cond autom proc_cap 6

Conducerea automata a proceselor

6. Dimensionarea si alegerea robinetelor de reglare 112

6. Dimensionarea şi alegerea robinetelor de reglare

Dimensionarea elementelor de execuţie reprezintă acţiunea de determinare a proprietăţilor constructive ale acestora, caracteristici care permit funcţionarea sistemului automat în condiţii impuse. Din punct de vedere constructiv, elementele de execuţie sunt produse în serie pentru a avea preţuri de cost scăzute. În această situaţie, producătorii de elementele de execuţie realizează standarde interne pentru aceste elemente ale dispozitivului de automatizare. Alegerea elementelor de execuţie reprezintă activitatea de selectare a unui tip sau subtip al elementului de execuţie dintr-o bază de date a unui producător, în funcţie de unul sau mai multe criterii de selecţie.

Una dintre cele mai laborioase şi spectaculoase activităţi în domeniul elementelor de execuţie o constituie dimensionarea şi alegerea robinetelor de reglare. Dimensionarea si alegerea robintelor de reglare este constituita din doua operatii relativ independente:

a) dimensionarea robinetului de reglare pentru debitul maxim; b) alegerea robinetului de reglare din oferta de robinete industriale

disponibile la momentul alegerii; c) verificarea functionarii robinetului de reglare in conditiile de

operare.

Dimensionarea robinetelor de reglare se referă la determinarea modulului de debit vK , necesar curgerii fluidului în sistemul hidraulic specificat. Alegerea robinetului de reglare implică selecţia tipului constructiv al organului de reglare, a modului de debit standardizat de firma producătoare vsK şi a diametrului nominal nD .

Dimensionarea robinetului de reglare, respectiv a organului de reglare, este realizată prin utilizarea conceptului de modul de debit, concept prezentat în paragraful 4.3.1. Deşi modulul de debit reprezintă o secţiune de curgere prin robinet (4.11), relaţia (4.14) reflectă în mod direct legătura dintre caracteristica geometrică şi cerinţele impuse robinetului de reglare. Modulul de debit poate fi calculat cu ajutorul unor relaţii derivate din (4.14), relaţii care ţin cont de unităţile industriale de măsură a debitului pentru diverse tipuri de fluide, de parametrii din amonte şi aval ai fluidului respectiv. Din punct de vedere al complexităţii calculelor, relaţiile utilizate pentru dimensionarea organului de reglare pot fi structurate în:

1) relaţii clasice; 2) relaţii moderne.


6. Dimensionarea si alegerea robinetelor de reglare 113

6.1. Relaţii clasice pentru calculul Kv

Relaţiile de dimensionare au fost introduse de Früh în 1975 şi sunt prezentate în tabelul 6.1. Aceste relaţii sunt recomandate pentru calcule de dimensionare în sisteme hidraulice caracterizate printr-un regim de curgere turbulent, inexistenţa reducţiilor sau a altor rezistenţe hidraulice sau pentru iniţializarea calculelor în cazul folosirii altor algoritmi de dimensionare.

Robinete de reglare

6. Dimensionarea si alegerea robinetelor de reglare

114

Tabelul 6.1 Relaţii clasice de calcul pentru Kv

rP∆ Tip fluid

Lichid Gaz Abur supraîncălzit Abur saturat Abur umed

21P

Pr <∆

rv P

QK∆

= ρ

r

NNv PP

TQK

∆=

2

1

514

ρ

r

mv P

vQK

∆= 2

6,31

1002 ≤P bar

r

mv

PP

QK

∆=

24,22

r

mv PP

xQK

∆=

24,22

1002 >P bar

r

mv P

vQK

∆=

"2

6,31

r

fmv P

vQK

∆=

6,31

21P

Pr >∆ 1

1

257 P

TQK NN

v

ρ=

1

22

6,31 P

vQK m

v =

1002 ≤P bar

14,22

2

P

QK m

v = 14,22

2

P

xQK m

v =

1002 >P bar

1

"22

6,31 P

vQK m

v = 1

2

6,31 P

vQK fm

v =

Notaţii şi unităţile de

măsură

Q – debit volumic în m3/h

QN – debit volumic în m3

N/h Qm – debit masic în kg/h

Qm – debit masic în kg/h

Qm – debit masic în kg/h

-

P1 – presiunea în amonte în bar; P2 – presiunea în aval în bar

P1 – presiunea în amonte în bar



rP∆ - căderea de presiune pe robinet in bar

ρ - densitate în kg/dm3

ρN - densitate normală în kg/m3

N

v2 – volumul specific al aburului la P2 şi T1 în m3/kg

v2” – volumul specific

al aburului saturat la P2 în m3/kg

vf – volumul specific al aburului umed la P2 în m3/kg; x – titlul aburului


5. Tipuri de robinete de reglare 115

6.2. Relaţii moderne pentru calculul Kv

Relaţiile moderne pentru calculul Kv au la bază standardele ISA (Instrument Society of America) şi sunt caracterizate prin abordarea tuturor regimurilor de curgere (laminară, în regim de trecere, turbulentă, cavitaţională, total sugrumată) şi a unei mari varietăţi de sisteme hidraulice. Relaţiile de calcul asociate dimensionării robinetelor de reglare utilizând relaţii moderne de calcul sunt specifice şi tipului de fluid. Astfel, standardele ISA fac referire la fluide incompresibile şi fluide compresibile. Pentru fluidele incompresibile, sunt tratate atât cazurile fluidelor care nu vaporizează la trecerea prin robinetul de reglare şi cât şi cazurile fluidelor în curgere restricţionată. Intr-o forma generală, relaţiile moderne pentru calculul Kv pot fi clasificate în:

a) Fluide incompresibile care nu vaporizeazã la curgerea prin RR (curgere turbulentă şi curgere neturbulentă);

b) Fluide incompresibile care vaporizeazã la trecerea prin RR.

6.2.1. Fluide incompresibile.

Lichide care nu vaporizeazã la curgerea prin RR

Relaţii pentru curgerea turbulentă. Ecuaţia de bazã pentru dimensionarea hidraulicã a robinetelor de reglare pentru lichide, în regim de curgere turbulent (zona III din fig.2.13) şi care nu vaporizeazã în condiţiile respective este:

ρ

rvp

PKFQ

∆= , (6.1)

unde Fp este factorul de geometrie al conductei.

Factorul de geometrie al conductei. Montarea RR pe conductã se face, în general, prin intermediul reducţiilor. Prezenţa reducţiilor determinã reducerea debitului care trece prin RR, efect de care formulele ISA ţin seama prin intermediul factorului Fp. Pentru un regim de curgere turbulent şi fãrã cavitaţie, relaţia (6.1) poate fi pusã sub forma:

)//( ρrvp PKQF ∆= . (6.2)

Aceastã formulã aratã cã Fp reprezintã raportul dintre debitul de fluid care circulã prin ansamblu conducta + reducţii + RR şi debitul de fluid care circulã prin acelaşi ansamblu, însã fãrã reducţii. Este evident cã valorile lui Fp sunt subunitare.



Atunci când toleranţa maximã admisã pentru Fp este ± 5%, acesta

trebuie determinat experimental. În caz contrar, factorul Fp poate fi calculat cu relaţia

2/12

20016,01

−

+= ∑

r

vip

D

KF

ξ , (6.3)

unde Dr este diametrul robinetului de reglare, în mm, iar ∑ iξ se determinã

cu relaţia:

2121 BBi ξξξξξ −++=∑ , (6.4)

unde 1ξ şi 2ξ sunt coeficienţi de pierdere datoritã reducţiilor de la intrare şi

ieşire, iar 1Bξ şi 2Bξ - coeficienţii Bernoulli de la intrare şi ieşire.

Dacã reducţiile de la intrare şi ieşire se asimileazã cu contracţii şi lãrgiri bruşte, coeficienţii 1ξ şi 2ξ pentru pierderile remanente se calculeazã cu relaţiile:

( )( )( )( )

−=−=

222

221

/15,0

/15,0

cr

cr

DD

DD

ξξ

, (6.5)

unde Dc este diametrul conductei.

Coeficienţii 1Bξ şi 2Bξ iau în consideraţie transformarea energiei potenţiale în energie cineticã în reducţia de la intrare şi invers în reducţia de la ieşire. Ambii coeficienţi se calculeazã cu relaţia:

1Bξ = 2Bξ =1-(D cr D/ ) 4 ; (6.6) În relaţia (3.27) coeficienţii 1Bξ şi 2Bξ intrã cu semn opus, fapt

pentru care, atunci când 1Bξ = 2Bξ , efectul lor asupra sumei ∑ iξ este nul.

Aceasta înseamnã cã pierderea de presiune în reducţia de la intrare este recuperatã în reducţia de la ieşire. Prin urmare, coeficienţii 1Bξ şi 2Bξ trebuie introduşi în relaţia (6.4) numai atunci când cele douã reducţii au dimensiuni diferite.

Relaţii pentru curgerea neturbulentã. Regimul de curgere neturbulentã se întâlneşte în cazurile lichidelor cu viscozitate mare şi/ sau vitezelor mici. În aceste circumstanţe, debitul lichidului care curge prin RR este inferior celui din curgerea turbulentã (zonele I şi II din fig 2.6), relaţia de calcul având forma:



ρ

rVRp

PKFFQ

∆= , (6.7)

în care factorul FR reprezintã o corecţie a debitului în funcţie de numãrul Reynolds.

Corecţia dupã numãrul Reynolds. Factorul de corecţie FR exprimã raportul dintre debitul mãsurat într-un sistem hidraulic în care sunt realizate condiţiile de neturbulenţã şi debitul prin acelaşi sistem hidraulic în condiţii de curgere turbulentã. Pe cale experimentalã s-a stabilit cã FR poate fi determinat în funcţie de numãrul Reynolds al robinetului. Numãrul Reynolds al robinetului este definit de relaţia:

4/1

4

22

2/12/12/11

0016,0

70700Re

+=

r

vL

vLP

dR

D

KF

KFvF

QF, (6.8)

în care: v este viscozitatea cinematicã, în cSt; Fd - factor de formã a RR adimensional; FL – factor de recuperare a presiunii, adimensional; Dr - diametrul interior al robinetului, în mm; Q - debitul volumic, în hm /3 .



Fig. 6.1. Algoritmul de calcul pentru dimensionarea robinetelor de reglare

pentru lichide incompresibile, în regimul de curgere turbulent fără vaporizare la trecerea prin robinet.



6.2.2. Fluide incompresibile care vaporizeazã la trecerea prin RR

Curgerea restricţionatã, numitã şi curgere sugrumatã, (choked flow) indicã debitul maxim de fluid care poate trece printr-un RR. La condiţii fixate în amontele RR, curgerea restricţionatã este un rezultat al eşecului încercãrii de a creşte debitul prin scãderea presiunii P2 din avalul RR. Acest fenomen apare ca urmare a vaporizãrii lichidului când presiunea în interiorul robinetului coboarã sub presiunea de vapori a lichidului. Curgerea restricţionatã este însoţitã fie de cavitaţie, fie de vaporizare.

Dacã presiunea în avalul RR este mai mare decât presiunea de

vapori a lichidului are loc cavitaţia. Dacã presiunea din avalul RR este egalã sau mai micã decât

presiunea de vapori a lichidului apare vaporizarea.

Ecuaţii pentru curgerea restricţionatã. În cazul acestei curgeri, debitul printr-un RR, de acelaşi diametru cu conducta, se calculeazã cu relaţia:

( ) ρ/1max vcvL PPKFQ −= , (6.9)

unde

vFvc PFP = (6.10)

Din (6.9) şi (6.11) rezultã

( ) ρ/1max vFvL PFPKFQ −= . (6.12)

unde FF reprezintã raportul dintre presiunea aparentã din vena contractã şi presiunea de vapori a lichidului, la temperatura din amontele RR. Din studiul traductorului de debit cu diafragmã se cunoaşte cã debitul este o funcţie de cãdere de presiune vcPP −1 . În condiţii de lipsã a vaporizãrii,

presiunea aparentã din vena contractã vcP poate fi prezisã din 2P deoarece

recuperarea de presiune este o fracţiune consistentã a cãderii de presiune

vcPP −1 . Efectul acestei recuperãri a presiunii este regãsit în vK .

În condiţii de curgere restricţionatã nu mai existã o relaţie între 2P şi

vcP deoarece vaporizarea afecteazã recuperarea presiunii. Factorul FF este

utilizat pentru a prezice vcP . Acesta reprezintã raportul dintre presiunea în

vena contractã vcP în condiţiile curgerii sugrumate şi presiunea de vapori vP a lichidului, la temperatura din amontele robinetului. Valoarea coeficientului FF se estimeazã cu relaţia

cvF PPF /28,096,0 −= , (6.13)

unde cP este presiunea criticã a fluidului respective.



Dacã RR este montat prin reducţii, atunci în locul lui LF din relaţia

(6.9) se utilizeazã factorul LPF care ia în consideraţie efectul cumulat al geometriilor robinetului şi reducţiilor

( ) ρ/1max vcvLP PPKFQ −= , (6.14)

unde vcP se calculeazã cu relaţia (6.10). Factorul de recuperare a presiunii LF . Acest factor, care se aplicã la RR fãrã reducţii asociate, ia în consideraţie influenţa geometriei robinetului asupra curgerii sugrumate. Este definit prin relaţia:

( )vcrL PPPF −∆= 1/ . (6.15)

Deoarece rP∆ < ( )vcPP −1 , valorile factorului LF sunt subunitare.

Din punctual de vedere al fenomenelor complexe asociate curgerii prin RR (cavitaţie, curgere sugrumatã curgere criticã) este de dorit ca minimul presiunii în vena contracta vcP sã fie cât mai puţin accentuat.

Coeficientul LF se determinã experimental pe stand utilizând relaţia

,96,01

max

vv

LPPK

QF

−= (6.16)

unde maxQ este debitul maxim asociat curgerii sugrumate, în ./3 hm

În tabelul 6.2 se prezintã valori tipice ale coeficientului LF precum

şi ale altor coeficienţi, pentru 100H şi rD = cD . Valorile acestor coeficienţi

depind atât de geometria RR, cât şi de deschiderea acestuia . În particular, valorile din table sunt date pentru deschideri complete ale RR.



Tabelul 6.2

Valori representative pentru coeficienţii de capacitate (valorile sunt date pentru RR complet deschis)

Nr. Tipul

robinetului

Tipul sistemului

de obturare

Direcţia de curgere Tx LF iF dF

1 Cu un scaun

Cu orificii

Indifferent 0,75 0,90 0,86 1,0

Obturator profilat

Deschide Inchide

0,72 0,55

0,90 0,80

0,81 0,76

1,0 1,0

Colivie cu ferestre

Deschide Inchide

0,75 0,70

0,90 0,85

0,70 0,70

1,0 1,0

2 Cu douã scaune

Cu orificii

Indiferent 0,75 0,90 0,86 0,70

Obturator profilat

Indiferent 0,70 0,85 0,80 0,70

3 Rotativ (Camflex)

Obturator sferic excentric

Deschide Inchide

0,61 0,40

0,85 0,68

0,70 0,60

1,0 1,0

4 De colţ Obturator profilat

Deschide Inchide

0,72 0,65

0,90 0,80

0,78 0,77

1,0 1,0

Colivie cu ferestre

Deschide Inchide

0,65 0,60

0,85 0,80

0,70 0,70

1,0 1,0

Venturi Inchide 0,20 0,50 0,45 1,0 5 Cu sferã Segment

sfera Standard

Deschide Indiferent

0,25 0,15

0,60 0,55

0,50 0,45

1,0 1,0

6 Cu clapã Clapa Indiferent 0,37 0,65 0,55 0,70 Factorul de recuperare a presiunii combinat LPF . Atunci când RR este montat prin intermediul reducţiilor este convenabil a se trata coeficientul de geometrie al conductei PF împreunã cu coeficientul de

recuperare a presiunii LF sub forma coeficientului LPF .

Valori estimative pentru LPF se pot obţine cu relaţia:

( ) 2/1

24

211 1

0016,0

−

+

+=

Lr

vBLP

FD

KF

ξξ. (6.17)



Fig. 6.3. Algoritmul de calcul pentru dimensionarea robinetelor de reglare pentru lichide incompresibile, în regimul de curgere restricţionată.



6.3. Algoritm de calcul pentru dimensionarea robinetelor de

reglare pentru lichide

Există în prezent numeroase programe pentru calculul robinetelor de reglare, datele practice fiind orientate pe producţia fiecărei firme. Desigur, toate aceste programe au elemente comune, acestea vizând paşii algoritmului de calcul. În continuare se prezintă principalii paşi ai unui asemenea algoritm.

1. Calculul căderii de presiune Căderea de presiune admisă pe robinet se calculează cu relaţia

21 PPPr −=∆ . (6.18)

Totuşi, căderea de presiune admisă pe robinet poate fi mai mică decât căderea de presiune efectivă dacă curgerea este restricţionată.

2. Verificarea pentru curgerea restricţionată, cavitaţie şi vaporizare Verificarea curgerii presupune utilizarea relaţiei.

( )vFLsugrumata PFPFP −=∆ 12 . (6.19)

Dacă ∆Psugrumată este mai mică decât căderea de presiune disponibilă, în formula (2.71) se utilizează ∆Psugrumată. Este util să se determine punctul în care începe cavitaţia

( )viincipient PPFP −=∆ 12 . (6.20)

unde Fi este factorul de începere a cavitaţiei. În cazul aplicaţiilor cu vaporizare, pentru calculul lui Kv se utilizează căderea de presiune corespunzătoare şi anume ∆Psugrumată calculată cu (2.72) sau ∆P disponibilă, calculată cu (2.71). 3. Determinarea densităţii Densitatea lichidului trebuie introdusă în relaţia de calcul a lui Kv la temperatura de lucru. 4. Calculul aproximării pentru FP FR Kv

În general FR poate fi ignorat, cu condiţia ca robinetul să nu funcţioneze în regim de curgere laminară datorită vîscozităţii ridicate, vitezei foarte coborâte sau lui Kv foarte mic. Dacă există unele incertitudini, se calculează FPKv presupunând 1=RF şi se continuă cu pasul 5. Dacă numărul Reznolds este mai mare de 2000, FR poate fi ignorat şi se trece la pasul 7. 5. Calculul factorului asociat numărului Reynolds Se calculează mai întâi numărul Reynolds cu relaţia (2.61) şi apoi se determină FR cu ajutorul graficului din fig. 2.25.



6. Recalcularea produsului FPKv utilizând factorul asociat numărului Reynolds Cunoscând FR se recalculează produsul FpKv utilizând relaţia (2.60). Se compară valoarea produsului FpKv de la pasul 4 cu valoarea acestuia recalculată în cadrul pasului 6. Dacă cele două valori nu depăşesc ±10% diferenţa între ele, atunci se utilizează valoarea recalculată a produsului FpKv. Dacă cele două valori diferă cu mai mult de 10% , atunci se utilizează valoarea recalculată a produsului FpKv pentru a calcula din nou Rer . 7. Selectarea unei aproximări a mărimii RR pe baza lui Kv

Din tabelele cu robinete de reglarea ale producătorului se alege cel mai mic robinet de reglare care satisface Kv calculat. 8. Calculul factorului de geometrie al conductei Dacă dimensiunea conductei nu este cunoscută se utilizează dimensiunea aproximativă a corpului RR (pasul 7) pentru a alege dimensiunea corespunzătoare a conductei. Diametrul conductei este utilizat pentru a calcula factorul de geometrie FP. Daca diametrul conductei este egal cu diametrul robinetului, atunci 1=PF . 9. Calculul lui Kv final prin luarea în consideraţie a lui FP Având FP calculat se determină o aproximată a lui Kv luând în consideraţie FP . 10. Calculul vitezei la ieşirea din robinet Cunoscând debitul şi diametrul interior al flanşei RR se calculează viteza. Se comparaă valoarea găsită pentru viteză cu valorile maxime acceptate: - pentru lichide : 15 m/s ; - pentru amestecuri de vapori şi lichid : 150 m/s .

Dacă viteza obţinută pentru RR în cauză depăşeşte limita admisă, este necesar să se aleagă un RR mai mare. 11. Recalcularea lui Kv dacă s-a modificat dimensiunea corpului Aceasta are în atenţie revederea lui Kv dacă Fp s-a modificat datorită selectării unui robinet de reglare cu un corp mai mare. 12. Selectarea tipului şi dimensiunilor sistemului de obturare



6.4. Criterii pentru alegerea elementelor de execuţie

Alegerea elementelor de execuţie este o activitate complexă, cuprinzând elemente de natură tehnică, elemente de natură financiară cât şi elemente de natură comercială. Elementele de natură tehnică se referă la calculul parametrilor tehnici asociaţi elementelor de execuţie ale sistemelor automate de reglare. Elementele financiare vizează valoarea investiţiei şi valoarea cheltuielilor de exploatare ca element de decizie în alegerea elementelor de execuţie. Elementele de natură comercială sunt legate de oferta producătorilor de elemente de execuţie tipizate (care sunt produse şi vândute la un preţ acceptabil financiar). În cele ce urmează vor fi analizate aceste criterii pentru alegerea elementelor de execuţie tip robinet de reglare.

6.4.1. Criterii constructive în alegerea robinetelor de reglare

Criteriul constructiv implicat în alegerea robinetelor de reglare se referă la tipul robinetului de reglare. În prezent, producătorii realizează o mare diversitate de tipuri de robinete de reglare. Principalele criterii de clasificare a tipurilor de robinete de reglare au fost prezentate în capitolul 5.

6.4.2. Criteriul modului de debit standardizat

Producătorii de robinete de reglare oferă inginerilor date despre tipurile de robinete de reglare produse în serie. Acestea conţin valori ale modulul de debit standardizat Kvs, valori ale diametrului nominal al robinetului Dn, valori pentru factorul de recuperare a presiunii pentru robinete fără reducţii asociate FL. Un exemplu al ofertei producătorului autohton de robinete de reglare, Întreprinderea de Utilaj Petrolier Târgovişte, este prezentată în tabelul 6.3. Robinetele de reglare prezentate au în construcţie un scaun şi pot fi operate la presiunea nominală 40nP şi

64nP . Modulul de debit Kvs este cuprins în domeniul 140010 K, iar

diametrul nominal Dn este fabricat în domeniul 35015K mm.



Tabelul 6.3

Valori standardizate ale modului de debit Kvs, pentru robinetele de reglare produse de I.U.P. Târgovişte

H [mm]

30 35 45 55 65 80 95

Ds [mm]

4 5 6 8 10

12

15

18

25

28

32

40

50

65

80

100

125

150

200

250

300 350

Kvs 0,1

0,2

0,4

0,6

0,93

1,33

2,1

3 4 5 9 13

18

20

30

40

65

90

140

200

300

420

650

1000

1400

Dia

me

trul

nom

inal

15 20 25 32 40 50 65 80 100

125

150

200

250

300

350



6.4.3. Criteriul caracteristicii intrinseci şi de lucru a organului de reglare

Alegerea tipului robinetului de reglare reprezintă o problemă majoră în alegerea robinetelor de reglare. Pentru rezolvarea acestei probleme trebuie avute în vedere următoarele:

a) pentru fiecare buclă de reglare trebuie aleasă acea caracteristică intrinsecă a organului de reglare şi implicit a robinetului de reglare astfel încât, împreună cu celelalte elemente ale buclei, să producă cea mai mică variaţie a amplificării sistemului de reglare automată;

b) pentru fiecare buclă de reglare trebuie aleasă acea caracteristică de lucru a organului de reglare şi implicit a robinetului de reglare astfel încât, împreună cu celelalte elemente ale buclei, să producă o caracteristică de lucru liniară pentru sistemul de reglare automată.

Varietatea mare a fluidelor, a regimurilor de curgere şi a sistemelor

de reglare automate contribuie la dificultatea alegerii caracteristicii intrinseci a organului de reglare. Având în vedere faptul că cele mai utilizate caracteristici intrinseci ale organelor de reglare sunt cele liniare şi logaritmice, în cele ce urmează vor fi prezentate recomandări privind alegerea robinetelor de reglare pentru cele mai uzuale sisteme de reglare automată.

Recomandări privind alegerea robinetului de reglare din cadrul SRA debit. Sistemul de reglare automată a debitului cu structura cea mai comună este ilustrat în figura 6.4. Sistemul hidraulic este caracterizat prin pompă centrifugală, presiunea la capătul conductei Pv şi rezistenţele hidraulice R1 şi R2. Sistemul de reglare al debitului poate avea un traductor de debit cu caracteristică statică liniară (traductor de debit masic Coriollis) sau un traductor de debit cu caracteristică statică neliniară (diafragmă) prevăzut sau nu cu element de liniarizare a debitului (extractor de radical). Sistemul de reglare a debitului poate îndeplini funcţia de reglare de stabilizare (prescriere constantă) sau reglare de urmărire (prescriere variabilă). În tabelul 6.4 sunt prezentate recomandări pentru alegerea caracteristicii intrinseci a robinetelor de reglare utilizate în cadrul sistemelor de reglare a debitului [2 ].



Tabelul 6.4

Recomandări pentru caracteristica intrinsecă a robinetelor de reglare utilizate în cadrul SRA debit

Reglare Caracteristica

traductorului de debit

Ψ Perturbaţii ale

SRA

Caracteristica intrinsecă

recomandată

de stabilizare

Qr ≈

1 Pr0, Pv, T, v, ρ logaritmică

2Qr ≈ liniară când

21 ii QQ ≠

Qr ≈ 1<

Pr0, Pv, R1, R2, T, v, ρ

logaritmică 2Qr ≈

de urmărire

Qr ≈ 1

Variaţiile perturbaţiilor neglijabile în raport cu modificările prescrierii

liniară corectată cu extractor de

radical

30,> liniară

30,≤ logaritmică

2Qr ≈ 1 logaritmică

fără corecţii cu extractor de

radical 1< liniară

Fig. 6.4. Structura comună a SRA debit: Pr0 – presiunea de refulare a pompei centrifugale; Q – debitul volumic; R1 – rezistenţa hidraulică a

conductei şi reducţiilor din amonte de robinet; R2 – rezistenţa hidraulică a conductei şi reducţiilor din aval de robinet; ∆Pr – căderea de presiune pe

robinetul de reglare; Pv - presiunea la capătul conductei.



Recomandări privind alegerea robinetului de reglare din cadrul SRA nivel. Sistemul de reglare automată a nivelului aduce noi aspecte în alegerea caracteristicii intrinseci a organului de reglare şi implicit a tipului de robinet de reglare. Elementele avute în vedere la alegerea caracteristicii intrinseci a robinetului de reglare sunt următoarele:

− Caracteristica dinamică a procesului de acumulare a lichidului. Procesul de acumulare poate avea un caracter integrator (sistemele de acumulare pentru care ( )hfQe ≠ )

sau element aperiodic de ordinul I (sistemele de acumulare pentru care ( )hfQe = ).

− Structura SRA nivel. Acesta poate avea drept mărime de execuţie debitul de intrare Qi sau debitul de ieşire Qe.

− Tipul prescrierii. Aceasta poate fi constantă, în cazul sistemelor de stabilizare, implicând variaţii mari a mărimii de execuţie (Qi sau Qe) sau variabilă, în cazul sistemelor de urmărire.

În figura 6.5 este prezentat un exemplu de sistem de reglare a nivelului, caracterizat ca un sistem de stabilizare, mărimea de execuţie fiind debitul de intrare Qi. Pentru acest tip de sistem de reglare automată, recomandările de selecţie a caracteristicii intrinseci a robinetului sunt prezentate în tabelul 6.5 [2 ].

Tabelul 6.5

Recomandări pentru caracteristica intrinsecă a robinetelor de reglare utilizate în cadrul SRA nivel

Tipul prescrierii ψ Perturbaţii ale SRA Caracteristica

intrinsecă recomandată

Constantă 1 Qi, Pr0, Pv, T, v, ρ logaritmică Variabilă 1< Qi, Pr0, R1, Pv, T, v, ρ logaritmică Constantă 1 Qe, Pav, R2, (Pv), T, v, ρ liniară

Variabilă 30,>

Qe, Pav, R2, (Pv), T, v, ρ liniară

30,≤ logaritmică



Fig. 6.5. Exemplu de sistem de reglare a nivelului: Pr0 – presiunea de refulare a pompei centrifugale; Q – debitul volumic; R1 – rezistenţa

hidraulică a conductei şi reducţiilor din amonte de robinet; R2 – rezistenţa hidraulică a conductei şi reducţiilor din aval de robinet; ∆Pr – căderea de

presiune pe robinetul de reglare; Pv - presiunea la capătul conductei.

Recomandări privind alegerea robinetului de reglare din cadrul SRA presiune. Sistemul de reglare automată a presiunii este tratat în literatură numai pentru cazurile în care sursa de presiune este un compresor iar gazul se acumulează într-un vas tampon. Elementele avute în vedere la alegerea caracteristicii intrinseci a robinetului de reglare sunt următoarele:

− Dispunerea robinetului de reglare în raport cu traductorul de presiune. Conform acestei caracterizări, robinetul de reglare poate fi amplasat înaintea traductorului, reglând astfel presiunea din avalul robinetului (reducere de presiune) sau după traductor, menţinând presiunea din amonte de robinet (suprapresiune).

− Necesitatea ca amplificarea dhdP1 în cazul reglării

suprapresiunii, respectiv amplificarea dhdP2 în cazul reglării reducerii presiunii, să fie cât mai constantă în domeniul de variaţie a cursei h.

Studiile întreprinse de Marinoiu au condus la unele criterii pentru

alegerea tipului de robinet de reglare în cazul sistemelor de reglare a presiunii, tabelul 6.6 [2 ].



Tabelul 6.6

Recomandări pentru caracteristica intrinsecă a robinetelor de reglare utilizate în cadrul SRA presiune

Prescriere 1rP∆ Perturbaţii Caracteristica

intrinsecă recomandată Constantă 0 R2, Pv logaritmică Constantă 0≠

Pr0, R1, R2, Pv logaritmică

Variabilă 0 sau 0≠ logaritmică

Recomandări privind alegerea robinetului de reglare din cadrul SRA temperatură. Sistemul de reglare automată a temperaturii a fost studiat de Samal, Siemers şi Shinskey [17, 18, 19]. Rezultatul studiilor este prezentat în tabelul 6.7 sub forma unor recomandări privind alegerea robinetelor de reglare pentru sistemul de reglare a temperaturii pentru cuptoarele tubulare.

Tabelul 6.7

Recomandări pentru caracteristica intrinsecă a robinetelor de reglare utilizate în cadrul SRA temperatură

Prescrierea SRA-T Ψ Perturbaţii

majore Caracteristica

intrinsecă recomandată

Constantă

Pr0 logaritmică 1< Pr0 logaritmică

Qp logaritmică

liniară

Constantă sau variabilă

1 Tin

liniară 30,≤ logaritmică 30,> liniară

cond autom proc_cap 6

Documents