Опис конструкції і принципу дії регулятора

Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства та природокористування

Кафедра автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій

Індивідуальна

Робота

На тему:

« Розрахунок параметрів системи автоматичного регулювання рівнів води в басейні (циліндричний регулятор рівня)»

Варіант 80

Виконав: ст.ННІВГП, ГВР-31

Пащук З.М.

Перевірила:

Матус С. К.

Рівне 2014

Зміст

Опис конструкції і принципу дії регулятора………………………………3

Визначення конструктивних параметрів регулятора…………………..4

Динаміка системи автоматичного регулювання………………………...6

Визначення коефіцієнта в’язкого тертя…………………………………..7

Усталений режим в системі автоматичного регулювання…………….7

Література…………………………………………………………………………9

Мета завдання – навчитись аналізувати роботу лінійних систем автоматичного регулювання і розраховувати їх параметри за умови монотонного перехідного процесу.

Обсяг завдання:

1.1. скласти опис конструкції і принципу дії системи автоматичного регулювання рівня води;

1.2. визначити конструктивні параметри регулятора;

1.3. динаміка системи автоматичного регулювання, виведення рівняння, що описує перехідний процес в системі автоматичного регулювання рівня води;

1.4. визначити коефіцієнт в’язкого тертя за умови монотонного перехідного процесу, умова стійкості;

1.5. побудувати статичну характеристику систем автоматичного регулювання.

Вихідні дані: витрата =0,70 ; розрахункова глибина нижнього б’єфу =1,15м.

Опис конструкції і принципу дії регулятора

На рис. 1 представлена конструктивна схема трубчастого водовипуску з магістрального каналу, яка забезпечує автоматичне регулювання рівня води у нижньому б’єфі при зміні витрати і рівня води у верхньому б'єфі. Такі системи використовують при гідравлічних перепадах не менше 0,7 м і витратах до 10 м³/с.

Рис. 1 Конструктивна схема системи автоматичного регулювання рівня води.

Представлена на рис.1 система регулювання складається із об’єкта регулювання – нижнього б’єфу або басейну, циліндричного регулятора і вимірювального колодязя, який з’єднаний з нижнім б’єфом. Рівень води у нижньому б'єфі задається переміщенням поплавка. Регульованою величиною в ній є рівень води h, а збуренням – витрата Q₂.

Циліндричний регулятор рівня води складається з трубопроводу 1 з конфузором 11, запірного металевого циліндра 7, який виконує функцію регулюючого органу, важеля 6 і поплавка 4. У нижній частині циліндра знаходиться діафрагма 8, з центральним отвором, яка виконує роль демпфера (гідравлічна деференціююча ланка)ю відбивач у вигляді парасольки 9, який кріпиться за допомогою чотирьох стояків до фланця конфузора, збільшується коефіцієнт витрати регулятора з рахунок зміни напрямку потоку, що виходить із конфузора. Гумовий ущільнювач 10 забезпечує необхідну герметичність в закритому стані регулятора.

Вимірювальний колодязь 3 сполучений з нижнім б'єфом трубою 12, а з верхнім – трубкою 13. На трубі 12 і трубці 13 встановлені вентелі вибору режимів роботи: при відкритому вентилі на трубці 13 і закритому – на трубі 12 регулятор буде закритим, бо рівень води в колодязі зрівняється з рівнем води у верхньому б'єфі; при відкритому вентилі на трубі 12 і закритому на трубці 13 регулятор переводиться на автоматичне регулювання, бо рівні води в колодязі і нижньому б'єфі будуть однаковими.

Зверху поплавок має привантажувальну камеру 5, яка по трубі 2 наповнюється водою, коли рівень води у верхньому б'єфі підніметься до аварійної позначки Н_max. При наповненні камери водою вага поплавка збільшується, що спричиняє повне відкриття регулятора. Внаслідок цього скид води у нижній б'єф значно збільшиться і не виникне переповнення верхнього б'єфу. Коли рівень води опуститься нижче позначки Н_max, вода із привантажувальної камери поступово витече через невеликий отвір і регулятор перейде на режим автоматичного регулювання рівня води у нижньому б'єфі.

Принцип дії регулятора полягає у зрівноважуванні моментів, які діють на важіль. В усталеному режимі момент від маси поплавка m_п і виштовхувальної сили F_п дорівнює моменту маси циліндра m_ц:

(1)

де l₁ і l₂ – плечі важеля.

При зміні втрат води з нижнього б'єфу, наприклад на ∆Q₂, знижується рівень води в ньому і у вимірювальному колодязі, що спричиняє зменшення сили F_п. Рівність (1) порушується і циліндр почне переміщатись вверх, збільшуючи подачу води у б'єфі. Цей процес буде йти доти, доки не наступить знову рівність моментів (1). При рівності моментів циліндр займе положення, при якому витрата його збільшиться на ∆Q_2.