Меню

Автоматическое регулирование расхода уровня давления

Система автоматического регулирования давления и расхода газа

Компания «MKS Instruments» — мировой лидер по производству высокоточных систем регулирования расходов газа. Так же их система автоматического регулирования давления широко известна в Европе и с каждым годом их позиции становятся прочнее.

РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСХОДА ГАЗА

Смеситель газов используется в многоканальных системах для получения заданных газовых смесей внутри реактора (камеры) и их поддержания во время технологического процесса при продувке газа, откачке и т.п. Используются до 8 каналов с независимым или зависимым соотношением расходов. Осуществляется индикация суммарного расхода газа.

247D

Регулирование расхода газа через четырёхканальный блок. Индикация каналов последовательным переключением. Режимы: независимое поканальное регулирование расхода газа, пропорциональный смеситель газов, ведомый/ведущий (все каналы зависят от одного, по которому происходит управление).

647С

многоканальный электронный блок, 4 или 8 каналов по расходу и 1 канал по давлению. Управление с помощью меню. Хранение в памяти до 70 газов, их символов и ККРГ. Одновременная индикация всех каналов по расходу и канала по давлению. Управление каналов расхода независимое или в определенном соотношении. Пять конфигураций смесей газов с программируемым ККРГ. Два контакта реле на каждый канал для сигнала тревоги или индикации ухода расхода газа от контрольной точки. Возможность дистанционного управления – порт RS-232 входит в состав прибора. Возможность подачи сигнала на регулятор давления для приведения в действие исполнительного элемента, например, клапана с мотыльковой заслонкой.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНЕ ДАВЛЕНИЯ В ВАКУУМНОЙ КАМЕРЕ

Регулирование давления газа на ВХОДЕ:

В этом случае скорость откачки постоянная, а давление регулируется путем изменения потоков напускаемых газов.

Датчик давления Баратрон измеряет давление в камере. Это давление сравнивается с заданной контрольной точкой в ПИД-регуляторе давления. Если идет расхождение между значениями текущего давления системы и заданным давлением, то от ПИД-регулятора давления подается сигнал на регулятор расхода углекислого газа для изменения потока напускаемых газов на входе в систему.

Система автоматического регулирования расхода или давления газа с возможностью ручного или дистанционного управления с оптимизацией по фазе и коэффициенту усиления при замкнутой системе управления. Количество контрольных точек по заказу. Индикация: аналоговая или цифровая (4,5 знакоместа). Принимает сигнал различных датчиков давления. В замкнутой системе автоматического регулирования может применяться с клапаном 248 или регулятор расхода углекислого газа. Для регулирования давления в мультиканальных системах применяется вместе с многоканальными электронными блоками регуляторов расхода (например, 247).

647С

многоканальный электронный блок ПИД регулирования, 4 или 8 каналов по расходу и 1 канал по давлению. Управление с помощью меню. Хранение в памяти до 70 газов, их символов и ККРГ. Одновременная индикация всех каналов по расходу и канала по давлению. Управление каналов расхода независимое или в определенном соотношении. Пять конфигураций смесей газов с программируемым ККРГ. Два контакта реле на каждый канал для сигнала тревоги или индикации ухода расхода газа от контрольной точки. Возможность дистанционного управления – порт RS-232 входит в состав прибора. Возможность подачи сигнала на регулятор давления для приведения в действие исполнительного элемента, например, клапана с мотыльковой заслонкой.

Регулирование давления газа на ВЫХОДЕ:

При реализации данной схемы поток напускаемых газов постоянный, а регулировка давления осуществляется путем регулирования скорости откачки.

Принцип действия:

Датчик давления Баратрон измеряет давление в камере. Это давление сравнивается с заданной контрольной точкой в ПИД-регуляторе давления, который управляет регулирующим клапаном, установленным между откачной системой и вакуумной камерой. Регулирующий клапан меняет проводимость канала, идущего от насоса, создавая и поддерживая в камере необходимое для процесса давление независимо от количества газа, поступающего на вход камеры.

Цифровая самонастраивающаяся и самоподстраивающаяся система автоматического регулирования (ПИД-регулятор) с расчетом параметров регулирования процесса и автоматической перенастройкой в случае их изменения в процессе работы. Индикация как по давлению так и по положению заслонки. 5 программируемых контрольных точек, дистанционное управление через RS 232, сигналы TTL, аналоговый выход по напряжению, функция «soft start» для уменьшения турбулентности в камере при запуске. 651С служит для управления клапанами с мотыльковой заслонкой 253 и 653, обеспечивает быстрое и точное регулирование процесса, 655 служит для управления 656 клапаном.

Клапаны регулирования (от атмосферного давления до глубокого вакуума) служат для автоматического или ручного (с регулятором) регулирования, обеспечивают изменение проводимости в большом диапазоне. Легко устанавливаются в оборудование и обладают большой надежностью. Фланцы ASA, CF, ISO, JIS, диаметры от 20 до 320 мм.

Клапаны с мотыльковой заслонкой в комплекте с двигателем. Имеются модели с кольцевой прокладкой заслонки для сохранения герметичности линии. Быстрый отклик, прогрев клапана до 90°С. Совместим с 651, 1651, 252, 1253

Высокоскоростной клапан с мотыльковой заслонкой (открыто/закрыто за 1,7 сек) высокоточного регулирования, возможность прогрева заслонки до 150°С для избежания осаждения осадка на ней, индикатор положения заслонки, совместим с 651 и 1651 блоком. Возможные фланцы ISO, CF.

Регулирующий клапан сильфонного типа с функцией плавного открытия для «мягкой откачки» и отсечной способностью. Не имеет сальниковых уплотнений, может быть поставлен с обогревающей рубашкой в прямоходном и угловом варианте, скорость закрытия 6-10 сек.

Клапан с интегрированным электронным модулем ПИД регулирования и цифровым интерфейсом. При регулировании давления получает цифровые команды от ПК через RS 232 или аналоговые О/10В. Рекомендуется в системах с компьютерным управлением.

Новинки

640 (641) Регулятор давления на базе мини-баратрона и электромагнитного клапана регулирования

Мини-баратрон измеряет абсолютное (относительное) давление с точностью 0,5% от показания. Регулятор позволяет осуществить регулирование давления газа на входе или выходе из камеры от 0,2 торр до 5000 торр, расход от 1 ст.см З /мин до 50 ст.л/мин. Регулятор может использоваться как при регулировании на входе, так и на выходе из камеры, при соответствующем подсоединении штуцера «давления», 2 блокировки с индикацией срабатывания. Клапан регулирования НЗ (для безопасности), закрывается в случае отсутствия давления. Подстройка параметров ПИД с помощью встроенных потенциометров, Совместим с эл. Блоками питания и индикации 246,247, 647, 167.

649 Аналог модели 640, но со встроенным измерителем расхода проходящего газа. Упрощает максимально систему автоматического регулирования и измерения расхода, необходим в случаях, аналогичных системе охлаждения обратной стороны пластины в микроэлектронике.

Источник

Типовые схемы автоматического регулирования технологических переменных (расхода, давления, температуры, уровня, концентрации и т.п.)

Несмотря не огромное разнообразие технологических процессов химической промышленности, все они состоят из отдельных технологических операций , каждую из которых можно, как сказано выше, отнести к одной из следующих групп типовых процессов: механические, гидродинамические, тепловые, массообменные, химические (реакторные), термодинамические. В основе процессов каждой группы лежат общие физико-химические закономерности , что предопределяет значительное сходство их свойств как объектов автоматизаци.

Благодаря этому оказывается возможной разработка типовых схем автоматизации для объектов каждой группы. Однако, одного технологического признака недостаточно для типизации объектов автоматизации, т.к. процессы одной группы могут иметь различное аппаратурное оформление (например, сушка в барабанной сушилке или в сушилке с кипящим слоем) и, как объекты автоматизации, существенно различаться по своим свойствам. Следовательно, только сочетание двух признаков — типа технологического процесса и типа аппарата, в котором этот процесс осуществляется, полностью определяет типовой объект автоматического регулирования в химическом производстве.

Для каждого типового объекта можно разработать один или несколько вариантов систем автоматизации.

АСР расхода. Чаще всего возникает задача регулирования расхода газа, жидкости или пара, транспортируемого по трубопроводу. Регулирование расхода в такой системе производится путем дросселирования потока, которое зависит от степени открытия регулирующего клапана (см. рисунок 7.2):

Рисунок 7.2 – Простейшая АСР расхода

Объектом регулирования фактически является участок трубопровода между датчиком расхода и регулирующим клапаном, который можно считать безынерционным усилительным звеном. Следовательно, динамическая характеристика заданной части АСР определяется только динамическими свойствами датчика расхода и регулирующего органа. Для поддержания заданной величины расхода без остаточного отклонения в АСР расхода обычно применяются ПИ-регуляторы.

В системах регулирования расхода применяют один из трех способов изменения расхода:

дросселирование потока вещества через регулирующий орган, устанавливаемый на трубопроводе (клапан, шибер, заслонка);

— изменение напора в трубопроводе с помощью регулируемого источника энергии (например, изменением числа оборотов двигателя насоса или угла поворота лопастей вентилятора);

байпасирование, т е. перерос избытка вещества из основного трубопровода в обводную линию.

Регулирование расхода после центробежного насоса осуществляется регулирующим клапаном, устанавливаемым на нагнетательном трубопроводе (рисунок 7.3, а). При использовании поршневого насоса, применение подобной АСР недопустимо, так как при работе регулятора клапан может закрыться полностью, что приведет к разрыву трубопровода (или к помпажу, если клапан установлен на всасе насоса). В этом случае для регулирования расхода используют байпасирование потока (Рисунок 7.3, б).

1 – измеритель расхода; 2 – регулирующий клапан; 3 – регулятор; 4 – насос.

Рисунок 7.3 — Схемы регулирования расхода после центробежного (а) и поршневого (б) насосов.

Регулирование расхода методом дросселирования потока в байпасном трубопроводе. При использовании поршневых насосов регулирующие органы нельзя устанавливать на напорном трубопроводе, т.к. изменение степени открытия такого органа приводит лишь к изменению давления в нагнетательной линии, расход же остается постоянным. Полное закрытие регулирующего органа может привести к поломке насоса. В таком случае регулирующий орган устанавливается на байпасной линии, соединяющей всасывающий и нагнетательный трубопроводы (рисунок 7.3, 6).

Недостатком данного способа регулирования является низкая экономичность. Более экономичным является метод регулирования изменением показателей работы насоса: числа оборотов вала, хода поршня, угла наклона лопастей.

Число оборотов вала можно изменить:

1. Переключением обмотки статора на различное число пар полюсов,

2. Введением реостата в цепь ротора двигателя,

3. Изменением частоты питающего тока,

4. Применяя регулируемые муфты скольжения между насосом и асинхронным двигателем.

Регулирование расхода сыпучих веществ осуществляется изменением степени открытия регулирующей заслонки на выходе из бункера (рис 7.4, а), либо изменением скорости движения ленты транспортера. Измерителем расхода при таком варианте служит взвешивающее устройство, которое определяет массу материала на ленте транспортера (рис 7.4, б).

1 – бункер. 2 – транспортер; 3 – регулятор; 4 – регулирующая заслонка; 5 – электродвигатель

Рисунок 7.4. Схемы регулирования расходов сыпучих веществ:

Регулирование соотношения расходов двух веществ можно осуществлять тремя спосо­бами:

— При незаданной общей производительности расход одного вещества (рисунок 7.5, а) G1, называемый «ведущим», может меняться произвольно; второе вещество подается при постоянном соотношении γ с первым, так что «ведомый» расход равен JG1. Иногда вместо регулятора соотношения используют реле соотношения и обычный регулятор для одной переменной (рисунок 7.5, б). Выходной сигнал реле 6, устанавливающего задан­ный коэффициент соотношения γ, подается в виде задания регулятору 5, обеспечиваю­щему поддержание «ведомого» расхода.

— При заданном «ведущем» расходе кроме АСР соотношения применяют и АСР «веду­щего» расхода (рисунок 7.5, в). При такой схеме в случае изменения задания по расходу G1 автоматически изменится и расход G2 (в заданном соотношении с G1).

— При заданной общей нагрузке и коррекции коэффициента по третьему параметру. АСР соотношения расходов является внутренним контуром в каскадной системе регулиро­вания третьего технологического параметра (например, температуры в аппарате). При этом заданный коэффициент соотношения устанавливается внешним регулятором в за­висимости от этого параметра, так что G2 = JfyJG1 (рисунок 7.5, г). Особенность настройки каскадных АСР состоит в том, что на задание внутреннему регулятору устанавливают ограничение хрн 0 р + Δ он полностью открыт, а при хр = х 0 р — Δ — полностью закрыт (кривая 2). Таким образом, при незначительном отклонении рН от рН 0 , когда х 0 р — Δ 0 р + Δ, степень открытия клапана 1 практически не изменяется, и регулирование ведется клапаном 2. Если |хр — х 0 р|, клапан 2 остается в крайнем положении, и регулирование осуществляется клапаном 1.

На втором и третьем участках статической характеристики ( Рисунок 3.12, б) ее линейная аппроксимация справедлива лишь в очень узком диапазоне изменения рН, и в реальных условиях ошибка регулирования за счет линеаризации может оказаться недопустимо большой. В этом случае более точные результаты дает кусочно-линейная аппроксимация (рисунок 7.18), при которой линеаризованный объект имеет переменный коэффициент усиления.

Рисунок 7.18 — Кусочно-линейная аппроксимация статической характеристики объекта при регулировании рН

На рисунке 7.19 приведена структурная схема такой АСР. В зависимости от рассогласования рН, включается в работу один из регуляторов, настроенный на соответствующий коэффициент усиления объекта.

Рисунок 7.19 — Структурная схема системы регулирования рН с двумя регуляторами.

АСР параметров состава и качества. В процессах химической технологии большую роль играет точное поддержание качественных параметров продуктов (концентрация определенного вещества в потоке и т.п.). Эти параметры сложно измерить. В некоторых случаях для измерения состава используют хроматографы, которые выдают результаты измерения в дискретные моменты времени (по продолжительности цикла работы хроматографа).

Дискретность измерения может привести к значительным дополнительным запаздываниям и снижению динамической точности регулирования. Чтобы уменьшить нежелательное влияние задержки измерения, используют модель связи качества продукта с переменными, которые измеряют непрерывно. Эта модель может быть достаточно простой; коэффициенты модели уточняют, сравнивая рассчитанное по ней и найденное в результате очередного анализа значение качественного параметра.

Таким образом, одним из рациональных способов регулирования качества является регулирование по косвенному вычисляемому показателю с уточнением алгоритма его расчета поданным прямых анализов. В промежутках между измерениями показатель качества продукта может быть рассчитан экстраполяцией ранее измеренных значений. Блок-схема системы регулирования параметра качества продукта показана на рисунке 7.20. Вычислительное устройство в общем случае непрерывно рассчитывает оценку показателя качества

в которой первое слагаемое отражает зависимость от непрерывно измеряемых переменных процесса или величин, динамически с ними связанных, например производных, а второе — от выхода экстраполирующего фильтра.

Для повышения точности регулирования состава и качества применяют приборы с устройством автоматической калибровки. В этом случае система управления производит периодическую калибровку анализаторов состава, корректируя их характеристики.

1 – объект; 2 –анализатор качества; 3 – вычислительное устройство; 4 – регулятор

Рисунок 7.20 -. Блок-схема АСР параметра качества продукта:

В качестве примера рассмотрим процесс принятия решений при автоматизации одного из распространенных типовых процессов.

Автоматизация процесса перемешивания. Общая характеристика процессов перемешивания в жидких средах. Перемешивание — гидромеханический процесс взаимного перемещения частиц в жидкой среде с целью их равномерного распределения во всем объеме под действием импульса, передаваемого среде мешалкой, струей жидкости или газа.

Источник

Читайте также:  Регулятор перепада давления danfoss afd
Adblock
detector