Иллюстрированное объяснение принципов регулирования по этапам и применения такого регулирования

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано yunrun 18.06.2020 в 15:58. Разделение потока используется довольно часто в производстве нефтехимической продукции. Компания Changhui Instruments в данной статье рассматривает принципы работы систем разделения потока, а также их применение, что помогает специалистам по оборудованию создавать и эффективно использовать такие системы. Регулирование по этапам yunrun.com.cn/tech/2611.html – это простая система обратной связи. Как правило, выходной сигнал регулятора управляет лишь одним исполнительным механизмом или регулирующим клапаном, как показано на рисунке 1. http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111756353175.png Рисунок 1. Блок-схема системы управления с одним контуром. http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111613141692.png Рисунок 2. Схема, иллюстрирующая работу регулирующего клапана. Если выход сигнала от регулятора подается одновременно на два управляющих клапана, то можно создать систему управления с несколькими контурами, как показано на рисунках 3 и 4. Эти два клапана используются параллельно; оба являются клапанами, открывающимися под действием давления газа. Два клапана в разных диапазонах управляющих сигналов проходят полный ход от полного открытия до полного закрытия. http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111627181650.png Рисунок 3. Блок-схема системы управления с разделением потока. http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111629546169.png Рисунок 4. Характеристики работы системы управления с разделением потока. Поскольку пневматические регулирующие клапаны могут работать в режиме открытия и закрытия под действием давления воздуха, существует четыре возможных комбинации характеристик для двух клапанов. Как показано на рисунках 5–8. На рисунках 5 и 6 показано движение клапанов в одном направлении, а на рисунках 7 и 8 — движение двух клапанов в противоположных направлениях. Хотя регулирование по этапам может осуществляться с использованием двух и более клапанов, обычно применяется регулирование с использованием двух клапанов. http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111643377379.png http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111645371246.png Рисунок 5 Рисунок 6 http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111648000331.png http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111649004943.png Рисунок 7 Рисунок 8 Применение контроля с разделением диапазона 1. Повышение коэффициента регулировки клапана. Если регулирующий клапан может контролировать минимальный расход Qmin и максимальный расход Qmax, то коэффициент регулирования или диапазон регулирования определяется как R = Qmax/Qmin. У большинства отечественных клапанов этот коэффициент составляет 30. Однако в некоторых случаях этого недостаточно; необходимо повысить коэффициент регулирования для обеспечения возможности регулирования при значительных изменениях нагрузки и улучшения качества управления. Для этого можно использовать контроль с разделением диапазона. http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111643377379.png В качестве примера рассмотрим клапан с электропневматическим управлением, показанный на изображении выше. Пусть максимальный контролируемый расход составляет 200, а R = 30; тогда минимальный контролируемый расход будет равен 200/30 = 6,67. После внедрения контроля по этапам оба клапана работают в разных диапазонах управляющих сигналов. Что касается всей системы, состоящей из этих двух клапанов, соединенных параллельно и выполняющих функцию регулирования расхода: можно контролировать минимальный расход Q′min = Qmin = 6,67 ； Можно контролировать максимальный расход Q′max=2×Qmin=400. Тогда коэффициент регулировки R′ = Q′max/Q′min = 400/6,67 = 60. Таким образом, коэффициент регулировки удвоился. 2. Периодическое использование различных способов работы. В процессе промышленного производства иногда необходимо применять разные методы управления, как показано на примерах на рисунках 9–10. http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111712531944.png http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111722140027.png Рисунок 9. Схема поэтапного управления нитрогенной герметизацией резервуаров (клапан A — закрытие под давлением газа, клапан B — открытие под давлением газа). Рисунок 10. График характеристик поэтапного управления нитрогенной герметизацией. Под герметизацией под давлением нитрогена подразумевается необходимость заполнения верхней части резервуаров с нефтью нитрогеном с целью изоляции нефти от кислорода в воздухе. Верхняя часть резервуара заполнена азотом, что обеспечивает небольшое положительное давление. По мере изменения уровня жидкости меняется давление в верхней части. ◆При повышении уровня жидкости давление увеличивается. При снижении уровня жидкости давление снижается. Ни слишком большое, ни слишком малое изменение давления в резервуарах для хранения нефти под давлением не допускается. ◆Процесс регулирования под действием азота: при повышении уровня жидкости закрывается клапан B, а клапан A открывается для вытеснения азота и поддержания постоянного давления. ◆ При снижении уровня жидкости открывается клапан B, а клапан A закрывается для добавления азота с целью поддержания постоянного давления. ◆ Когда уровень жидкости колеблется в небольших пределах, давление также колеблется в небольших пределах; в этом случае система управления не вмешивается, то есть не добавляет и не вытесняет азот. Это состояние называется зоной безопасности. Это позволяет избежать частого открывания и закрывания клапанов и сохранять стабильность системы. 3. Удовлетворение потребностей на разных этапах производственного процесса. В случае экзотермических химических реакций на начальном этапе необходимо нагревать реагенты для запуска процесса реакции ； Поскольку речь идет о экзотермической реакции, тепло в реакторе непрерывно накапливается, поэтому количество тепла, необходимого для компенсации, постепенно снижается. Когда количество выделяемого тепла превышает количество тепла, требуемое для процесса реакции, уже невозможно добавлять дополнительное тепло; вместо этого необходимо охлаждать реактор, чтобы устранить избыточное тепло, образующееся в процессе реакции. Для таких процессов можно применить контроль с разделением на этапы, показанный на рисунках 11–12. http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111740500933.png http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111741591468.png Рисунок 11. Система контроля температуры в межвременном реакторе. Рисунок 12. График характеристик системы контроля температуры в межвременном реакторе. http://yunrun.com.cn/upload/201907/11/201907111749274616.png Рисунок 13. Блок-схема системы контроля температуры в межвременном реакторе. Примечание: В системе контроля температуры в межвременном реакторе регулятор выполняет функцию обратной связи ； Клапан A: закрытие под давлением газа ； Клапан B: открытие при подаче воздуха ； Объект 1: Обратная реакция ； Объект 2: Положительное действие. Система управления температурой в интермиттирующем реакторе представляет собой систему обратной связи при работе любого клапана. Исходя из трех приведенных примеров регулирования с разделением на этапы и соответствующих схем систем, можно предположить, что у всех уже есть базовое понимание принципов регулирования с разделением на этапы и таких систем. Рекомендуется также ознакомиться со статьей «Не умеешь вычислять и определять точки разделения — не говори, что понимаешь принципы регулирования с разделением на этапы»