Регулированиеуровня.
Уровень является косвенным показателем гидродинамического равновесия ваппарате.
Постоянство уровня свидетельствует о соблюдении материального баланса,когдаприток
жидкости равен стоку,и скорость изменения уровня равнанулю.
В общем случае изменение уровня описывается уравнениемвида
dL
S GвхGвыхGоб,
dt
гдеS–площадь горизонтального(свободного)сечения аппарата;Gвх,Gвых–расходы жидкости на входе в аппарат и выходе из него;Gоб–количество жидкости,образующейся(или расходуемой)в аппарате в единицувремени.
В зависимости от требуемой точности поддержания уровня применяют один из сле-дующих двух способоврегулирования:
позиционное
регулирование,при котором уровень в
аппара-те поддерживается в
заданных,достаточно широких
пределах:Lв≤L≤Lн.Такие
системы ре-гулирования устанавливают
на сборниках жидкости или про-межуточных
емкостях(рис.
3.4).При достижении предель-ного значения уровня происхо-дит автоматическоепереклю-
Рис. 3.4.Схема позиционного регулированияуров-
ня:
1–насос;2–аппарат;3–сигнализатор уровня;4–регулятор уровня;5,6–регулирующиеклапаны.
чение потока на запаснуюемкость;
непрерывное регулирование,при котором обеспечивается стабилизация уровня на за-данном значении,т.е.L =L0.
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 статическойпогрешности.
При отсутствии фазовых превращений в аппарате уровень в нем регулируют одним из трехспособов:
изменением расхода жидкости на входе в аппарат(регулирование«на притоке»,рис. 3.5,а);
изменением расхода жидкости на выходе из аппарата(регулирование«на стоке»,рис. 3.5,б);
Рис. 3.5.Схемы непрерывного регулированияуровня:
а–регулирование«на притоке»;б–регулирование«на стоке»,в–каскадная АСР(1–регулятор уровня,2–регули-рующий клапан,3,4–измерители расхода,5–регуляторсоотношения).
регулированием
соотношения расходов жидкостина
входе в аппарат и выходе из него с коррекцией по уровню(каскадная АСР,рис. 3.5,в);отключение кор-ректирующего контура может привести к накоплению ошибки при регулировании уровня,так как вследст-вие неизбежных погрешностей в настройке регулято-ра соотношения расходы жидкости на входе и выходе аппарата не будут точно равны друг другу,и вследст-вие интегрирующих свойств объекта,уровень в аппа-рате будет непрерывно нарастать(илиубывать).
Рис. 3.6.Схема регулирова-ния уровня виспарителе:
1–испаритель;2–регулятор уров-ня,3–регулирующийклапан.
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
2
Рис. 3.7.Регулирование уровня кипящегослоя:
а–отводом зернистого материала,б–изменением расхода газа(1–аппарат с кипящим слоем,2–регулятор уровня,3–регулирующийорган).
ем),поэтому выбор способа регулиро-вания уровня в каждом конкретном слу-чае должен выполняться с учетом ос-тальных контуроврегулирования.
Особое место в системах регули-рования уровня занимают АСР уровня в аппаратах с кипящим(псевдосжижен-ным)слоем зернистого материала(рис. 3.7).Устойчивое поддержание уровня кипящего слоя возможно в достаточно узких пределах соотношения расхода газа и массы слоя.Призначительных
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).