Реферат: Автоматизация технологических процессов

--PAGE_BREAK--
При протекании жидкости по трубопроводу сужение потока начинается по диафрагме, а на некотором расстоянии после нее действием сил инерции сечение потока становится минимальным. Далее поток постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. Перед диафрагмой и после нее образуются зоны завихрения, на которые затрачивается часть энергии, вследствие чего наблюдается потеря давления.
Рассмотрим поток жидкости, проходящий через диафрагму. Выделим два сечения (рис.3): сечение 1-1, в котором отсутствует влияние сужающего устройства на характер потока и сечение II-II, в котором наблюдается сжатие струи.
Зависимость между расходом жидкости и перепадом давления можно установить, пользуясь уравнением Бернулли и уравнением неразрывности струи. Для двух сечений потока Iи II горизонтального трубопровода при условии, что трение отсутствует, уравнение имеющее следующий вид:
P11/P1 + V12/2 = P21/P2 + V22/2; P1V1S1 = P2V2S2
Плотность жидкости, проходящей через сужающее устройство, практически можно считать неизменным (Р1 = Р2 = Р), следовательно,
P11-P2=P/2(V22-V12) иV1S1 = V2S2
Наибольшее распространение в отрасли получила стандартная диафрагма.
Стандартная диафрагма может применятся для измерения расхода в трубопроводах диаметром более 50 мм при условии, что относительная площадь сужающего устройства лежит в интервале 0,05<=m<=0,7.
Сужающие устройства применяют в комплекте с дифференциальными манометрами. Их соединяют с помощью двух трубок, внутренние диаметры которых составляет не менее 8мм. Внутренний диаметр трубок, соединяющих кольцевые камеры или отдельные отверстия сужающего устройства с уравнительными или разделительными сосудами; должен быть не менее 12 мм.
<path o:connectlocs=«468,0;122,43195;0,21595»><path o:connectlocs=«6118,0;7135,41102;0,20715»><path o:connectlocs=«468,0;122,43195;0,21595»><path o:connectlocs=«6118,0;7135,41102;0,20715»><path o:connectlocs=«21573,1076;4066,21214;0,0»><path o:connectlocs=«21573,1076;4066,21214;0,0»><path o:connectlocs=«21573,1076;4066,21214;0,0»><path o:connectlocs=«21573,1076;4066,21214;0,0»><img width=«146» height=«239» src=«dopb5367.zip» v:shapes="_x0000_s1185 _x0000_s1186 _x0000_s1187 _x0000_s1188 _x0000_s1189 _x0000_s1190 _x0000_s1191 _x0000_s1192 _x0000_s1193 _x0000_s1194 _x0000_s1195 _x0000_s1196 _x0000_s1197 _x0000_s1198 _x0000_s1199 _x0000_s1200 _x0000_s1201 _x0000_s1202 _x0000_s1203 _x0000_s1204 _x0000_s1205 _x0000_s1206 _x0000_s1207 _x0000_s1208 _x0000_s1209 _x0000_s1210 _x0000_s1211 _x0000_s1212 _x0000_s1213 _x0000_s1214 _x0000_s1215 _x0000_s1216 _x0000_s1217 _x0000_s1218 _x0000_s1219 _x0000_s1220 _x0000_s1221 _x0000_s1222 _x0000_s1223 _x0000_s1224 _x0000_s1225 _x0000_s1226 _x0000_s1227 _x0000_s1228 _x0000_s1229 _x0000_s1230 _x0000_s1231 _x0000_s1232 _x0000_s1233 _x0000_s1234 _x0000_s1235 _x0000_s1236">Расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры). Принцип действия ротаметров лежит вертикальное перемещение чувствительного элемента (поплавка) под действием потока среды (рис.4). В этих приборах в следствии
изменения проходного сечения (расстояние
между поплавком и внутренней стенкой
конической трубки) разность давлений
на поплавок (перепад давлений) в момент
равновесия остается величиной постоянной.
Таким образом, положение поплавка относительно
 шкалы ротаметра является мерой расхода. При
вертикальном перемещении поплавка момент равновесия наступает тогда, когда силы, действующие на поплавок сверху вниз (сила тяжести Fm и сила от действия потока на верхнюю плоскость поплавка Fпв) и снизу вверх (сила действия потока на нижнюю часть поплавка Fпи и сила трения потока о поплавки Fтр), уравновешиваются, т.е. когда Fm+ Fпв = Fпи +Fтр, положение у поплавка соответствует определенная величина расхода. После выражения сил, действующих на поплавок, через физические параметры поплавка и среды, а также геометрические размеры поплавка и площадь сечения струя уравнения объемного расхода жидкости при определенном положении поплавка имеет вид:
Qo = aSk √ 2gVn(Pn-P)
<img width=«98» height=«2» src=«dopb5368.zip» v:shapes="_x0000_s1237">PSn
где Qо – объемный расход измеряемой среды, м3/с;
a – коэффициент расхода;
Sk – площадь сечения струи, образованного телом поплавка и внутренней стенкой конической трубки, м3;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
Pn – плотность материала, из которого изготовлен поплавок, кг/м3;
Vn – объем поплавка, м3;
Р – плотность измеряемой среды, кг, м3;
Sn – площадь сечения верхней части поплавка, м2.
Коэффициент расхода a зависит от конусности трубки, неравномерности в распределении скоростей в кольцевом сечении, потерь на местные сопротивления внутри прибора, геометрической формы и размеров поплавка и прочее.
Ротаметры изготавливают со стеклянными и металлическими трубками, последние снабжаются измерительными преобразователями сигналов и работают в комплекте с измерительными приборами.
Наибольшее распространение получили ротаметры для местного измерения расхода жидкости. Это стеклянная коническая трубка, зажатая между патрубками с фланцами. Патрубки соединены посредством стоек арматуры (тягами), которые являются ребрами жесткости. Внутри трубки имеется поплавок, перемещающейся под действием жидкости или газа потока. Поплавок плавно перемещается за счет вращательного движения и устанавливается в середине потока. Внутри нижнего патрубка имеется седло, на которое опускается поплавок при отсутствии расхода. Верхний патрубок имеет ограниченность хода. Шкала ротаметра наносится непосредственно на стеклянную трубку. Указателем расхода у таких ротаметров служит верхнее горизонтальная плоскость поплавка.
В технологических схемах пищевых производств широко используются трубопроводы, по которым подаются жидкости, газы, проводы и сборники. Трубопроводы и сборники являются весьма распространенными объектами регулирования при автоматизации пищевых производств.
На (рис.5) приведена АСР расход газа, жидкости или пара. Объектом регулирования здесь является   участок трубопровода между датчиком расхода 1а и регулирующим клапаном. Инерционность этого объекта очень мала, и его с точки зрения автоматизации можно считать усилительным звеном.
В целом динамическая характеристика будет определятся только динамическими свойствами датчика расхода и регулирующего органа. Возмущающим воздействием является интенсивность потока.
<img width=«294» height=«298» src=«dopb5369.zip» v:shapes="_x0000_s1238 _x0000_s1239 _x0000_s1240 _x0000_s1241 _x0000_s1242 _x0000_s1243 _x0000_s1244 _x0000_s1245 _x0000_s1246 _x0000_s1247 _x0000_s1248 _x0000_s1249 _x0000_s1250 _x0000_s1251 _x0000_s1252 _x0000_s1253 _x0000_s1254 _x0000_s1255 _x0000_s1256 _x0000_s1257 _x0000_s1258 _x0000_s1259 _x0000_s1260 _x0000_s1261 _x0000_s1262 _x0000_s1263 _x0000_s1264 _x0000_s1265 _x0000_s1266 _x0000_s1267 _x0000_s1268 _x0000_s1269 _x0000_s1270 _x0000_s1271 _x0000_s1272 _x0000_s1273 _x0000_s1274 _x0000_s1275 _x0000_s1276 _x0000_s1277">В АСР сигнал от датчика расхода 1а поступает на показывающий самопишущий регулятор. Регулирующее воздействие через панель дистанционного управления 1в изменяется посредством мембрального исполнительного механизма 1г положение регулирующего клапана. Байпасная панель 1в позволяет  переходить с автоматического управления на ручное и обратно. Применение пропорционально – интегрально закона регулирования обеспечивает астатический процесс регулирования, т.е. процесс без остаточного отклонения.
<img width=«306» height=«228» src=«dopb5370.zip» v:shapes="_x0000_s1278 _x0000_s1279 _x0000_s1280 _x0000_s1281 _x0000_s1282 _x0000_s1283 _x0000_s1284 _x0000_s1285 _x0000_s1286 _x0000_s1287 _x0000_s1288 _x0000_s1289 _x0000_s1290 _x0000_s1291 _x0000_s1292 _x0000_s1293 _x0000_s1294 _x0000_s1295 _x0000_s1296 _x0000_s1297 _x0000_s1298 _x0000_s1299 _x0000_s1300 _x0000_s1301 _x0000_s1302 _x0000_s1303 _x0000_s1304 _x0000_s1305 _x0000_s1306 _x0000_s1307 _x0000_s1308 _x0000_s1309 _x0000_s1310 _x0000_s1311 _x0000_s1312 _x0000_s1313 _x0000_s1314 _x0000_s1315 _x0000_s1316 _x0000_s1317 _x0000_s1318"> 

АСР расхода сыпучего продукта показана на (рис.6 ). Объектом регулирования является ленточный транспортер массоизмерительного датчика, движущегося с заданной скоростью. На транспортере в каждый момент времени должно находится заданное количество продуктов. Динамическая характеристика объекта регулирующего органа в бункере продукта – показания массоизмерительного датчика и описывается в общем случае интегрирующем звеном с чистым запаздыванием. Возмущающим воздействием является изменение расхода продукта, поступающего на ленту из бункера.
В соответствии со схемой регулирования массоизмерительный датчик 1а ленточного транспортера передает сигнал на показывающий и самопишущий регулятор 1б. Регулирующие воздействие через байпасную панель дистанционного управления 1в передается на исполнительный механизм 1г, который изменяет степень открытия регулирующего органа подачи продукта из бункера на транспортер. Изобарный закон регулирования обеспечивает устойчивое регулирование объекта без статической ошибки.
При реализации многих технологических процессов пищевых производств является соотношение расходов материалов или продуктов. При этом характеристики объектов регулирования аналогичны рассмотренным ранее объе