессов в рыбной промышленности. - М.: Колос, 1994.- 335с.

6. Судовая автоматика / А.М.Прохоренков, Ю.Г.Татьянченко, В.С.Солодов - М.: Колос, 1992. - 448с.

7. Справочник по наладке автоматических устройств контроля и регулирования: в двух частях /В.А. Дубровный и др. - К.: Наукова думка, 1981.

8. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования / А.С.Клюев и др. - М.: Энергоатомиздат, 1989. – 400с.

Ó Дворак Василий Николаевич

Савенко Александр Евгеньевич

Голиков Сергей Павлович

Поиск по сайту: