2. Регулирование уровня.

Уровень является косвенным показателем гидродинамического равновесия в аппарате. Постоянство уровня свидетельствует о соблюдении материального баланса, когда приток жидкости равен стоку, и скорость изменения уровня равна нулю.

В общем случае изменение уровня описывается уравнением вида

S ^dL_dt = G_вх −G_вых ± G_об ,

где S – площадь горизонтального (свободного) сечения аппарата; G_вх,G_вых – расходы жидкости на входе в аппарат

• выходе из него; G_об – количество жидкости, образующейся (или расходуемой) в аппарате в единицу времени.

  • зависимости от требуемой точности поддержания уровня применяют один из сле-

дующих двух способов регулирования:
1.	позиционное регулирование,					LC
	при котором уровень в аппара-							4
	те поддерживается в заданных,			5
	достаточно широких пределах:			6
									3
	Lв ≤ L ≤ Lн. Такие системы ре-
				2
										LE
	гулирования устанавливают на
	сборниках жидкости или про-	1
	межуточных емкостях (рис.
		Рис. 3.4. Схема позиционного регулирования уров-
	3.4). При достижении предель-
	ного значения уровня происхо-	ня:
	дит автоматическое переклю-	1 – насос; 2 – аппарат; 3 – сигнализатор уровня; 4 – регулятор
		уровня; 5,6 – регулирующие клапаны.
	чение потока на запасную емкость;
2.	непрерывное регулирование, при котором обеспечивается стабилизация уровня на за-
	данном значении, т. е. L = L0.
		19

Особенно высокие требования предъявляются к точности регулирования уровня в теп-лообменных аппаратах, в которых уровень жидкости существенно влияет на тепловые про-цессы. Например, в паровых теплообменниках уровень конденсата определяет фактическую поверхность теплообмена. В таких АСР для регулирования уровня без статической погрешно-сти применяют ПИ–регуляторы. П–регуляторы используют лишь в тех случаях, когда не тре-буется высокое качество регулирования и возмущения в системе не имеют постоянной со-ставляющей, которая может привести к накоплению статической погрешности.

При отсутствии фазовых превращений в аппарате уровень в нем регулируют одним из трех способов:

1. изменением расхода жидкости на входе в аппарат (регулирование «на притоке», рис. 3.5, а);

2. изменением расхода жидкости на выходе из аппарата (регулирование «на стоке», рис. 3.5, б);

				FE
2				3
		LC
	1	1		1
		LC		LC
				5	4
			2	FEC	FE
а		б		в	2

Рис. 3.5. Схемы непрерывного регулирования уровня:

а – регулирование «на притоке»; б – регулирование «на стоке», в – каскадная АСР (1 – регулятор уровня, 2 – регули-рующий клапан, 3, 4 – измерители расхода, 5 – регулятор соотношения).

3. регулированием соотношения расходов жидкости на	Пар
входе в аппарат и выходе из него с коррекцией по	2
	LC
уровню (каскадная АСР, рис. 3.5, в); отключение кор-	3
ректирующего контура может привести к накоплению	Греющий пар
ошибки при регулировании уровня, так как вследст-
вие неизбежных погрешностей в настройке регулято-	1
ра соотношения расходы жидкости на входе и выходе	Жидкость
аппарата не будут точно равны друг другу, и вследст-	Рис. 3.6. Схема регулирова-
вие интегрирующих свойств объекта, уровень в аппа-	ния уровня в испарителе:
	1 – испаритель; 2 – регулятор уров-
рате будет непрерывно нарастать (или убывать).	ня, 3 – регулирующий клапан.

20

В случае, когда гидродинамические процессы в аппарате сопровождаются фазовыми превращениями, можно регулировать уровень изменением подачи теплоносителя (или хлада-гента). В таких аппаратах уровень взаимосвязан с другими параметрами (например, давлени-

Зернистый

Зернистый

ем), поэтому выбор способа регулиро-

материал

материал

вания уровня в каждом конкретном слу-

чае должен выполняться с учетом ос-

1

1

тальных контуров регулирования.

2

Особое место в системах регули-

рования уровня занимают АСР уровня в

LC

LC

аппаратах с кипящим (псевдосжижен-

а

3

б

3

ным) слоем зернистого материала (рис.

3.7). Устойчивое поддержание уровня

Газ

Газ

Рис. 3.7. Регулирование уровня кипящего слоя:

кипящего слоя возможно в достаточно

а – отводом зернистого материала, б – изменением расхода

узких пределах соотношения расхода

газа (1 – аппарат с кипящим слоем, 2 – регулятор уровня, 3 –

газа и массы слоя. При значительных

регулирующий орган).

колебаниях расхода газа (или расхода зернистого материала) наступает режим уноса слоя или его оседания. Поэтому к точности регулирования уровня кипящего слоя предъявляют особо высокие требования. В качестве регулирующих воздействий используют расход зернистого материала на входе или выходе аппарата (рис. 3.7, а) или расход газа на ожижение слоя (рис. 3.7, б).