Принципиальная схема установки приведена на рисунке 1. Объектом контроля, сигнализации и регулирования является емкость Е, заполняемая водой. Вода в емкость подается непосредственно из трубопровода через электромагнитный клапан ЭКМ. Уровень ее в емкости контролируется с помощью следующих уровнемеров:
1) гидростатических: с непосредственным измерением давления столба жидкости и с непрерывным продуванием воздуха или газа;
2) емкостного;
3) буйкового;
4) ультразвукового;
5) визуального.
Гидростатический уровнемер с непосредственным измерением столба жидкости состоит из мембранного дифманометра ДМ и измерительного прибора дифференциально-трансформаторной системы типа КСД. Плюсовая линия дифманометра подключена к уравнительному сосуду СУ, минусовая — к днищу емкости Е.
Гидростатический уровнемер второго типа состоит из пьезометрической трубки ПТР, мембранного напоромера типа НМ, измеряющего давление в ней, контрольного сосуда СК и редуктора давления воздуха 1РДФ.
В качестве емкостного уровнемера используется индикатор уровня типа КИФМ, в состав которого входят: 1) электронный блок с емкостным датчиком ДЕ, одним электродом которого служит стержень в хлорвиниловой оболочке, а другим — металлическая стенка емкости Е; 2) силовой блок БС; 3) дистанционный указатель уровня 1МА; 4) корректор температуры КТ.
В состав буйкового измерителя уровня входят буйковый уровнемер типа УБ с встроенным пневматическим преобразователем и измерительный показывающий прибор ПВ1. Питание сжатым воздухом как буйкового уровнемера, так и измерительного прибора обеспечивается редуктором давления 2РДФ.
Комплект ультразвукового уровнемера типа ЭХО состоит из акустического преобразователя АП, блока питания БП и показывающего прибора, в качестве которого используется миллиамперметр 2МА.
|
|
Рисунок 1 – Принципиальная схема установки
Схемой предусмотрены два режима регулирования уровня путем подачи воды в емкость Е с помощью электромагнитного клапана ЭКМ — ручной и автоматический. Режим управления выбирается избирателем управления ИУ. При ручном режиме электромагнитный клапан ЭКМ управляется спомощью местной кнопочной станции КМ.
Рисунок 2 – Принципиальная схема управления и сигнализации
Режим автоматического двухпозиционного регулирования осуществляется на базе гидростатического уровнемера. При этом измерительный прибор КСД имеет позиционное регулирующее устройство и комплектуется дополнительным релейно-командным блоком БР. Кроме того, с помощью последнего и сигнальных ламп 1ЛС, 2ЛС и 3ЛС реализуется технологическая сигнализация уровня жидкости в емкости.
Электрическая схема регулирования и сигнализации уровня изображена на рисунке 2.
При ручном управлении избирательуправления ИУ устанавливается в положение Р, при котором контакты 3 и 4 замкнуты. Нажатием кнопки местного управления КМ «Пуск» подается напряжение на обмотку реле 3Р, которое, замыкая свой нормально разомкнутый контакт 3Р3, подключает питающее напряжение к обмотке электромагнитного клапана ЭКМ. Кроме того, реле замыкает контакты самоблокировки 3Р1 и 3Р2, которые обеспечивают протекание электрического тока через обмотку реле после того, как кнопка «Пуск» будет отпущена. В этом случае говорят, что реле «становится на самоблокировку».
|
|
Клапан отключается нажатием кнопки КМ «Стоп». При этом обесточивается обмотка реле 3Р, а размыкающий контакт 3Р3 разрывает цепь питания обмотки электромагнитного клапана.
В режиме автоматического позиционного управления избиратель управления ИУ устанавливается в положение А, при этом замыкаются контакты 1 и2.
Пределы регулирования уровня и ширина нейтральной зоны устанавливаются перемещением двух задатчиков позиционного регулирующего устройства в приборе КСД. Каждый задатчик представляет собой каретку, несущую микровыключатель и имеющую указательную стрелку. Состояние контактов микровыключателей зависит от положения каретки, связанной с измерительной системой прибора КСД. При отсутствии воды в емкости оба контакта микровыключателей, соответствующих нижнему значению уровня в емкости (Н) и верхнему (В), будут замкнуты. Если уровень воды превышает нижний, но будет меньше верхнего, то контакт Н размыкается, а контакт В остается замкнутым. В случае превышения уровнем воды в емкости его верхнего значения оба контакта размыкаются.
После переключения избирателя управления ИУ в положение А при пустой емкости обмотки реле 1P и 2Р оказываются под током. Реле срабатывают, при этом их нормально разомкнутые контакты замыкаются. В результате загорается зеленая лампа 1ЛС (перекидные контакты 2Р1 и 1Р1 — в верхнем положении), срабатывает реле 3Р (контакты 2Р2 и 1Р3 замкнуты) и встает на самоблокировку. В емкость начинает поступать вода. Как только уровень в емкости превысит заданное нижнее значение, контакт Н разрывает цепь питания реле 1P. Это приводит к обесточиванию обмотки реле и перебросу перекидного контакта 1Р1 в нижнее положение. Загорается лампа 2ЛС, указывающая на то, что регулируемое значение параметра (уровень воды в емкости) находится в заданных пределах. Поступление воды в емкость продолжается, поскольку цепь питания реле Р3 остается замкнутой, так как замкнутый контакт самоблокировки 3Р1 шунтирует разомкнувшийся контакт первого реле 1Р3.
|
|
Превышение уровнем воды заданного верхнего значения зоны регулирования приводит к размыканию контакта В иобесточиванию обмотки реле 2Р. Перекидной контакт 2Р1займет нижнее положение, замкнув цепь питания лампы 3ЛС, горение которой сигнализирует о превышении уровнем верхней границы зоны регулирования. Другой контакт реле 2Р (контакт 2Р2) разрывает цепь питания реле 3Р, что приводит к закрыванию электромагнитного клапана. Уровень воды начинает падать, так как имеется постоянный слив из емкости.
При входе регулируемого параметра в установленную зону регулирования контакт В замыкается, но срабатывание реле 2Р вызывает лишь загорание лампы 2ЛС. Уровень в емкости продолжает падать. Когда уровень станет меньше нижней границы зоны регулирования, контакт Н замыкается. Реле 1P получает питание и замыкает цепь питания лампы 1ЛС и реле 3Р. Обмотка электромагнитного клапана ЭКМ вновь получает питание, и емкость снова начинает наполняться. Далее процесс будет повторяться.
Необходимым условием правильного функционирования схемы регулирования уровня является превышение количества воды, поступающей в емкость, над количеством, отводимым из нее по сливному трубопроводу. При выполнении этого условия уровень воды в емкости будет колебаться между нижним и верхним значениями зоны регулирования, устанавливаемой на приборе КСД.
При реализации процесса позиционного регулирования величина уровня в емкости будет колебаться относительно заданного значения Н3 с определенной амплитудой А (рисунок 3). Качество процесса регулирования в этом случае характеризуется амплитудой колебаний А, величина которой определяет относительную погрешность регулирования δ:
%. (1)
Для конкретного объекта характер зависимости изменения уровня во времени при позиционном регулировании будет зависеть от значений расхода подаваемой в емкость жидкости и скорости ее слива.