Аппаратно-программные средства для управления технологическим процессом

Способы регулирования уровня жидкости в аппарате

Постоянство уровня жидкости в технологическом аппарате означает сохранение материального баланса, то есть приток жидкости равен ее стоку, а скорость изменения уровня равна нулю

F_вх = F_вых; dL/d = 0

Понятия «приток» и «сток» рассматриваются как обобщенные понятия.

Уровень жидкости в аппарате можно регулировать, применяя различные схемы регулирования.

Первый вариант (рисунок 1) - регулирование «на притоке», изменяя расход жидкости на входе в аппарат.

Второй вариант (рисунок 2) - регулирование «на стоке», изменяя расход жидкости на выходе из аппарата.

Третий вариант (рисунок 3) - регулирование соотношения расходов жидкости на входе в аппарат и выходе из него с коррекцией по третьему технологическому параметру - уровню (каскадная система регулирования).

Рисунок 1 Схема непрерывного регулирования уровня «на притоке»

1 - аппарат

2 - регулятор уровня

3 - регулирующий клапан

Рисунок 2 Схема непрерывного регулирования уровня «на стоке»

Схема непрерывного регулирования уровня каскадной САР представлена на рисунке 3

Рисунок 3 Схема непрерывного регулирования уровня каскадной САР

1 - аппарат

2, 3 - датчики расхода

4 - регулятор уровня (ведущий)

5 - регулятор соотношения двух расходов (ведомый)

6 - регулирующий клапан

Если в аппарате (испарителе, конденсаторе, ректификационной колонне
и т. п.) имеют место фазовые превращения веществ, тогда уровень является характеристикой и гидродинамических, и тепло - массообменных процессов.

Приток и сток должны учитывать фазовые превращения веществ.

В этом случае уровень регулируют изменением расхода теплоносителя, например греющего пара или хладагента (рисунок 4).

В указанных аппаратах уровень связан с другими технологическими параметрами, например давлением.

В каждом конкретном случае система регулирования уровня реализуется с учетом других контуров регулирования.

Рисунок 4 Схема непрерывного регулирования уровня в испарителе

1 - испаритель

2 - регулятор уровня

3 - регулирующий клапан

Выбор непрерывного или позиционного регулятора определяется требуемой точностью поддержания уровня в аппарате.

Если необходимо уровень жидкости в аппарате поддерживать на заданном значении, а постоянные колебания уровня недопустимы, то используют непрерывный регулятор.

Позиционные регуляторы применяются обычно для поддержания уровня в сборниках жидкости, промежуточных емкостях в заданных (достаточно широких) пределах.

Схема позиционного регулирования уровня приведена на рисунке 5.

Если уровень достигает своего предельного значения (верхнего), поток автоматически переключается на резервный сборник жидкости.

Рисунок 5 Схема позиционного регулирования уровня

1 - сборник жидкости

2 - резервный сборник жидкости

3 - насос

4 - датчик уровня

5 - регулятор уровня

6, 7 - регулирующие клапаны

2