Регулирования уровня

Уровень является косвенным показателем гидродинамического равновесия в аппарате. Пространство уровня свидетельствует о соблюдении материального баланса, когда приток жидкости равен стоку и скорость изменения уровня равна 0. В общем случае изменение уровня описывается уравнением вида

где S – площадь горизонтального свободного сечения аппарата;

G_вход, G_выход – это расходы жидкости на входе в аппарат и на выходе из него;

G _оп – количество жидкости образующееся или расходуемой в аппарате в единицу времени.

В зависимости от требуемой точности поддержания уровня применяют один из двух способов регулирования.

1. Позиционное регулирование, при котором уровень в аппарате поддерживается в заданных достаточно широких пределах LLL

Такие системы регулирования устанавливают на сборниках жидкостей или промежуточных или промежуточных емкостях

1-насос; 2-аппарат; 3-сигнализатор уровня; 4-регулятор уровня; 5, 6-регулирующие клапаны.

Рисунок 3.4 – Схема позиционного регулирования уровня.

При достижении предельного значения уровня происходит автоматическое переключение потока на запасную емкость

2. Непрерывное регулирование при котором обеспечивается стабилизация уровня на заданном значении L=L₀. Особенно высокие требования предъявляются к точности регулирования в теплообменных аппаратах, в которых уровень жидкости существенно влияет на тепловые процессы. Например, в паровых теплообменниках уровень конденсата определяет физическую поверхность теплообменника.

При отсутствии фазовых превращений в аппарате уровень в нем регулируют одним из способов.

а) б)

в)

а)-регулирование не притока; б)-регулирование не стока; в)-расходная автоматическая система регулирования.

1-регулятор уровня; 2-регулирующий клапан; 3, 4-измерители расхода;

5-регулятор соотношения.

Рисунок 3.5 – Схемы непрерывного регулирования уровня.

1-испаритель; 2-регулятор уровня; 3-регулирующий клапан

Рисунок 3.6 – Схема регулирования уровня в испарителе.

При отсутствии фазовых превращений в аппарате уровень в нем регулируют одним из трех способов:

1. Изменением расхода жидкости на входе в аппарат (регулирование притока) (рисунок 3.5,а);

2. Изменение расхода жидкости на выходе из аппарата (регулирование на «стоке») (рис. 3.5,б)

3. Регулированием соотношения расходов жидкости на входе в аппарат и выходе из него с коррекцией по уровню (рис.3.5,в).

Отключение корректирующего контура в этой системе может привести к накоплению ошибки при регулировании уровня, так как в следствии неизбежных погрешностей в настройке регулятора соотношения расхода жидкости на входе и расхода жидкости на выходе из аппарата не будут точно равны друг-другу и в следствии регулируемых свойств объекта уровень будет нарастать или убывать (рисунок 3.6).

В случае, когда гидродинамические процессы в аппарате сопровождаются фазовыми превращениями можно регулировать уровень изменения подачи теплоносителя или хладагента. В таких аппаратах уровень связан с другими параметрами, по этому выбор способа регулирования в каждом конкретном случае должен выполнятся с учетом остальных контуров регулирования.

Особое место в системах регулирования уровня АСР уровня в аппаратах с слоем зернистого материала (рисунок 3.7).

Устойчивое поддержание уровня кипящего слоя возможно на достаточно узких условиях предела соотношения расхода газа и массы слоя. При значительном колебании расхода газа (или расхода зернистого материала) наступает режим уноса слоя или его оседание, по этому 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 ожжижение слоя (рис.3.7,б)

а) б)

а)-отводом зернистого материала; б)-изменением расхода газа.

1-аппарат в кипящем слое; 2-регулятор уровня; 3-регулирующий орган.

Рисунок 3.7 – Регулирование уровня кипящего слоя.