Лабораторная работа СУХТП. уровень жидкости. Отчет по лабораторной работе 4 Изучение показателей качества работы системы
![]()
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Кафедра Оборудование и автоматизация химических производств Отчет по лабораторной работе №4 Изучение показателей качества работы системы двухпозиционного регулирования уровня в емкостях
Пермь 2022 ` Цели работы: 1. Ознакомиться с устройством и принципом действия гидростатического уровнемера и методикой определения уровня этим уровнемером. 2. Изучить принцип действия лабораторной установки. 3. Исследовать параметры автоколебаний в системе с двухпозиционным регулированием уровня в емкостях. Описание лабораторной установки. Функциональная схема лабораторного стенда автоматизированной системы управления уровнем представлена на рис. 1. ![]() Рис. 1. Функциональная схема лабораторного стенда автоматизированной системы управления уровнем жидкости Лабораторный стенд представляет собой систему из двух резервуаров Е-1 и Е-2. В резервуаре Е-2 находится жидкость, которая перекачивается насосом Н-1 по линии №-2 в резервуар Е-1. Из резервуара Е-1 жидкость самотеком может стекать в резервуар Е-2 по линии №-1, в которой установлен шаровой кран НУ1. Резервуар Е-1 является объектом управления. В роли регулируемой величины у выступает уровень в резервуаре Е-1. На лицевой панели стенда (на щите) расположен измеритель-регулятор ИРТ5920 (поз. 1-2), выполняющий функцию регулирования и индикации текущего значения уровня. В автоматическом режиме работы на основном дисплее регулятора ИРТ5920 отображается текущее значение регулируемого параметра у (текущее значение уровня в Е-1), на дополнительном — величина задания и. Также значение регулируемой величины регистрируется и отображается на первом канале регистратора РМТФУТ, (поз. 1-3). Регулирование уровня реализуется посредством включения и выключения насоса Н-1, являющегося в данной системе исполнительным устройством. Обратная связь в системе реализована при помощи гидростатического уровнемера-преобразователя РЕВег Возетоши 3051 (рис. 5,4), который установлен по месту и выполняет функцию измерения текущего значения уровня и передачу данного сигнала в регулятор ИРТ5920. В датчиках используется сенсорный модуль на базе емкостной ячейки (см. рис. 5, б, в). Мембраны 4, воспринимающие лавление измеряемой среды, расположены в одной горизонтальной плоскости, поэтому ячейка получила название копланарной. Давление из положительной и отрицательной камер датчика передается через разделительные мембраны 4 и заполняющую жидкость 5 на измерительную мембрану 3, расположенную между пластинами конденсатора 2. Рабочие камеры датчика, образованные пластинами конденсатора, размещены в специальной капсульной защите. Под воздействием измеряемого давления измерительная мембрана 3 прогибается, в результате чего изменяется электрическая емкость ячеек, вследствие чего генерируется электрический сигнал, который затем преобразуется в цифровой и передается на микроконтроллер 6. Выходной блок электронной платы микроконтроллера преобразует сигналы измерительной информации в стандартный аналоговый то- ковый выходной сигнал 4—20 мА. ![]() Рис. 2. Датчик уровня Fisher Rosemount 3051: а - внешний вид датчика; б,в - конструкчия емкостной ячейки В данном лабораторном стенде положительная камера датчика подсоединена к резервуару Е-1 через гидрозатвор, представляющий собой изогнутую трубку, колено которой находится ниже, чем резервуар Е-1, как показано на рис. 6. Таким образом, в колене гидрозатвора постоянно находится жидкость, исключающая проникновение воздуха в камеру лагчика. Нахождение воздуха в камере датчика может вызвать погрешность измерения, так как газ — более сжимаемая среда, чем жидкость. При монтаже латчика воздух стравливают при помощи специальных игольчатых (дренажных) клапанов ![]() Рис. 3. Схема подключения датчика Fisher Rosemount 3051 к открытому резервуару Отрицательная камера датчика открыта, таким образом, в ней присутствует атмосферное давление. Регулятор ИРТ5920 реализует двухпозиционное регулирование уровня. Это предполагает, что управляющее воздействие может быть только двух видов — включение насоса (и = 1) и выключение насоса (0). Когда текущее значение уровня у меньше заданного и, регулятор подает на исполнительный механизм управляющее воздействие, т.е. происходит включение насоса Н-1. На рис. 4 оно происходит в точке а (момент подачи задания). Когда текущее значение уровня достигает заланного (у = и), регулятор выключает насос. Однако по инерционности (связанной с немоментальным остановом лопаток насоса) и с учетом запаздывания (сказывается относительно. Большая длина трубопроводов) уровень в резервуаре Е-1 продолжает некоторое время увеличиваться (налив превышает слив), затем достиет максимального значения (налив равен сливу) и начинает убывать (жидкость стекает самотеком в резервуар Е-2 по линии №-1). ![]() Рис. 4. Динамическая характеристика работы САР уровня жидкости Когда текущее значение уровня вновь становится меньше заданного (у < и), регулятор вырабатывает управляющее воздействие и-1 на включение насоса (точка с) и тд. На рис. 3 моментам включения насоса соответствуют точки а.. Таким образом реализуется двухпозиционное регулирование уров- ня жидкости в емкости Е-1. Расчетно-графическая часть Вычисляем абсолютную погрешность, используя полученные данные, по формуле 1.
где ![]() ![]() Пример расчёта: ![]() Вычисляем относительную погрешность по формуле 2:
Пример расчёта: ![]() Вычислим относительную приведённую погрешность по формуле 3:
где ![]() Пример расчёта: ![]() По полученным в ходе расчёта данным строим графики зависимостей ∆ = ƒ ( ![]() ![]() ![]() ![]() Рисунок 5 – Зависимость абсолютной погрешности измерений от действительных показаний по уровнемерному стеклу ![]() Рисунок 6 – Зависимость относительной погрешности измерений от действительных показаний по уровнемерному стеклу ![]() Рисунок 7 – Зависимость относительной приведенной погрешности измерений от действительных показаний по уровнемерному стеклу Выводы: В ходе работы мы изучили конструкцию и принцип действиягидростатического уровнемера; Изучили конструкцию и принцип действия датчика уровня Fisher Rosemount 3051 ; Выполнили работу на лабораторной установке и рассчитали необходимые величины погрешностей. |