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水箱液位控制系統(tǒng)設計(編輯修改稿)

2025-01-09 00:49 本頁面
 

【文章內容簡介】 為一階過程的時間常數, RCT? ,具有時間量綱; K 為一階過程的放大系數,具有放大倍數的量綱; )(ty 為一 階過程的輸出變量; )(tx 為一階過程的輸入變量; R 為阻力系數, R =液位的變化量 / 出料 流量的變化量; C 為容量系數, C =儲存的物料 變化 量 / 液位 的變化 量 。 當被控變量的 檢測地點與產生擾動的地點之間由一段物料傳輸距離時,就會出現滯后。在控制過程中,若進料閥安裝在與水箱 進料口有一段距離,則當進料閥開度變化 而引起進料流量變化后,液體需要經過一段傳輸時間 0? 才能流入水箱,使液位發(fā)生變化 并被檢測出來。顯然液體流經這段距離所需時間 0? 完 9 全是傳輸滯后造成的 。純滯后一階過程的微風方程為: )()()( 0??????? txKtydt tydT 具有純滯后的一階過程的特性與放大系數 K 、時間常數 T 和純滯后時間 0?有關 綜上所述,水箱液位控制系統(tǒng) 是一個一階自衡過程,其特性可用放大系數K 、時間常數 T 和純滯后時間 0? 這三個特性參數來全面表征。 3 水箱液位控制系統(tǒng)的組成 本設計研究的 水箱液位控制 系統(tǒng)是簡單控制系統(tǒng),是使用的族普遍的、結構最簡單的一種過程控制系統(tǒng) 。所謂的簡單控制系統(tǒng) ,通常是指一個被控對象、一個檢測變送單元(檢測 元件及變送器 ) 、一個控制器和一個執(zhí)行器(控制閥)所組成的 單閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)。 3. 1 被控制變量的選擇 被控變量的選擇是控制系統(tǒng)的核心問題, 被控變量選擇的正確與否是決定控制系統(tǒng)有無價值的關鍵。對于任何一個控制系統(tǒng),總是希望其能夠在穩(wěn)定生產操作、增加產品產量 、保證生產安全及改善勞動條件等方面發(fā)揮作用,如果被控變量學則不當 ,配備再好的自動化儀表,使用在復雜、先進的控制規(guī)律也無用的,都不能達到預期的控制效果。 對于水箱液位控制系統(tǒng),其被控變量是顯而易見的,液位就是其被控變量 ,是直接參數控制。 3. 2 執(zhí)行器的選擇 執(zhí)行器在控制系統(tǒng)中起著極其重要的作用??刂葡到y(tǒng)的控制性能 指標與執(zhí)行器的性能和正確選用有著十分密切的關系。執(zhí)行器接受控制其輸出 的控制信號 ,實 現對操縱變量的改變,從而使被控變量向設定值靠攏。執(zhí)行器位于控制回路的最總端,因此又稱為最終元件。 本設計所使用的執(zhí)行器為控制閥,也稱調節(jié)閥。 控制閥發(fā)裝現場,通常在高溫、高壓、高粘度、強腐蝕、易滲透、易結晶、易燃易爆、劇毒等場合下工作。 如果選擇不當或維修不妥,就會使整個系統(tǒng)無法正常運作。經驗表明,控 10 制系統(tǒng)不能正常運行的原因,多數發(fā)生在控制閥上。對于系統(tǒng)控制閥的選擇很重要。 控制閥接受控制器輸出的控制信號,通過改變閥的開度來達到控制流量的目的??刂崎y有執(zhí)行機構和調節(jié)機構兩部分組成。 執(zhí)行機構是根據可能稚氣的控制信 號產生推力或位移的裝置,調節(jié)機構是根據執(zhí)行機構的輸出信號去改變能量或物料輸送量的裝置。 控制閥按其能源形式可分為氣動、電動、液動三大類。液動控制閥推力最大,但比較笨重,目前已經極少使用。電動控制閥的能源取用方便,信號傳遞迅速,但結構復雜、防爆性能差。氣動控制閥采用壓縮空氣作為能源,其特點是簡單、動作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較大、維修方便、防火防爆 而且價格較低,因此得到廣泛應用。氣動控制閥可以方便的與電動儀表配套使用,即使是采用電動儀表或計算機控制時,只要經過電 — 氣轉換閥門定位器將電信號轉換為 20— 100kPa 的 標準氣壓信號仍可采用氣動控制閥。 調節(jié)閥基型產品即普通產品按基型結構特征分為幾大類產品,它們是:直通單座閥、直通雙座閥、套筒閥、角形閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥、偏心旋轉閥,其中前 6 種為直行程調節(jié)閥,后 3 種為角行程調節(jié)閥, 選擇購買控制閥時, 必須首先弄清楚基型產品的特點、使用注意事項、各類變型產品、改進產品。 ( 1)直通單座調節(jié)閥 該閥具有泄漏小、許用壓差小、流路復雜、結構簡單的特點,適用于泄漏要求嚴、工作壓差小的干凈介質場合,但小規(guī)格的閥(如 DN1 25)亦可用于壓差較大的場合,是應用最廣泛的閥之 一。 ( 2)直通雙座調節(jié)閥 與單座閥相反,具有泄漏大、許用壓差大的特點,適用于泄漏要求不嚴、工作壓差大的干凈介質場合,是應用最為廣泛的閥之一。 ( 3)套筒閥 11 套筒閥具有單密封、雙密封兩種結構,前者相當于單座閥,后者相當于雙座閥,適用于雙座閥場合,除此之外,套筒閥還具有穩(wěn)定性好、裝卸方便的特點,但價格比單雙座閥貴 50%~200%,還需要專門的纏繞密封墊。是僅次于單、雙座閥應用較為廣泛的閥。 ( 4)角形閥 節(jié)流型式相當于單座閥,但閥體流路簡單,適用于泄漏要求小、壓差不大的不干凈介質場合以及要求直角配管的場合。 ( 5)三通閥 具有 3 個通道,可代替兩個直通單座閥用于分流和合流及兩相流溫度差成≤150℃ 的場合,當 DN80mm,儀表工程應用的設計工作。 ( 6)隔膜閥 隔膜閥流路簡單,隔膜具有一定的耐蝕性能,適用于不干凈介質和弱腐蝕性介質的兩位切斷場合。 ( 7)蝶閥 相當于取一段直管來做閥體,且閥體又相當于閥座,自潔性能好、體積小、重量輕,適用于不干凈介質和大口徑、大流量、低壓差的場合。當 DN300mm時,通常采用蝶閥。 ( 8)球閥 “O 形球閥全開時為無阻調節(jié),自潔性能最佳,適用于特別不干凈、含纖維介質的兩位切斷場合 。 “V 形球閥具有近似等百分比的調節(jié)特性,適用于不干凈、含纖維介質可調比較大的調節(jié)場合。球閥價格較貴。 ( 9)偏心旋轉閥 12 該閥介于蝶閥和球閥之間,自潔性能好,調節(jié)性能好,亦可切斷,適用于不干凈介質和泄漏要求小的調節(jié)場合,但該閥價格較貴。 2 選型注意事項 3 閥體材料選擇 4 閥體耐壓等級、使用溫度和耐腐蝕性能等方面不低于工藝連接管道的要求,并應優(yōu)先選用制造廠定型產品,遇有水蒸汽或含水較差的濕氣體和易燃易爆介質,或當壞境溫度低于 30℃ 時,不宜選用鑄鐵閥。 選型注意事項 5 閥內件材質選擇 6 ( 1)非腐蝕性介 質一般選用 1Cr18Ni9Ti 或其它不銹鋼。 ( 2)在汽蝕、沖蝕較為嚴重的情況下,以及在介質溫度與壓差構成的直角坐標中。溫度為 300℃ ,壓差為 的兩點連線以外的區(qū)域,應選用耐磨材料,如鉆基合金或表面堆焊史泰萊合金。 ( 3)要求泄漏很小時,應選用軟密封,如四氟、橡膠。 7 耐蝕材料選擇 ( 1)對腐蝕性介質,應根據介質的種類、濃度、溫度、壓力的不同,選擇合適的耐腐蝕材料,同時,還要考慮閥的經濟性。 ( 2)選擇襯里材料(橡膠、塑料)時,工作介質的溫度、壓力、濃度都必須滿足該材料的使用范圍, 并考慮閥動作時對它的物理和機械破壞。 ( 3)真空閥不宜選用閥體內襯橡膠、塑料結構。 ( 4)水處理系統(tǒng)的兩位切斷閥不宜選用襯橡膠材料,如襯膠蝶閥、隔膜閥。 高低溫材料選擇 8 ( 1) 200~60℃ 時,選用銅或 1Cr18Ni9Ti; ( 2) 450~+600℃ ,選用含鈦鉬不銹鋼。 其它注意事項 9 在滿足使用的必要功能前提下,所選閥應盡量簡單、可靠價廉、壽命長、維修方便,備件有來源。需考慮的主要因素如下: 13 10 ( 1)最基本的條件是應該滿足工藝的壓力、流量、溫度的要求。 ( 2)閥的密 封性、可靠性、經濟性。 ( 3)閥的工作壓差小于閥的許用壓差。 ( 4)對通過閥內不潔介質,易結垢介質,強腐蝕介質的考慮。 ( 5)對閥動作速度,閥流量特性,作用方式,流向的考慮。 ( 6)對執(zhí)行機構形式、輸出力、剛度及彈簧范圍的考慮。 ( 7)對附件及其成套性及特殊閥之特殊性能及要求的考慮。 安裝注意事項 11 ( 1)宜垂直、正立安裝在水平管道上,公稱通徑 DN50mm 的調節(jié)閥,其閥 前后管道上最好有永久性支架。 ( 2)調節(jié)閥配管應組合緊湊,上、下部分應留有足夠的空間,必要 時應設置平臺,便于操作、維修和排液,配管通徑盡量與閥通徑一致。連接形式應符合制造廠產品說明書的規(guī)定。 ( 3)調節(jié)閥用于高粘度、易結晶、易汽化以及低溫流體時,應采取保溫和防凍措施。使用環(huán)境溫度一般不高于 60℃ ,不低于 30℃ ,未安裝閥門定位器的調節(jié)閥,當閥安裝在有振動場合時,應考慮防振措施。 ( 4)未安裝閥門定位器的調節(jié)閥,膜頭上最好安裝指示控制信號的小型壓力表。 ( 5)安裝前應先對閥檢查校驗,并
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