Upload
culfis
View
70
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Kolegij: MJERENJA I AUTOMATSKO VOENJE PROCESA MJERENJA akad.god. 2006/2007. akad.god.
REGULACIJSKI KRUGControl loopPoremeaji Disturbances Upravljana veliina Voena veliina veli Controlled variable y
PROCES
REGULACIJSKI VENTILI
Manipulated variable
MJERNI PRETVORNIK Voenje povratnom vezom (feedback control) feedback controlPogreka Pogre Raunska jedinica Transducer ymjer u
IZVRNA SPRAVAFinal control element
Nenad BolfFakultet kemijskog inenjerstva i tehnologije in Zavod za mjerenja i automatsko voenje procesaN.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god. 1
Upravljaka veliina Control Action
Mjerena veliinaUSPOREDNIK
REGULATORController yref - Referentna veliina Set point, referent value point,2
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
IZVRNE SPRAVEupravljaki signal (izlaz regulatora) dolazi do izvrne upravlja izvr sprave (elementa) koji podeava upravljanu veliinu pode veli u velikoj veini sluajeva izvrna sprava je regulacijski ve slu izvr ventil, a upravljana veliina protok ventil, veli odabir regulacijskog ventila zahtijeva puno panje pa ventili se obino pokreu aktuatorima obi pokre aktuatorima aktuatori se dijeli s obzirom na vrstu signala koja ih pokree pokre ventili se dijeli s obzirom na oblik tijela ventila i karakteristike protjecanja broj razliitih izvedbi i modela je praktiki neogranien razli prakti neograni
REGULACIJSKI VENTIL
prikaz osnovne izvedbe regulacijskog ventila radi se o regulacijskom ventilu s kliznom osovinom, jednostrukim dosjedom i osovinom, pneumatskim aktuatorom. aktuatorom.N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god. 3 N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god. 4
1
REGULACIJSKI VENTILS obzirom na oblik tijela ventila regulacijski se ventili dijela na:
REGULACIJSKI VENTIL - Aktuatoraktuator pretvara signal iz regulatora u odgovarajui poloaj osovine odgovaraju polo ventila aktuator moe biti pneumatski, elektriki, hidrauliki ili runi mo pneumatski, elektri ki, hidrauli ru u procesnoj industriji najee se koriste pneumatski ventili s naj dijafragmom dijafragma - opruga napeta u suprotnom smjeru od djelovanja tlaka zraka (kao pokretaa), tako da je poloaj osovine proporcionalan tlaku pokreta polo zraka dijafragma je obino izraena od gume ili slinog fleksibilnog obi sli materijala, a podrana je s sigurnosnim ploom (plate) materijala, podr plo (plate) maksimalni mogui put osovine (stroke), odnosno pomak osovine s mogu (stroke) dijafragmom obino je 2 do 3 inch-a obi inchelektrini aktuatori se ne upotrebljavaju toliko zbog cijene i elektri kompleksnosti, a elektrohidraulini aktuatori rabe se prvenstveno elektrohidrauli tamo gdje nema instrumentacijskog zraka za upravljanje
regulacijske ventile s linearnim gibanjem osovine (linear-stem motion) linearmotion) rotacijski regulacijski ventili (rotary) rotary) kuglini regulacijski ventili (ball) kugli ball)
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
5
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
6
REGULACIJSKI VENTIL - Poloajnikpoloajnik (positioner) ventila je dio regulacijskog ventila koji polo positioner) prenosi narinuti tlak na aktuator da bi postavio pladanj (ep, plug) ( plug) tono kako to nalae signal iz regulatora to nala poloajnik ventila je zapravo zrani relej smjeten izmeu izlaza polo zra relej smje regulatora i dijafragme ventila poloajnik djeluje kao proporcionalni regulator te poboljava polo pobolj dinamiko i statiko vladanje ventila dinami stati obino ima odvojenu dobavu zraka i povratni signal koji indicira obi poloaj osovine polo svrha poloajnika: polo ajnika: - smanjiti histerezu, trenje brtvenice (packing-box) i neravnoteu histerezu, packing- box) neravnote (valve plug unbalance) zbog pada tlaka tekuine unbalance) teku - vodi brigu da je osovina namjetena tono u skladu s izlazom koji namje to daje regulator - smanjuje zadrku ventila ventil djeluje bre zadr br7
REGULACIJSKI VENTIL - Poloajnik
Radna toka iz regulatora (4-20 mA)
Dobava zraka pod tlakom
Mehanika veza za povratnu informaciju o poloaju
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
8
2
REGULACIJSKI VENTIL - Poloajnik5
REGULACIJSKI VENTILUlaz zraka 6 77 Ulaz zraka 5 6
1
3
2
4 Izlaz tekuine
1
3
2
4
Ulaz tekuine
Ulaz tekuine
Izlaz tekuine
Ventil se otvara pod tlakom (air-to-close pneumatic valve)
Ventil se zatvara pod tlakom (air-to-open pneumatic valve)
1 pladanj, 2 otvor, 3 osovina, 4 tijelo ventila, 5 aktuator, 6 dijafragma, 7 - opruga9 10
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
Regulacijski ventili - karakteristikeVentili se, s obzirom na odnos izmeu otvorenosti ventila (pomaka, obzirom pomaka, puta ventila) i ostvarenog protoka, dijele u tri velike skupine: ventila) skupine:
Karakteristike regulacijskih ventila
brzootvarajui , odnosno s padajuom osjetljivosti padaju brzootvaraju
(quick-opening, decreasing-sensitivity) quick- opening, decreasing- sensitivity) osjetljivost ventila, tj. promjena protoka za danu promjenu tj. poloaja ventila, opada s protokom polo
linearni (linear) linear) osjetljivost ventila priblino je stalna na cijelom podruju protoka pribli podru istopostotni (equal-precentage), odnosno s porastom equal- precentage),osjetljivosti (increasing-sensitivity) increasing- sensitivity) osjetljivost ventila je stalni postotak danog protoka
U praksi karakteristike pojedinih ventila ne spadaju uvijek strogo u strogo ove tri skupine.N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god. 11 N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god. 12
3
Karakteristike regulacijskih ventilaregulacijske ventile karakterizira omjer najveeg i najmanjeg najve protoka kroz ventil koji se moe regulirati (rangeability) i mo (rangeability) radna karakteristika protoka u pravilu se ne zatvaraju u potpunosti jer mogu otetiti pladanj o ventila ili moe doi do slijepljivanja mo do stoga je protok kod zatvorenog poloaja obino 2 do 4 % polo obi maksimalnog protoka kroz ventil, to odgovara rangeability-u od 50 rangeabilitydo 25 praktino iskustvo nalae da regulacijski ventil treba dimenzionirati prakti nala tako da je najvei protok pri radnim uvjetima otprilike 70 % najveeg najve najve mogueg protoka kroz ventil mogu protok kroz regulacijski ventil ovisi ne samo o tome koliko je ventil ventil otvoren, tj. o hodu, ve i o padu tlaka kroz ventil Kv koeficijent tj. ve
Odabir i dimenzioniranje regulacijskog ventila
Fv = K vKvFv
p
p
- koeficijent protjecanja kroz ventil - volumni protok tekuine [ m3/h ] - pad tlaka na ventilu [ bar ] - gustoa tekuine [ kg/dm3 ]
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
13
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
14
Odabir i dimenzioniranje regulacijskog ventilaPrilikom odabira regulacijskog ventila postoji puno vanih va faktora, izmeu ostalog: izmeu ostalog: odnos najveeg i najmanjeg protoka koji se javlja tijekom najve odvijanja procesa radno podruje na kojem se zbiva regulacija podru pad tlaka kroz ventil pri najveem i najmanjem protoku najve priroda i stanje tekuine koja struji kroz ventil teku
Dinamiko vladanje regulacijskih ventiladinamike karakteristike regulacijskog ventila dinami ugraenog u cjevovodu potrebno je dobro poznavati na slici centrifugalna pumpa usisava kapljevinu iz spremnika i dostavlja je kroz predgrija u destilacijsku predgrija kolonu regulira se protok kapljevine na ulazu u destilacijsku kolonu
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
15
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
16
4
Dinamiko vladanje regulacijskih ventilapozornim razmatranjem raspodjele pada tlaka u cijelom sustavu dobit emo odreeni dobit uvid u dinamike karakteristike ventila dinami primjer ukupne karakteristike prikazan je na slici:
Dinamiko vladanje regulacijskih ventilatlak na izlazu iz pumpe opada iz vie razloga vi neki od njih su po prirodi statiki i nezavisni o koliini kapljevine koja stati koli protjee kroz cjevovod: protje - prvi statiki gubitak je potencijalna energija potrebna za dobavu stati kapljevine na visinu na kojoj se nalazi ulaz u kolonu -drugi statiki gubitak odnosi se na radni tlak destilacijske kolone stati to ga kapljevina mora svladati da bi ula u kolonu u uz te statike gubitke, postoje i dinamiki gubici koji nisu vezani uz stati dinami regulacijski ventil - rastu s kvadratom protoka kroz cjevovod - razlozi su trenje u cjevovodu, prolaz kroz predgrija i mjerni zaslon predgrija - svi ostali gubici povezani su s regulacijskim ventilom Regulacijski ventil je usko grlo u pravom smislu rijei, ali ono je rije postavljeno sa svrhom. Da nije usko grlo, ne bi moglo ni djelovati regulacijski.
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
17
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
18
REGULACIJSKI VENTILI - ZakljuakPotrebna znanja za kemijskog inenjera: in enjera: svrha i djelovanje regulacijskih ventila, aktuatora i poloajnika polo faktori koji utjeu na dinamiko vladanje utje dinami regulacijskog ventila proraun koeficijenta ventila i dimenzioniranje prora ventila
N.Bolf, Mjerenja i automatsko voenje procesa, akad.god. 2006/07. procesa, akad.god.
19
5