09_Relgarea automata a parametrilor proceselor tehnologice.doc

nvmntul profesional i tehnic n domeniul TIC

nvmntul profesional i tehnic n domeniul TICProiect cofinanat din Fondul Social European n cadrul POS DRU 2007-2013

Beneficiar Centrul Naional de Dezvoltare a nvmntului Profesional i Tehnic

str. Spiru Haret nr. 10-12, sector 1, Bucureti-010176, tel. 021-3111162, fax. 021-3125498, [email protected] modulului: Reglarea automat a parametrilor proceselor tehnologice

Material de nvare Domeniul: electronic automatizriCalificarea: Tehnician n automatizriNivel 32009Cuprins5I. Introducere

7II. Resurse

8TEMA NR.1. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a temperaturii

8Fia de documentare 1. SRA pentru reglarea temperaturii

10Fi de lucru 1.1. Reprezentarea schemei boc pentru reglarea temperaturii n cazul unui fier de clcat

12Fi de lucru 1.2. Realizarea unui termostat electronic

14Fi de lucru 1.3. Realizarea unui sistem de reglare automat a temperaturii

17Test de evaluare 1

21TEMA NR 2. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a presiunii

21Fia de documentare 2. SRA pentru reglarea presiunii

232.2. Exemple de sisteme de reglare automat a presiunii

25Fi de lucru 2.1. Regulator de presiune (hidraulic)

27Fi de lucru 2.2. Regulator de presiune (pneumatic)


33TEMA NR 3. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a nivelului

33Fia de documentare 3. SRA pentru reglarea nivelului

343.2. Exemple de sisteme de reglare automat a nivelului

37Activitatea de nvare 3

37Fi de lucru 3.1. Regulator de nivel

37Descrierea lucrrii:

40Fi de lucru 3.2. Realizarea unui sistem de reglare automat a nivelului


45TEMA NR.4. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a debitului

45Fia de documentare 4. SRA pentru reglarea debitului


51Fi de lucru 41. Regulator de debit cu dou ci

54TEST DE EVALUARE 4

55TEMA NR.5. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a umiditii

55Fia de documentare 5. SRA pentru reglarea umiditii


60Fi de lucru 5.1. Reglarea umiditii (electronic)

63Fi de lucru 5.2. Reglarea umiditii


70TEMA NR.6. SRA n cascad

70Fia de documentare 6. SRA n cascad

72Fi de lucru 6.1. SRA n cascad

73Fi de lucru 6.2. SRA n cascad

73Exemple de SRA n cascad


79TEMA NR.7.Automate programabile

79Fia de documentare 7. Automate programabile



82GLOSAR

84Bibliografie:

I. IntroducereMaterialul de invatare are rolul de a conduce elevul la dobandirea competentelor:

28.1. Coreleaz componentele unui sistem de reglare automat a unui parametru cu elementele schemei bloc a unui SRA.

28.2. Examineaz modul de conectare a elementelor componente pentru realizarea unui SRA cu structur evoluat.

28.3. Analizeaz utilizarea automatelor programabile n conducerea unui proces tehnologic.Domeniul Electronic i automatizriCalificarea Tehnician n automatizriNivelul de calificare 3

Materialul cuprinde:

- fise de documentare

- activitati de invatare- teste de evaluare- glosarPrezentul material de invatare se adreseaz elevilor din cadrul liceelor tehnologice, domeniul Electronic i automatizri, calificarea Tehnician n automatizri.

Competena / Rezultatul nvriiTemeElemente componente

Competenta 1Elaboreaz scheme bloc pentru diferite posibiliti de reglare automat a unui procesTema nr.1. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a temperaturiiFia de documentare 1. SRA pentru reglarea temperaturii

Activitatea de nvare 1

Tema nr.2. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a presiuniiFia de documentare 2. SRA pentru reglarea presiunii


TEMA NR.3. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a niveluluiFia de documentare 3. SRA pentru reglarea nivelului


TEMA NR.4. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a debituluiFia de documentare 4. SRA pentru reglarea debitului


TEMA NR.5. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a umiditiiFia de documentare 5. SRA pentru reglarea umiditii


Competenta 2Analizeaz modul de conectare a elementelor componente pentru realizareaa unui SRA cu structur evoluatTema nr.1. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a temperaturiiActivitatea de nvare 1. Exemple de SRA a temperaturii cu structur evoluat

Tema nr.2. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a presiuniiActivitatea de nvare 2. Exemple de SRA a presiunii cu structur evoluat

TEMA NR.3. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a niveluluiActivitatea de nvare 3. Exemple de SRA a nivelului cu structur evoluat

TEMA NR.6. SRA n cascadActivitatea de nvare 6. Exemple de SRA n cascad

Competenta 3Analizeaz utilizarea automatelor programabileTEMA NR.7. Automate programabile

Fia de documentare 7. Automate programabile


Absolventul nvmntului liceal cu calificarea Tehnician n automatizri, trebuie s cunoasc structura, caracteristicile, mrimile specificice precum i noiunile de baz despre funcionarea sistemelor de reglare automat a parametrilor.

Dup parcurgerea celor ase teme, ce vizeaz primele dou competene din standard, absolvenii nivelului 3, calificarea Tehnician n automatizri, vor fi capabili s recunoasc un SRA n funcie de categorie, s descrie semnalele utilizate n SRA, s caracterizeze regimurile de funcionare i performanele SRA cu legi de reglare obinuite i speciale, s identifice tipuri de traductoare din construcia SRA, s explice funcionarea traductoarelor din SRA pe baza caracteristicilor generale, conform criteriilor de performan din SPP.II. Resurse

Prezentul material de invatare cuprinde diferite tipuri de resurse care pot fi folosite de elevi:

fie de documentare activiti de nvare

teste de evaluare

glosar

Elevii pot folosi att materialul prezent (n forma printat) ct i varianta online.

Semnificaia simbolurilor grafice utilizateDefiniie, informaie, date

Evaluare, materiale suport

Important, not, atenie

Propuneri pentru evaluare

Probe scrise, documente

sauTimp de lucru

Activitate individuala la calculator

Tipul activitii: Problematizarea, expansiune, studiu de caz

TEMA NR.1. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a temperaturii

Schema bloc a unui SRA pentru reglarea temperaturii

Rolul blocurilor componente .

Descrierea funcionrii dup schema bloc.

Legi de reglare.

Mrimi de intrare/ieire.

Fia de documentare 1. SRA pentru reglarea temperaturii

1.1. Reglarea temperaturiiSistemele de reglare automat a temperaturii sunt printre cele mai utilizate att n economie ct i n aplicaii casnice. Din punct de vedere al destinaie sistemele de reglare automat a temperaturii pot fi sisteme pentru instalaii frigorifice sau sisteme pentru instalaii de nclzire.

n multe situaii, schemele pentru msurarea temperaturii sunt incluse n bucle de reglare a temperaturii pentru incinte termostate. Dac nclzirea se face electric, nu este indicat ca alimentarea schemei de msurare s se fac de la aceeai surs de putere ca i rezistorul de nclzire, deoarece pot apare cuplaje parazite importante, care mresc histerezisul temperaturii reglate. n acest caz este indicat ca alimentarea pentru nclzire s se realizeze n curent alterenativ, iar alimentarea schemei de msurare n curent continuu.

n cele mai simple instalaii termice, schema bloc a unui sistem de reglare a temperaturii este cea din fig. 1.1.

Sistemele de reglare a temperaturii din instalaiile frigorifice sunt realizate, n majoritatea cazurilor, prin intermediul echipamentelor specializate cu aciune continu sau cu regulator bipoziional.

n instalaiile termice la care timpul mort este mare, este necesar utilizarea sistemelor de reglare cu regulator PID sau PI. n unele situaii, cnd timpul mort este foarte mare (Tm > T), se impune utilizarea unor regulatoare speciale (cu aciune prin impulsuri).Fig. 1.1. Schema bloc a unui sistem de reglare a temperaturiiTemperatura t din incinta 1 este realizat prin intermediul serpentinei 2, parcurs de agent termic (atunci cnd t > t0, unde t0 este temperatura mediului ambiant) sau de agent de rcire (atunci cnd t < t0). Dac temperatura t are tendina s creasc, regulatorul R comand micorarea seciunii de trecere a organului de reglare n cazul instalaiilor de nclzire sau mrirea seciunii de trecere n cazul instalaiilor frigorifice.

1.2. Exemplu de sistem de reglare automat a temperaturii, cu structur evoluat1. Pentru obinerea unor performane superioare la reglarea automat a temperaturii se poate adopta un sistem de reglare n cascad (Fig. 1.2).

Fig. 1.2. Reglarea automat a temperaturii

Bucla de reglare automat a temperaturii, coninnd traductorul de temperatur Tr1 i regulatorul R1, include o bucl de reglare a debitului, format din traductorul de debit Tr2, regulatorul R2 i elementul de execuie EE. Dac temperatura t tinde s scad fa de valoarea prescris, regulatorul de temperatur R1 impune o valoare prescris mai mare la regulatorul de debit R2. Bucla de reglare interioar stabilete debitul la noua valoare prescris, astfel nct temperatura t crete, revenind la valoarea impus. Sistemul de reglare n cascad reacioneaz foarte eficace la o perturbaie de tipul unei variaii a presiunii agentului termic la intrare.

Dac presiunea crete brusc, crete i debitul agentului termic, existnd tendina ca temperatura t s creasc.

Creterea debitului este sesizat de traductorul Tr2 i, n consecin, regulatorul R2 acioneaz imediat, dnd comanda de micorare a seciunii de trecere a organului de reglare. Debitul este adus la valoarea impus nainte ca temperatura din incint s aib variaii importante.


Fi de lucru 1.1. Reprezentarea schemei boc pentru reglarea temperaturii n cazul unui fier de clcatCompetene vizate:

Elaboreaz scheme bloc pentru diferite posibiliti de reglare automat a unui proces Analizeaz modul de conectare a elementelor componente pentru realizareaa unui SRA cu structur evoluatObiective vizate:

Aceast activitate v va ajuta s reprezentai schema bloc pentru o instalaie de reglare automat a unui parametru pentru o schem dat.

Durata: 30 minute.

Tipul activitii: activitate de grup.

Sugestii :

pentru realizarea acestei activiti v vei organiza clasa n grupe de 34 elevi;

analizai schema funcional a sistemului de reglare a temperaturii n cazul unui fier de clcat redat n fig. 1.3

Fig. 1.3. Sistem de reglare automat a temperaturii unui fier electric de clcat

reprezentai schema bloc pentru schema din figura 1.3.;

indicai tipul de reglare realizat cu aceast schem;

realizai o scurt prezentare a modului de funcionare pentru schema dat.Evaluare:

Schema bloc a SRA cu schema funcional din figura 1.3. este prezentat n figura 1.4. Resortul de contact se comport ca un comutator bipoziional, iar reglarea este bipoziional.

Fig. 1.4. Schema bloc a SRA cu schema de funcional din figura 1.3

Fi de lucru 1.2. Realizarea unui termostat electronic

Competene vizate:

Elaboreaz scheme bloc pentru diferite posibiliti de reglare automat a unui proces

Analizeaz modul de conectare a elementelor componente pentru realizareaa unui SRA cu structur evoluatObiective vizate:

Aceast activitate v va ajuta s realizai montajul unui termostat electronic dup o schem dat.Durata: 120 minute.

Tipul activitii: lucrare de laborator.

Sugestii :

Se d schema electric:

Lista componentelor:

Amplificator operational:A 741

TermistorNTC 470650 ( 2 termistori legai n serie cu punctul de contact comun accesibil pentru a fi nclzit )

Diode:

1N 4007 2 buci

Rezistori:

680 , 47 K - 3 buci

Poteniometru:

5 K

Condensatori:

1 F

Led

Aparate necesare: multimetru, surs de tensiune continu.

Mod de lucru:

Dup msurarea componentelor, parcurgei urmtoarele etape:

1. Realizai pe placa de cablaj imprimat sau pe placa de test schema de mai sus.

2. Alimentai montajul folosind sursa de tensiune continu de 12 V.

3. Stabilii poziia poteniometrului pentru care LED-ul este stins (la limita de aprindere).

4. Verificai funcionarea montajului nclzind uor cu pistolul/staia de lipit punctul comun al celor doi termistori.

5. Explicai funcionarea montajului raportndu-v la indicaia LED-ului.

FIA DE EVALUARE 1.2.

Nr. crt.Competene vizatePunctajObservaii

1.a) Organizarea ergonomic a locului de munc cu respectarea normelor de protecie a muncii i PSI.

b) Pregtirea i verificarea componentelor schemei

c) Lipirea pe cablaj imprimat a componentelor conform schemei electrice, simbolurilor i marcajelor.

d) Calitatea realizrii lipiturilor.5

8

30

2

2. Cuplarea corect a sursei de alimentare5

3.Verificarea funcionrii termostatului prin nclzire20

4.Explicarea funcionrii montajului15

5.Estetic, limbaj tehnic, autocontrol5

6.Punctaj din oficiu10

TOTAL PUNCTAJ100

Fi de lucru 1.3. Realizarea unui sistem de reglare automat a temperaturii

Competene vizate:



Aceast activitate v va ajuta s realizai montajul unui SRA pentru reglarea temperaturii utiliznd un modul didactic electropneumatic i tremostatul realizat la activitatea 1.2.Durata: 60 minute.

Tipul activitii: lucrare de laborator, clasa organizat n grupe de elevi Aparate necesare: modulul de lucru electropneumatic (FESTO, multimetru, surs de tensiune continu.

Descrierea lucrrii: nlocuii LED-ul i rezistorul R5 din schema termostatului cu un releu electromagnetic de 12V, ale crui contacte C1 i C2 se leag n circuitul electropneumatic; realizai conexiunie electrice i pneumatice conform schemelor din figura 1.6.

Senzorul de temperatur realizat cu montajul de la activitatea 1.2. activeaz contactul 1 n momentul in care acesta sesizez depirea temperaturii prescrise, electrovalva Y1 deschide camera, permind pistonului s acioneze extensia sa. n momentul n care temperatura scade sub cea prescris, se activeaz contactul 2 care trimite semnal electrovalvei Y2 sa deschid camera , permind pistonului s execute aciunea de retragere, sistemul revenind n starea iniial.


Nr. crtCompetene vizatePunctajObservaii


b) Pregtirea i verificarea elementelor schemei

c) Realizarea conexiunilor conform schemei electrice i pneumatice, simbolurilor i marcajelor.5

10

30

2. Cuplarea corect a sursei de alimentare electric i pneumatic 5

3.Verificarea funcionrii montajului prin nclzirea termistorului i apoi rcirea acestuia20




TOTAL PUNCTAJ100

Figura 1.7. Vedere asupra circuitului electronic al termostatului i asupra modulului electropneumatic

Test de evaluare 1

I. Pentru fiecare dintre cerinele de mai jos, scriei pe foaie litera corespunztoare rspunsului corect: 1 Termocuplul este un traductor parametric care transform variaia de temperatur a mediului ambiant n:

a) variaie de rezisten

b) variaie de tensiune termoelectromotoare

c) variaie de curent

d) variaie de inductan

2 Termistoarele sunt:

a) traductoare capacitive;

b) traductoare generatoare;

c) termorezistene semiconductoare

d) traductoare inductive.

3 Termorezistenele sunt traductoare de temperatur care se bazeaz pe proprietatea materialelor de a-i modifica rezistena electric, dup urmtoarea formul:

a)

b)

c)

d)

II Transcriei litera corespunztoare fiecrui enun (a, , j) i notai n dreptul ei litera A, dac apreciai c enunul este adevrat sau litera F, dac apreciai c enunul este fals. Transformai varianta considerat fals n adevrat.

a. Traductoarele generatoare transform mrimea de msurat direct ntr-o tensiune electric;

b. Termocuplele sunt traductoare parametrice, bazate pe efectul Seebeck.

c. n instalaiile termice la care timpul mort este mare, este necesar utilizarea sistemelor de reglare cu regulator tip PD.

d. La traductoarele termorezistive semiconductoare (termistoare), rezistena termistoarelor crete cu creterea temperaturii. e. Sistemele de reglare a temperaturii din instalaiile frigorifice sunt realizate, n majoritatea cazurilor, prin intermediul echipamentelor specializate cu regulator automat.III. n coloana A sunt prezentate traductoare parametrice rezistive, iar n coloana B denumirile acestora. Scriei pe foaie asocierile corecte dintre fiecare cifr din coloana A i litera corespunztoare din coloana B.

AB

1aTermorezistive semiconductoare

(termistoare)

2bTermorezistene

3cTensometrice

4dTermocuple

5efotorezistive

fpiezorezistive

IV Scriei pe foaie cuvintele care completeaz spaiile libere:

a. Termorezistenele semiconductoare se mai numesc i ....(1).... .

b. n funcionarea unui termocuplu variaia de .....(2).... a mediului de msurat este transformat ntr-o variaie de tensiune ....(3)...

V. n figura 2 este reprezentat un subansamblu al dispozitivului din figura1.Analiznd figurile de mai jos, rspundei urmtoarelor cerine: Fig.1a. precizai ce reprezint figura 1 i figura 2;

b. indicai natura mrimilor de intrare Xi i de ieire Xe n cazul traductorului din figura 1.

Fig.2

VI.

VI.1. Pentru fierul de clcat din figura alturat indicai denumirea elementelor notate cu cifre de la 1 la 6.

VI.2. n modelul structural al unui regulator automat prezentat n figura de mai jos sunt marcate elementele componente ale regulatorului i mrimile fizice care intervin n funcionarea lui.a. Identificai elementele schemei:

ECS

A

ERS

b. Identificai mrimile care intervin n funcionarea sistemului.

1

Xrs

Barem de evaluare

Nr.

subiectRspuns corectPunctaj

maximPunctaj

acordat

I1-b; 2-c; 3-c.3x2=6

IIa-A; b-F; c-F; d-F; e-F.

Reformulare

b- Termocuplele sunt traductoare generatoare, bazate pe efectul Seebeckc- n instalaiile termice la care timpul mort este mare, este necesar utilizarea sistemelor de reglare cu regulator PID sau PI.

d- La traductoarele termorezistive semiconductoare (termistore), rezistena termistoarelor scade cu creterea temperaturii.

e- Sistemele de reglare a temperaturii din instalaiile frigorifice sunt realizate, n majoritatea cazurilor, prin intermediul echipamentelor specializate cu aciune continu sau cu regulator bipoziional.5x3=15

4x3=12

III1 e; 2 f; 3 a; 4 b; 5 c.5x3=15

IVa1:termistore;b2:temperatur;3:termoelectromotoare;3x3=9

Va. figura 1 termorezistene; figura 2 element sensibil.

b. mrimea de intrare Xi temperatur i de ieire Xe tensiune termoelectromotoare2x2=4

2x2=4

VIVI.1. 1 spiral de nclzire; 2 termostat; 3 talp; 4 contact; 5 reglor; 6 bec (LED)

VI.2. a ECS element de comparare secundar; A amplificator; ERS element de reacie secundar.b mrime directoare; 1 abaterea de la valoarea prescris; Xrs mrime de reacie secundar6x2=12

2x2=4

3x3=9

Puncte din oficiu10

Total100

TEMA NR 2. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a presiunii

Schema bloc a unui SRA pentru reglarea presiunii



Legi de reglare.


Fia de documentare 2. SRA pentru reglarea presiunii

2.1. Reglarea presiunii

Presiunea este o mrime scalar egal cu raportul dintre fora exercitat normal pe elementul de suprafa i suprafaa elementului: p =

Presiunea poate fi absolut, dac se msoar n raport cu vidul absolut, relativ sau efectiv, dac se msoar ca diferen fa de presiunea atmosferic, sau diferential, dac se msoar fa de o presiune considerat ca referin.

Pentru caracterizarea presiunilor pentru fluidele ce se afl n micare se consider o suprafa plan ce separ fluidul n dou mase de fluid aflate n micare; presiunea exercitat n planul de separaie este presiunea static. Dac n planul de separare se realizeaz ntrun punct oprirea curgerii fluidului, presiunea corespunztoare n acel punct reprezint presiunea total. Diferena dintre presiunea total i presiunea static se numete presiunea dinamic.

Unitatea de msur pentru presiune este pascalul (1 Pa = 1 N/m2), relativ mic pentru aplicaiile tehnice, unde se prefer barul (1 bar = 103 Pa).

n practic se mai folosesc i alte uniti de msur pentru presiune ca:

atmosfera tehnic (1 at = 1 Kgf/cm2);

atmosfera fizic (1 atm este presiunea hidrostatic echivalent unei coloane de mercur cu densitatea de 13,595 g/cm3, avnd nlimea de 760 mm, la 0C, corespunztoare unei acceleraii gravitaionale de 980,666 cm/s2);

mm coloan de mercur (1 mmHg = 1 torr este presiunea hidrostatic a unei coloane de mercur, n condiiile de mai sus cu nlimea de 1 mm);

mm coloan de ap (1 mm H2O este presiunea hidrostatic echivalent unei coloane de ap cu nlimea de 1 mm).

Presiunea de referin n tehnic, numit presiune normal (presiunea exercitat de o coloan de mercur cu nlimea de 735,6 mm n condiiile precizate), este diferit de presiunea atmosferic normal care corespunde presiunii hidrostatice echivalent unei coloane de mercur cu nlimea de 760mm, la 0C i acceleraie gravitaionat de 980,666 cm/s2.

n natur i n instalaiile tehnice pot exista diferite tipuri de presiuni:

presiunea atmosferic pb- Presiunea exercitat de nveliul gazos care nconjoar globul terestru poart denumirea de presiune atmosferic sau presiune barometric. Aceasta variaz cu: altitudinea (datorit greutii aerului), cu starea vremii (dat de deplasarea maselor de aer atmosferic) i cu poziia georafic de pe globul terestru. Variaia densitii aerului funcie de presiune a condus la necesitatea de a stabili o presiune de referin numit presiune normal, aceasta fiind presiunea corespunztoare nivelului mrii la latitudinea de 45o temperatura de 0C i care are valoarea pN = 760 mmHg = 101325 Pa;

presiunea absolut pa. Presiunea absolut reprezint presiunea unui fluid considerat fa de zero absolut de presiune. Este presiunea care se utilizeaz n toate relaiile termotehnice;

suprapresiunea ps. Cnd n instalaiile tehnice presiunea absolut este mai mare dect presiunea atmosferic, diferenta dintre acestea poart denumirea de suprapresiune sau presiune manometric;

depresiune pv. Cnd n instalaiile tehnice presiunea absolut este mai mic dect presiunea atmosferic, diferena dintre acestea poart numele de depresiune, subpresiune, vacuum sau presiune vacuummetric. Vidul, exprimat n procente din presiunea atmosferica, este: V = 100 [%]Suprapresiunea i depresiunea, fiind exprimate n raport cu presiunea atmosferic, se mai numesc i presiuni relative.

presiunea static pst. Presiunea static reprezint presiunea care se exercit pe suprafaa plan de separare dintre dou mase de fluid aflate n micare;

presiunea totala ptot. Dac ntrun curent de fluid se introduce un obstacol viteza fluidului devine zero, iar ntreaga energie cinetic specific a fluidului se manifest sub form de presiune. Presiunea din acest punct de oprire (de stagnare) poart denumirea de presiuzne total. presiunea dinamic pdin. Presiunea dinamic se definete ca diferena dintre presiunea total i cea static dintro seciune transversal printrun curent de fluid, pdin=ptot-pst, fiind funie de viteza w i densitatea r a fluidului prin relaia: pdin=

Domeniul de msurare a presiunii n tiin i tehnic este deosebit de ntins. Din aceast cauz metodele de msurare a presiunii sunt specifice numai pentru anumite intervale de msurare.

Reglarea presiunii se face cu ajutorul regulatoarelor P pentru reglri simple, cu regulatoare PI cu band de proporionalitate mare i constant de timp de integrare mic pentru lichide, band de proportionalitate mic i constant de timp de integrare mare pentru gaze i abur, cu regulator PID n cazul n care se dorete obinerea unor performane deosebite.

Reglarea automat a presiunii se poate realiza n mai multe moduri, n funcie de specificul instalaiei tehnologice.

Fig. 2.1. Reglarea presiunii n recipiente cu circulaie

Reglarea presiunii n recipiente cu circulaie se poate face prin schemele date n fig. 2.1.a i 2.1b. n aceste scheme, ct i n cele ce urmeaz, Tr este traductorul, RF elementul de referin (n cazul sistemelor de stabilizare), R regulatorul iar EE elementul de execuie. n prima schem, organul de reglare este montat pe conducta de intrare, iar n a doua schem pe conducta de evacuare. Cele mai utilizate scheme de reglare sunt cu aciune continu, cu regulator PI, i sisteme de reglare bipoziionale sau cu aciune direct (n instalaii la care nu se cer indicatori de performan ridicai).

2.2. Exemple de sisteme de reglare automat a presiunii

a) Reglarea presiunii gazelor n conducte se realizeaz cu scheme de tip aval sau de tip amonte (fig. 2.2).

Fig. 2.2. Reglarea presiunii gazelor n conducte

n aceste aplicaii se utilizeaz foarte frecvent regulatoarele cu aciune direct. n figura 2.3.a i figura 2.3.b. se prezint dou soluii des utilizate pentru reglarea presiunii de aspiraie a compresoarelor din instalaiile frigorifice.

Fig. 2.3. Reglarea presiunii de aspiraie a compresoarelor din instalaiile frigorifice

b) n schema din figura 2.3.a, presiunea de aspiraie a compresorului 1 se regleaz bipoziional, prin cuplarea i decuplarea motorului de antrenare 2. Dac presiunea de aspiraie scade sub valoarea de basculare n starea 0 a regulatorului bipoziional se comand oprirea motorului. Dac presiunea crete peste valoarea de basculare n starea 1 a regulatorului bipoziional, se comand pornirea motorului.

n schema din figura 2.3.b. reglarea presiunii de aspiraie se face prin recircularea unei pri din gazul comprimat. Dac presiunea tinde s scad sub valoarea permis, se comand deschiderea organului de reglare i invers. n aceste aplicaii se utilizeaz frecvent regulatoare cu aciune direct sau regulatoare specializate cu aciune indirect. Presupunem c n desfurarea proceselor fizice, chimice i microbiologice din reactor, presiunea p se modific n funcie de aportul de cldur din exterior. n aceste condiii, ntr-un ciclu de funcionare a reactorului 1, presiunea se poate modifica prin ajustarea debitului de agent termic prin mantaua 2 a reactorului.

c) n figura 2.4. este prezentat reglajul presiunii ntr-un rezervor. La intrarea in rezervor avem o presiune de intrare, la ieirea din rezervor presiunea este Pe. Pentru sigurana instalaiei, rezervorul este prevzut cu o supap de siguran, supap care are rolul de a asigura presiunea prescris n acel recipient.

Fig. 2.4. Reglarea presiuniiFig. 2.5. Supape de siguran

Cteva tipuri de regulatoare i electroventile sunt prezentate n figura 2.6.

Regulatoare de presiune - 500 mbar, de la 3/8 la DN 150Electroventile normal nchise, cu nchidere/deschidere lent sau rapida, in una sau 2 trepte - 500 mbar, de la 1/4 la DN 200Electroventile duble, compacte - 500 mbar, de la 3/8 la DN 125

Fig. 2.6. Regulatoare de presiune - electroventile


Fi de lucru 2.1. Regulator de presiune (hidraulic)

Competene vizate:



Aceast activitate v va ajuta s realizai macheta unei instalaii de reglare automat a presiunii pentru o schem dat.

Durata: 180 minute.

Tipul activitii: lucrare de laborator. Descrierea lucrrii:Se monteaz o instalaie hidraulic, conform schemei de mai jos (figura 2.7.) i planului de lucru (un cilindriu de ridicare trebuie s apese pe o suprafa plan cu o presiune reglat corespunztor).

Figura 2.7.Etape de lucru:

1. Pregtii elementele de montaj

2. Montai-le conform schemei

3. Efectuai controlul montajului

4. Efectuai exerciiul dup fia de lucru

5. Demontai instalaia

6. Pregtii verificarea cunotinelor

Componente i echipamente necesare:

1) Grup generator

2) Supap de limitare a presiunii

3) Distribuitor 4/3

4) Cilindru cu dublu efect i frnare la cap de curs

5) Regulator de presiune, cu retur la bazin

6) Supap de sens

7) Trei manometre

8) Fi de lucru

9) Verificarea cunotinelor

Msuri de siguran:

Motorul electric nu va fi pus n funciune dect n prezena instructorului. Nu lucrai cu minile murdare de ulei (risc de alunecare). Defectele nu vor fi detectate dect dac instalaia nu mai este sub presiune. Montarea i demontarea instalaiei se face numai cnd manometrul indic presiunea zero. Nici un obstacol mecanic nu trebuie s incomodeze avansul tijei pistonului.

Cerine:1. Reglai:

presiunea pe1 la 2500 kPa (25 bar)

presiunea pe2 la 1000 kPa (10 bar) i la 1500 kPa (15 bar)

2. Valorile mrimilor msurate vor fi completate n tabelele de mai jos.

Reglajul regulatorului de presiune la pe2 = 1000 kPa (10 bar)Starea cilindrului hidraulicpe1

kPa

(bar)pe2

kPa

(bar)pe3

kPa

(bar)Comanda distribuitoruluiTimp,t

s

Avansul pistonului

Finalul cursei de avans-

Revenirea pistonului

Finalul cursei de revenire-

Reglajul regulatorului de presiune la pe2 = 1500 kPa (15 bar)Starea cilindrului hidraulicpe1

kPa

(bar)pe2

kPa

(bar)pe3

kPa

(bar)Comanda distribuitoruluiTimp, t

s

Avansul pistonului

Finalul cursei de avans-

Revenirea pistonului

Finalul cursei de revenire-

Concluzii:

Fi de lucru 2.2. Regulator de presiune (pneumatic)

Competene vizate:



Aceast activitate v va ajuta s realizai macheta unei instalaii de reglare automat a presiunii pentru o schem dat.

Durata: 180 minute.


Descrierea lucrrii:

Se monteaz o instalaie electro-pneumatic pe un modul didactic conform schemei date n figura 2.8.

Etape de lucru:







Elementele schemei:

Grup generatorY1 solenoidul valvei y1

K1-contact al bobinei k1 S2-senzor cu rola pentru capat de cursa

K2-contact al bobinei k2p-presostat

K3-contact al bobinei k3b1-senzor pentru inceputul cursei pistonului

Mod de lucru:

- La acionarea ntreruptorului 1, electrovalva y1 acioneaz asupra circuitului prin permiterea trecerii agentului motor de la surs la piston, pistonul extinzndu-se.

-n momentul n care diferena de presiune ntre calea de admisie i evacuare a pistonului atinge 6,8 bari, senzorul de presiune difereniala acioneaz asupra circuitului, lund semnalul de pe extinderea electovalvei ducnd la retragerea pristonului.

-pentru ca acest sistem s funcioneze este nevoie de o presiune minim a sistemului de alimentare cu agent motor (n acest caz aer comprimat) de 7 bari, presiunea de operare poate fi schimbata prin ajustarea senzorului diferenial de presiune.

Test de autoevaluare

1. Care dintre simbolurile de mai jos corespunde unui regulator de presiune ?

2. Care este rolul unui regulator de presiune ntr-o instalaie hidraulic ?

3. Explicai funcionarea unui regulator de presiune, schematizat alturat, dac presiunea crete n racordul aval.

4. Pistonul mobil al unui regulator de presiune are aria A = 2 cm2 i trebuie s se gseasc ntr-o poziie de echilibru. Presiunea pe2 fiind de 2000 kPa, care trebuie s fie fora elastic N, din resort ?

5. Fora elastic din resortul unui regulator de presiune este reglat la 250 N. Calculai presiunea pe2, exprimat n kPa. Suprafaa activ a pistonului are aria A = 2 cm2.

Autoevaluare:

Nr.

ntrebareRspuns corectrezultat

Nesatis-fctorSatis-

fctorbinefoarte bine

1c), d).

2Asigur fucionarea agregatului hidraulic ca o surs de presiune constant stabilizator de presiune

3Este schema constructiv-funcional a unui regulator de presiune (o supap de reglare a presiunii normal-deschis), care controleaz presiunea din racordul aval Pe2 (Y conectat la A), n funcie de reglajul urubului su.

4N=A* pe2=2*10-4*2000*103=400 N

5pe2=N/A=250/2*10-4=125*104Pa=1250kPa

Test de evaluare 21. n coloana A a tabelului de mai jos sunt prezentate cteva scheme pentru reglarea presiunii, iar n coloana B sunt enumerate tipurile de scheme. Facei asocierea literelor din coloana A cu cifrele corespunztoare rspunsului corect din coloana B.

AB

A1Schema de tip aval pentru reglarea presiunii gazelor n conducte

B2Schema de tip amonte pentru reglarea presiunii gazelor n conducte

C3Schema pentru reglarea presiunii de aspiraie a compresoarelor din instalaiile frigorifice, prin cuplarea i decuplarea motorului de antrenare

D4Schema pentru reglarea presiunii n recipiente cu circulaie, cu reglarea pe conducta de evacuare

E5Schema pentru reglarea presiunii de aspiraie a compresoarelor din instalaiile frigorifice, prin circulaia unei pri din gazul comprimat

F6Schema pentru reglarea presiunii n recipiente cu circulaie, cu reglarea pe conducta de intrare

2. Se consider schema din figura de mai jos, utilizat pentru reglarea automat a presiunii unui fluid la o valoare prescris pn.a. Identificai n schem elementul de execuie.

b. Precizai tipul elementului de execuie.

c. Analizai funcionarea schemei cnd presiunea lichidului din conduct crete peste valoarea pn.

3. Avnd date figurile de mai jos, specificai denumirea elementului de execuie, precum i tipul motorului de execuie.

a) b) c)

4. n figura alturat este reprezentat un sistem de control automat

a) Completai figura cu mrimile specifice fiecrei sgei, specificnd denumirea mrimii

b) Specificai destinaia unui sistem de control automat

c) Enumerai trei operaii realizate de dispozitivul de control automat

Evaluare:

1. A- 4, B-5, C-1, D- 2, E-3, F-65x3=15 puncte

2 a) Elementul de execuie este format din elementele 6, 7, 8

6 cilindru

7 piston cu dou fee active

8 clapet de nchidere

4x3=12 puncte

b) Elementul de execuie este neelectric: hidraulic

3 punctec) Cnd presiunea lichidului din conduct crete peste valoarea nominal pn, membrana 1 se deplaseaz n sus, comprim resortul 2 i punctul A se deplaseaz n A1, B n B1, C n C1, pistonul 7 se deplaseaz n jos i clapeta 8 obtureaz seciunea de trecere a fluidului din conduct. n acest fel presiunea p scade pn ajunge la presiunea normal pn i elementul 4 revine n poziia iniial.

8 puncte3 a element de execuie cu membran; b motor de execuie pneumatic cu o fa activ; c - Motor de execuie pneumatic cu ambele fee active.

3x4=12 puncte4.

a)

I informaii transmise operatorului;

Xm mrime de execuie; Xp mrime perturbatoare; Xe mrime de ieire.

4x4=16 puncteb) Sistemele de control automat realizeaz supravegherea instalaiei automatizate IA, prin transmiterea la dispozitivul de automatizare, numit i dispozitiv de control automat, a tuturor mrimilor msurabile din instalaie, care prezint interes din punct de vedere tehnologic.

10 punctec) Operaiile realizate de dispozitivul de control automat pot fi: msurarea mrimilor, nregistrarea acestora, integrarea (totalizarea) unor mrimi - debit, energie - ntr-o perioad dat, compararea cu anumite limite de funcionare normal i semnalizarea - acustic sau optic - a depirii acestor limite, calculul unor bilanuri i al unor indicatori sintetici privind funcionarea instalaiei tehnologice, cum sunt: bilanuri materiale i de energie, consumuri specifice, randament.14 puncteTEMA NR 3. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a nivelului Schema bloc a unui SRA pentru reglarea presiunii



Legi de reglare.


Fia de documentare 3. SRA pentru reglarea nivelului

3.1. Reglarea niveluluiNivelul unui lichid reprezint cota suprafeei libere a lichidului dintro incint i reflect volumul, masa unui lichid reinut n incinta respectiv.

Nivelul se msoar n uniti de lungime. Valoarea lui este indicat n raport cu un nivel de referin. Msurarea nivelului poate fi continu, atunci cnd evaluarea msurandului se face n permanen sau n puncte, atunci cnd se urmreste doar atingerea unor nivele critice ale nivelului.

Metodele de msurare pot fi directe n cazul n care se determin lungimea substanei a crei nivel se msoar sau indirecte, cnd nivelul se determin prin intermediul unor mrimi intermediare, ca: presiunea, masa, atenuarea unei radiaii etc. Msurarea nivelului presupune cunoaterea unor date suplimentare privind relaia nivel volum, densitate.

n general reglarea nivelului nu cere o precizie ridicat a modalitii de meninere a nivelului la anumite cote. Din aceasta cauz regulatoarele bipoziionale sunt cele mai des utilizate. Depinde de instalaia tehnologic n care se impune pstrarea nivelului i n ce condiii acest nivel trebuie meninut.

Figura. 3.1. Reglarea nivelului: 1 regulatoare R; 2 electropompe; M msur.

De regul viteza de variaie a nlimii unui lichid ntr-un rezervor este proporional cu diferena debitelor de intrare i ieire i invers proporional cu suprafaa rezervorului. Acest lucru permite utilizarea unui regulator continuu de tip P.

De reinut:

Regulatoarele folosite pentru nivel sunt de tip P i PI.

La regulatoarele P se reduce apreciabil suprareglajul, conduce la un timp tranzitoriu tr scurt, dar introduce o eroare staionar mare.

La regulatoarele PI se anuleaz eroarea staionar la intrare treapt, ns apare un suprareglaj mai mare dect la regulatorul P, i la o valoare mare a timpulul tranzitoriu tr.3.2. Exemple de sisteme de reglare automat a nivelului a) Schemele cele mai utilizate pentru reglarea automat a nivelului sunt date n figura 3.2.a i 3.2.b. Dac aciunea perturbatoare este variaia debitului de ieire, organul de reglare se monteaz pe conducta de intrare (fig. 3.2.a). Dac aciunea perturbatoare este variaia debitului de intrare, organul de reglare se monteaz pe conducta de ieire (fig. 3. 2.b). Cele mai utilizate sisteme de reglare sunt cele cu aciune continu (regulator de tip PI sau P), precum i sistemele de reglare bipoziionale.

La recipientele sub presiune, variaia nivelului se poate produce datorit variaiilor brute ale presiunii. n aceste situaii este recomandabil utilizarea schemei de reglare automat din fig. 3.2.c.

n aceast schem exist o bucl de reglare a debitului de evacuare, format din traductorul de debit Tr2, regulatorul R2 i elementul de execuie EE. Mrimea de intrare pentru regulatorul R2 este dat de regulatorul de nivel R1, pe baza informaiilor primite de la traductorul de nivel Tr1 i de la elementul de referin Rf.

Figura. 3.2. Reglarea automat a nivelului.

Dac presiunea p crete brusc, debitul de evacuare tinde s creasc. n consecin, regulatorul de debit reacioneaz imediat, dnd comanda de micorare a debitului de evacuare, nainte ca nivelul s varieze n mod substanial. Dac perturbaia const ntr-o cretere a debitului de intrare, regulatorul de nivel R1 impune o mrime de intrare mai mare la regulatorul de debit R2. n acest fel, bucla de reglare a debitului realizeaz creterea impus a debitului de evacuare, astfel nct nivelul s se stabileasc la valoarea prescris. Un asemenea sistem de reglare automat, n care o bucl principal subordoneaz o bucl de reglare interioar, se numete sistem de reglare n cascad.

Figura. 3.3. Reglarea nivelului de lichid ntr-un rezervor.

b) Reglarea nivelului apei la o secie de cazane dintro oelrien schema de funcionare a cazanelor, degazorii n numr de doi au rolul de

a alimenta cu ap de rcire (demineralizat) cazanele aferente celor trei

convertizoare n care se elaboreaz oelul. Nivelul maxim al degazorilor este de 2000 cm3

n timpul elaborrii arjei de oel, apa din cazan se transform n abur care

este debitat n conductele de abur din magistrala combinatului, fiind necesar alimentarea cu ap a cazanului, din degazori, nivelul apei din degazori scznd.

Pentru buna funcionare a instalaiei este necesar meninerea continu a unui nivel constant care se ncadreaz ntre 1100 1800 cm3. Meninerea constant a nivelului se realizeaz cu ajutorul acestei scheme de reglare automat care funcioneaza astfel:- msurarea nivelului este realizat cu ajutorului traductorulul de presiune diferenial TR alimentat cu 30 Vc.c. de sursa FE100 indicat de aparatul indicator Al i nregistrat cu nregistratorul electronic ELR45. De asemenea nseriat n bucla de msur este i regulatorul tripoziional ELX1 76 care are rolul de a comanda la ieire elementul de execuie. Domeniul de msur al traductorului este de 420 mA.- regulatorului i se va prescrie cu ajutorul dispozitivelor de prescriere limita inferioar i limita superioar respectiv 1100 1800 cm3

- cnd nivelul apei din degazor va scdea sub 1100 cm3, la bornele de ieire ale regulatorului se va face contactul Cl-L1, care comand releul d1. Contactul releului dl se afl n schema de comand a unei electrovane care va primi comand de deschidere prin cuplarea lui d1. Electrovana deschizndu-se se realizeaz alimentarea cu ap a degazorilor. Cnd nivelul msurat cu ajutorul traductorului va atinge 1800 cm3 adic valoarea maxim prescris la regulator, la bornele acestuia se va realiza contactul C2 - L2 care va cupla releul d2. Contactul releului d2 va da comand de nchidere a electrovanei astfel oprinduse alimentarea cu ap a degazorului.Activitatea de nvare 3

Fi de lucru 3.1. Regulator de nivel

Competene vizate:



Aceast activitate v va ajuta s realizai macheta unei instalaii de reglare automat a nivelului pentru o schem dat.Durata: 180 minute.

Tipul activitii: lucrare de laborator n grupe de elevi Descrierea lucrrii:Se d schema electric:

Figura 3.5. Automat pentru bazine

Lista componentelor:R1-47kR5-47k

R2-47kR6-4,7k

R3-437kR7-47k

R4-4,7kR8-4,7k

R9-10kT2-BC 547

T1-BC 547T3-BC 547

Releu electromagnetic 12V;Sursa cc 12V

Elementele sensibile care intr n contact cu apa i transmit semnalul de deschidere sau de nchidere a electroventilului sunt dou detectoare rezistive identice. Unul este montat pentru detectarea nivelului superior, cellalt pentru detectarea nivelului inferior. Ambele detectoare sunt conectate cu un bra la borna plus a sursei de alimentare, iar cellalt, prin intermediul rezistoarelor R1 i R2, la bazele tranzistoarelor T1 i T2. Schema (fig. 3.5.) este alimentat de Ia o surs de 12V i consum n regim de repaus un curent de circa 5mA, iar n regim de functionare (cnd se pompeaz ap n bazin) un curent de circa 8OmA, consum cerut de releul ReI.1.

Se alimenteaz adaptorul traductorului de nivel LT i aparatul nregistrator LR cu energie de la reteaua de 220V. Dup ce se nchide supapa de scurgere a lichidului din vasul superior se pornete pompa P i se menine n funciune pn cnd nivelul din vasul superior depete domeniul de msur al traductorului (I > 10mA). Nivelul de lichid va fi citit pe tubul de sticl gradat, iar curentul I generat de traductorul de nivel va fi citit la miliampermetrul mA. Se vor efectua circa zece msurri care vor fi trecute n tabel.

Cerine:

Se va ntocmi un referat care va conine:

a) Identificarea tipurilor de tranzistoare utilizate n schema Automat pentru bazine.

b) Explicarea funcionrii schemei electrionice.

c) Identificarea elementelor componente ale traductorului de nivel cu imersor utilizat.

d) Determinarea caracteristicii statice a traductorului studiat i ncadrarea acestuia ntr-o clas de precizie.

Datele vor fi consemnate ntrun tabel de forma:Nr.

msurrih

[mm]Imsurat[mA]Iideal[mA]I = Imsurat Iideal

[mA]

unde:

- Imsurat este valoarea msurat a curentului,

- Iideal este valoarea curentului corespunztoare caracteristicii statice ideale a traductorului de nivel studiat.

e) Determinarea clasei de precizie cu relaia:

CP I max I unde: max este eroarea normat maxim calculat cu relaia

max = 100 Imax / D D fiind domeniul de msurat.

Fi de lucru 3.2. Realizarea unui sistem de reglare automat a nivelului

Competene vizate:



Aceast activitate v va ajuta s realizai montajul unui SRA pentru reglarea nivelului

Durata: 120 minute.


Aparate necesare: modulul de lucru electropneumatic (FESTO, calculatoare, soft didactic)

Descrierea lucrrii:

-la acionarea intreruptorului principal distribuitorul electro-pneumatic, resprectiv electrovalva y1 va primi un semnal (+12v) care va permite agentului motor s actioneze extinderea primului piston.

- Senzorul motat la extinderea maxima a pistonului va trimite un semnal distribuitorului electro-pneumatic care s deschid electrovalva y2, agentul motor acionnd extinderea pistonului 2.

- Senzorul inductiv va trimite semnal electrovalvei y3 aparinnd celui de-al treilea distribuitor iar pistonul 3 se va extinde.

- La cursa maxim a pistonului 3 este montat un sensor capacitiv legat n circuit astfel nct s acioneze asupra acestuia prin retragerea tuturor pistoanelor in poziia iniial.

- Procesul se repeat pn n momentul acionrii ntreruptorului principal care va opri instalaia.

Mod de lucru: realizai conexiunie electrice i pneumatice conform schemei din figura 3.7. realizai simulri cu programul FluidSIM utiliznd diferii senzori de nivel (deplasare).


Nr. crtCompetene vizatePunctajObservaii




10

30


3.Verificarea funcionrii montajului prin nclzirea termistorului i apoi rcirea acestuia20




TOTAL PUNCTAJ100

Test de evaluare 3

I. Pentru fiecare dintre itemii de mai jos scriei litera corespunztoare rspunsului corect:

1. Orice regulator va conine urmtoarele elemente componente:

a) amplificatorul, elementul de reacie secundar i elementul de comparare secundar;

b) amplificatorul, elementul de execuie i elementul de comparare secundar;

c) traductorul, elementul de execuie i instalaia tehnologic.

d) amplificatorul, elementul de reacie secundar i adaptorul.

2. ntr-un sistem automat mrimea care se aplic la intrarea regulatorului automat se numete:

a) eroare;

b) mrime de referin;

c) mrime de execuie;

d) mrime comand.

3. Mrimea de comand se obine la ieirea:

a) elementului de execuie;

b) instalaiei tehnologice;

c) traductorului;

d) regulatorului automat.4. n funcie de viteza de rspuns regulatoarele automate pot fi:

a) electronice, pneumatice, hidraulice sau mixte;

b) directe sau indirecte;

c) unificate i specializate;

d) lente i rapide.

5. Regulatoarele automate se pot clasifica n regulatoare electronice, pneumatice, hidraulice, electromagnetice dac se are n vedere:

a) caracteristicile constructive;

b) tipul aciunii;

c) sursa de energie;

d) agentul purttor de semnal.

II. Transcriei pe foaie litera corespunztoare fiecrui enun, i notai n dreptul ei litera A, dac apreciai c enunul dat este adevrat, sau litera F, dac apreciai c enunul este fals. 1. Dispozitivul de automatizare se compune din elementul de prescriere, element de comparaie, element de amplificare, element de execuie i element de corecie;

2. Traductoarele rezistive se bazeaz pe variaia rezistenei unui rezistor, iar relaia care permite determinarea parametrului rezistiv este:

3. Traductorul generator transform mrimea de msurat direct ntr-o tensiune electric, fr a mai fi nevoie de o surs suplimentar;

4. Elementul de execuie reprezint partea prin care dispozitivul de automatizare acioneaz asupra instalaiei tehnologice;

5. Motoarele de curent continuu folosite ca elemente de execuie sunt cele cu excitaie mixt.

III. n figura alturat se prezint un sistem de reglare automat:

a. precizai mrimea reglat i identificai prile componente notate cu 1, 2, 3, 4.

b. explicai funcionarea sistemului

identificnd pe rnd mrimile ce se

regleaz.

c. Identificai traductorul i elementul de execuie al sistemului de reglare

automat din figur.

IV. Traductorul din figur este utilizat pentru msurarea nivelurilor.

Armturile sale sunt egale i au dimensiunile ab, iar distana dintre armturi este constant i egal cu d.

a) Precizai tipul traductorului, n funcie de urmtoarele dou criterii:

a1) tipul condensatorului

a2) mrimea variabil

b) Calculai capacitatea condensatorului n fiecare dintre cele dou situaii prezentate n figur.

c) Determinai relaia de dependen dintre capacitatea condensatorului i variabila independent x[0, d] pentru a argumenta utilizarea traductorului la msurarea deplasrilor.

d) Pentru domeniul de variaie precizat, al variabilei x, corelai valorile care se obin pentru x = 0 i x = d, cu valorile calculate la punctul b)

e) Reprezentai grafic dependena C(x). Ce fel de dependen exist ntre capacitatea C i deplasarea x ?

Rezolvare:

I. 1 a; 2 a; 3 d; 4 d; 5 d.

5x3=15 puncte

II. 1 A; 2 F; 3 A; 4 A; 5 F.

5x3=15 puncteIII. a) - Mrimea reglat este nivelul lichidului ntr-un rezervor. Prile componente: 1- traductor; 2 element de comparare; 3 regulator automat; 4 element de execuie.

5x3=15 puncteb) Variaia nivelului n rezervor este sesizat de traductorul 1 i determin o variaie a mrimii de reacie la ieirea din traductor. Mrimea de reacie intr n elementul de compararea 2, este comparat cu mrimea de intrarea i rezult mrimea de acionare (eroarea) care intr n regulatorul 3. Regulatorul automat 3 prelucreaz mrimea de acionare (eroarea) i elaboreaz mrimea de comand a elementului de execuie 4, care prin intermediul robinetului modific debitul de lichid prin conducta de alimentare, n aa fel nct nivelul s se stabileasc la valoarea prescris.

15 punctec) Traductorul este elementul - 1

Elementul de execuie este - 4

2x4=8 puncteIV.

a1) condensator plan; a2) cu distana (dintre armturi) variabil 2 puncteb) Ca = ; Cb =

5 punctec) C(x) =

5 puncte

d) pentru x = 0, C(x) = = Ca; pentru x = d, C(x) = = Cb

5 punctee)

5 puncte

Dependena este neliniar (hiperbol), descresctoare.

TEMA NR.4. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a debitului Schema bloc a unui SRA pentru reglarea debitului.



Legi de reglare.


Fia de documentare 4. SRA pentru reglarea debitului

4.1. Msurarea debitului

Msurarea debitului este legat de curgerea unui fluid. Dac curgerea este constant n funcie de timp, ea se numete curgere laminar, iar dac este variabil n timp este curgere turbulent.

Curgerea este caracterizat prin viteza de curgere sau debitul. Debitul poate fi:

debit volumic Qv dac se definete ca fiind volumul ce trece printro sectiune S a conductei n unitatea de timp:

Qv = V/t = u S [m3/s, m3/h, l/s etc.]

debit masic Qm - reprezentnd masa fluidului ce trece prin seciunea conductei n

unitatea de timp:

Qm = m/t = uS = Qv [Kg/s, Kg/h],

unde este densitatea fluidului.

Att Ia msurarea vitezei, ct i a debitului prezint importan caracteristicile lichidului: caracterul curgerii, vscozitatea, transparena, temperatura, coninutul de impuriti, existenta suspensiilor etc., caracteristici ce stabilesc metoda de msurare.

Msurarea debitului fluidelor se poate realiza ca urmare a modificrii curgerii prin intermediul unui corp fizic sau prin intermediul unor fenomene care sunt influenate de curgere.

Funcionarea debitmetrelor cu strangulare se bazeaz pe legea lui Bernoulli privind curgerea lichidelor

Principiul de funcionare a debitmetrelor cu strangulare fix rezult din figura 4.1. Prin conducta de seciune A1 circul un fluid cu viteza u1; conducta este prevzut cu o strangulare de arie A2, n care viteza fluidului este u2.

Cele mai rspndite tipuri de dispozitive de strangulare sunt diafragma, duza i tubul Venturi (fig. 4.2).

Diferena de presiune p1 p2, numit i cdere de presiune rezidual, este maxim pentru diafragme i minim pentru tuburile Venturi, ns ultimele perturb mai puin procesul de curgere.

Toate traductoarele folosite Ia debitmetrele cu strangulare variabil sunt construite astfel nct pstreaz constant cderea de presiune prin intermediul unui plonjor ce se poate deplasa n interiorul fluidului. 0 variant a acestui tip de traductor o reprezint rotametrul.

Rotametrele sunt aparate utilizate pentru msurarea debitului lichidelor i gazelor pe baza deplasrii unui plutitor n interiorul unui tub tronconic gradat, dispus vertical cu seciunea mic jos, prin care circul fluidul de msurat. Rotametrul este un debitmetru cu diferena constant de presiune i plutitor rotativ. Se utilizeaz mult n medicin, laboratoare, industria alimentar, dar n special n industria petrochimici oriunde trebuie controlate continuu debitele de lichide sau qaze.

Componentele rotametrulul (fig. 4.3) sunt tubul tronconic i plutitorul (flotorul, imersorul). Plonjorul este plasat ntrun tub de form conic prin care circul fluidul al crui debit se msoar. Asupra lui va aciona, n afara greutii G i a forei arhimedice Fa, o for dinamic ascensional Fas care este proporional cu ptratul vitezei de curgere u.

Debitmetrele electromagnetice msoar viteza de deplasare a fluidelor

bune conductoare de electricitate, principiul lor de funcionare bazndu-se pe legea induciei.

Figura 4.4. Debitmetrul electromagnetic

Debitmetru electromagnetic prezentat n figura 4.4. masoar debite i volume conductoare de curent electric. Aceste debitmetre nu conin piese mecanice n micare, astfel lichidul nu va lovi nici o obstrucie n timp ce curge. Aceasta permite evitarea posibilelor daune provocate de elemente solide n lichid. Partea intern a senzorului de msurare este izolat electric. Lichidul prelucrat nu este niciodat n contact cu materialul senzorului sau cu materialul flanei (aceasta permite msurarea oricarui tip de lichid compatibil cu garnitura intern). Posibilitatea de instalare n aproape fiecare poziie mpreun cu pierderea de presiune extrem de joas, face utilizarea acestui model potrivit pentru cele mai diverse sectoare: chimic, hrtie, industria alimentar i hidraulic.Contoarele sunt debitmetre utilizate pentru msurarea volumului de lichid.

Contoarele pentru ap potabil se numesc apometre i pot fi:

contoare volumetrice;

contoare de vitez.Contoarele volumetrice msoar direct debitele de ap prin umplerea i golirea succesiv a unor compartimente ale aparatului de capacitate determinat. Dispozitivul de nregistrare a aparatului indic volumul de ap dup fiecare faz de umplere i golire.

Contoarele de vitez:

Se utilizeaz pentru nevoile casnice i msoar volumul de ap ce trece prin aparat, funcie de viteza apei.

Citirea apometrelor: apometrul din prima figur nregistreaz consumul de ap, care se citete pe ecran. Apometrul din figura a doua indic consumul de ap, iar citirea se face nsumnd indicaiile de pe ecran.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Figura 4.6. Contoare de vitez (apometre)

4. 2. Reglarea debitului

a) n figura 4.7. este reprezentat un proces tehnologic n care trebuie s se asigure un debit Ia presiunea p1 ntrun recipient R i un altul a presiunea p2 diferit de p1, la ieirea instalaiei. Cu ct diferena dintre presiuni este mai mare, cu att regliarea se poate realiza mai uor i performanele sunt mai ridicate.

Figura 4.7. reglarea debituluiRegulatoarele folosite sunt de tip PI, datorit capacitaii lui de a anula eroarea staIionar Ia intrare treapt.

Debitul Ia presiunea p2, obinut Ia ieirea din pompa centrifug PC, este reglat de regulatorul automat RA care acioneaz ventilul reglabil (robinetul) r. Referina este i0 = q0. Msurarea parametrului reglat, debitul Q, Ia ieire, Ia presiunea p4 este realizat de debitmetrul D. Se obine o reglare bun cu ct cderea de presiune p = p2 p1 este mai mare.

Schemele de reglarea automat a debitului fluidelor n conducte se aleg n funcie de modul de alimentare a conductelor.

b) Atunci cnd se utilizeaz pompe centrifuge sau cnd alimentarea conductelor se face prin cdere liber sau de la un recipient sub presiune, schema utilizat este cea din figura 4.8.

Se remarc faptul c organul de reglare este montat chiar pe conducta n care se regleaz debitul. Organul de reglare este astfel comandat de regulator, prin intermediul elementului de execuie, nct prin ajustarea rezistenei hidraulice pe care o introduce n circuitul fluidului, debitul prin conduct s se pstreze la o valoare prescris. Cele mai utilizate sisteme de reglare automat de acest fel sunt sistemele cu aciune continu, cu regulator PI.

a) b)

Fig. 4.8. Reglarea debitului

Dac alimentarea conductei se face de la o pomp cu debit constant, utilizarea unui organ de reglare pe conduct, ca n schema din figura 4.8.a, nu permite ajustarea debitului, n scopul obinerii unei valori dorite a acestuia. n acest caz, ajustarea la valoarea prescris a debitului n conduct se poate face prin recircularea unei pri din fluidul de la ieirea pompei. Schema bloc a sistemului de reglare automat este dat n figura 4.8.b. Dac traductorul sesizeaz o cretere a debitului fa de valoarea prescris, regulatorul E comand mrirea debitului recirculat, astfel nct debitul prin conducta pe care este montat traductorul s revin la valoarea impus.


Fi de lucru 41. Regulator de debit cu dou ci

Competene vizate:



Aceast activitate v va ajuta s realizai macheta unei instalaii de reglare automat a debitului conform unei scheme date.

Durata: 180 minute.


Descrierea lucrrii:

Se monteaz o instalaie hidraulic, cu scopul realizrii unui debit volumic predeterminat, care trebuie s rmn constant, conform schemei de mai jos. Msurtorile trebuie s demonstreze c regulatorul de debit cu dou ci satisface criteriile funcionale impuse.

Etape de lucru:







Componente i echipamente necesare:

1) Grup generator

2) Regulator de debit cu dou ci

3) Supap de limitare a presiunii

4) Robinet de reglare

5) Trei manometre

6) Rezervor gradat de msur, cu robinet de izolare

7) Cronometru

8) Fi de lucru

Msuri de siguran:

Motorul electric nu va fi pus n funciune dect n prezena instructorului. Nu lucrai cu minile murdare de ulei (risc de alunecare). Defectele nu vor fi detectate dect dac instalaia nu mai este sub presiune. Montarea i demontarea instalaiei se face numai cnd manometrul indic presiunea zero.

Cerine:

Reglai:

presiunea pe3 la 2500 kPa (25 bar), robinetul de reglare fiind nchis

regulatorul de debit cu dou ci i pe2, dup valorile trecute n tabelul de mai jos, prin manevrarea robinetului de reglare

Completai n tabelul de mai jos urmtoarele date, inclusiv unitile de msur lips:

presiunea pe1, exprimat n kPa, sau bar

presiunea pe2, exprimat n kPa, sau bar

cderea de presiune pe regulatorul de debit cu dou ci (ptot, exprimat n kPa, sau bar.

Trasai diagrama debit cdere de presiune. Se recomand ca timpii cronometrai s fie 10, 15 sau 20 s, la alegere.

Relaiile de calcul pentru cderile de presiune i pentru debit sunt urmtoarele:

(ptot = pe1 - pe3(p = pe1 - pe2Q = V/t

Regulatorul de debit n poziie medianRegulatorul de debit n poziie minim

pe1pe2pe3(p(ptotV

lt

sQ

l/minpe1pe2pe3(p(ptotV

lt

sQ

l/min

500

(5)500

(5)

1000

(10)1000

(10)

1500

(15)1500

(15)

2000

(20)2000

(20)

2500

(25)2500

(25)

Concluzii:Test de evaluare 4

A. CompIetai spaiiIe libere:1. Debitul volumic se definete ca fiind ........(1).... ce trece printro sectiune S

a conductei n unitatea de timp.

2. Principiul de funcionare al .......(2).... se bazeaz pe legea induciei.

3. Rotametrul este un ........(3)........... cu diferena constant de presiune i plutitor rotativ.

4. Funcionarea ..........(4)....... cu strangularea seciunii se bazeaz pe legea lui

Bernoulli.

5. Regulatoare de tip.. ...(5).... sunt folosite pentru reglarea debitului.

B. StabiIii valoarea de adevr a urmtoarelor afirmaii:

1. Regulatoarele de tip P sunt folosite datorit capacitii lor de a anula eroarea staionar Ia intrare treapt.

2. Debitul volumic reprezint masa fluidului ce trece prin seciunea conductei n unitatea de timp.

3. Debitmetrele electromagnetice msoar viteza de deplasare a fluidelor bune conductoare de electricitateC. Enunai principiul de msurare folosit Ia debitmetrele cu strangulare fix.

Rspuns:A.

1. volumul de fluid;

2. debitmetrelor electromagnetice;

3. debitmetru;

4. debitmetrelor;

5. PI.

B. 1 F; Regulatoarele de tip PI sunt folosite datorit capacitii lor de a anula eroarea staionar Ia intrare treapt.

2 - F; Debitul volumic reprezint volumul fluidului ce trece prin seciunea conductei n unitatea de timp.

3 A.TEMA NR.5. Acordarea parametrilor regulatorului ntr-un sistem de reglare automat a umiditii Schema bloc a unui SRA pentru reglarea umiditii Rolul blocurilor componente .


Legi de reglare.


Fia de documentare 5. SRA pentru reglarea umiditii

1.2. Msurarea umiditii

Condensul este o dovad indirect de existen a unei umiditi ridicate !!!

Umiditatea este cantitatea de vapori de ap coninut ntr-un eantion de aer. Exist trei moduri de a exprima umiditatea: umiditatea absolut, umiditatea relativ i umiditatea specific.

Modificrile suferite de mrfuri datorit variaiei umiditii aerului sunt extrem de variate, putnd afecta aproape orice categorie de produse. Un efect foarte important al creterii umiditii aerului este sporirea masei produselor higroscopice, n timp ce scderea umiditii aerului va antrena o pierdere de mas din partea produselor higroscopice (la fructe i legume, dar i la fibre textile).

Se consider c la o presiune normal i la temperatura de 20oC, cantitatea de vapori de ap este maxim 17,5 g/m3, aceast valoare reprezentnd umiditatea absolut a mediului ambiant (n condiiile de clim specifice rii noastre). n ceea ce privete umiditatea relativ a mediului ambiant, aceasta poate lua valori ntre 63 i 67 %. Tot n contextul umiditii aerului se determin i punctul de rou, adic temperatura la care saturarea aerului cu vapori de ap atinge punctul maxim, urmarea fiind apariia condensului (picturi fine de ap) la suprafaa unor produse.

Din punctul de vedere al afinitii fa de vaporii de ap, produsele pot fi mai mult sau mai puin higroscopice. Produsele pulverulente i granulare higroscopice (materiale de construcii, detergeni, finuri vegetale, cafea mcinat etc.) pot suferi aglomerri sub form de bulgri, unele cu urmri ireversibile, datorit legrii chimice a apei. Fibrele textile - mai ales cele naturale sunt foarte sensibile la variaiile umiditii, fiind remarcate variaii dimensionale importante, concomitent cu afectarea principalelor proprieti mecanice. Scderea umiditii aerului din spaiul de depozitare afecteaz produsele din lemn,

remarcndu-se apariia unor contrageri (crpturi de uscare) pe suprafaa produselor din lemn, dezlipirea furnirelor etc.

Factorii de mediu ai spaiilor de depozitare care contribuie la o buna pstrare a mrfurilor alimentare sunt: temperatura, umiditatea i compoziia aerului, circulaia aerului, lumina solar i alte radiaii la care pot fi expuse produsele. Orice fluctuaie de temperatur influeneaz negativ umiditatea de echilibru a unor produse alimentare, deoarece prin contact cu mediul nconjurtor, ntre apa din alimente i umiditatea mediului nconjurtor apare un transfer, avnd drept consecin uscarea sau umectarea produselor, deci, se poate spune c acioneaz direct asupra stabilitii i calitii lor n timpul depozitrii. Determinarea cantitii de vapori din atmosfer prezint o importan practic deosebit. De cantitatea de vapori aflat ntr-o unitate de volum (1 m3) de aer atmosferic, depind o serie ntreag de fenomene, cum ar fi viteza de evaporare a apei, formarea ceii, norilor etc., fenomene studiate de meteorologie.

Higrometria se ocup cu msurarea cantitii de vapori de apdin atmosfer.

Aceste msurtori se pot face pe dou ci:

Se msoar masa m a vaporilor de ap coninui ntr-un volum dat V de aer atmosferic;

Se determin presiunea actual pv a vaporilor de ap din atmosfer.

Aparatele pentru msurarea umiditii atmosferice, numite higrometre, se mpart n mai multe categorii dup fenomenele pe care se bazeaz:

1. Higrometrele cu fir de pr se bazeaz pe proprietatea prului degresat de a se lungi cnd absoarbe vapori de ap.

Fig.5.1. Higrometru cu fir de pr

Higrometrele cu fir de pr (Fig.5.1) sunt aparate care indic direct valoarea umiditatii aerului la un moment dat. Se bazeaz pe principiul modificrii lungimii unui material higroscopic (fir de pr degresat), n funcie de variaiile umiditii aerului. Modificrile lungimii firului de pr sunt transmise printr-un resort la un ac indicator, care se deplaseaz n faa unui cadran etalonat n valori ale umiditii relative a aerului, de la 0....100%.

2. Higrometrele chimice sunt bazate pe absorbia vaporilor de ap dintr-un volum cunoscut de aer, cu ajutorul unor substane chimice.

2. Higrometrele de condensare (Higrometrul Aluard, fig.5.2) se bazeaz pe determinarea punctului de rou (de aburire). Rcind un corp n atmosfer, el se va aburi la temperatura pentru care presiunea valorilor saturai este egal cu presiunea actual a vaporilor de ap.

Higrometrul Aluard este alctuit dintr-un rezervor metalic A n jurul cruia se afl o plac metalic B. Att suprafaa rezervorului A ct i a plcii B sunt lustruite identic pentru ca prin diferena de reflexie a luminii s se poat observa cea mai mic aburire. Rezervorul are la partea superioar o plnie P pe unde se toarn eterul, un termometru T i dou tuburi cu robinetele r1 i r2 , unul la stnga i altul la dreapta. Prin tubul din dreapta suflm aer ca s mrim viteza de evaporare a eterului i astfel temperatura lui s scad. Tubul al doilea servete pentru ieirea vaporilor de eter.

3. Psihrometrele sunt bazate pe viteza de evaporare a apei care depinde de deficitul higrometric.

www.termo.utcluj.ro/termoluc/Lucr07

1- bulb uscat de temperatura, 2- bulb umed de temperatura, 3- capat imbracat, 4- tub conectat la aspiratia ventilatorului.

Aparatul este constituit din dou termometre, unul obinuit, denumit termometrul uscat i altul, termometrul umed, avnd rezervorul acoperit cu o pnz subire, tifon de obicei, umezit cu ap distilat. ntruct viteza de evaporare a apei de pe tifon, deci intensitatea rcirii, variaz cu viteza de ventilaie, dar tinde ctre o valoare limit pentru viteza de ventilaie superioare valorii de 2,5 m/s, psihrometrul de fa (de tip Assmann) este prevzut n partea superioar cu un aspirator cu arc (morica psihrometrului). Aspiratorul asigur viteza de ventilaie necesar pentru ambele termometre. Rezervoarele termometrului sunt protejate radiativ de cte dou ecrane metalice cilindrice care reduc la minimum influena alteratoare a cmpului radiativ exterior. Pentru udarea tifonului de pe termometrul umed se utilizeaz un mic tub de sticl continuat cu o par de cauciuc prevzut cu o clam de oprire la nivelul dorit. Pentru fixare se utilizeaz uneori un cui lung cu agtoare special. n contra efectului vntului care mpiedic evacuarea aerului din morica aspiratoare se utilizeaz un ecran metalic semicircular care se adapteaz la orificiul aspiratorului n direcia de unde bate vntul.

5. Higrografele au acelai principiu de funcionare ca al higrometrelor, nregistrnd, pe o hrtie special etalonat, variaiile umiditii relative a aerului pe timp de o saptamn. Acest lucru este posibil datorit micrii de rotaie constant a unui cilindru acionat de un mecanism de ceasornic, pe care se afl nfurat hrtia de nregistrare.

Unele higrografe sunt prevzute i cu un termograf i n acest caz poart denumirea de termohigrografe, care permit nregistrarea simultan a umiditii i temperaturii. n depozitele ultramoderne exist aparate mai complexe, ca de exemplu traductoare pe baz de sruri de clorur de litiu, care funcioneaz pe principiul msurrii unor parametri ai produselor higroscopice, avnd la baz temperatura de echilibru a acestora.

5.2. Reglarea umiditii

Reglarea umiditii se realizeaz n aproape toate domeniile de activitate economic i n situaia sistemelor de aer condiionat pentru confort.

Pentru realizarea calculelor termice ale circuitelor frigorifice reale se poate utiliza produsul informatic CoolPack, realizat la Universitatea Tehnic din Danemarca (DTU), program care poate fi descrcat gratuit la adresa: www.et.dtu.dk/CoolPack i poate fi rulat sub urmtoarele sisteme de operare:

Windows 95

Windows 98

Windows 2000 Professional

Programul are ase module:

analiza ciclurilor,

proiectare,

evaluare,

auxiliar,

dinamic

i permite realizarea calculelor pentru:

subrcirea n condensator i supranclzirea n vaporizator

supranclzirea pe conducta de aspiraie i refulare

schimbul intern de cldur

condiii de funcionare a compresorului.

Pentru exemplificare pot fi prezentate diferite tipuri i modele de purificatoare i umidificatoare de aer.

Simularea funcionrii unui sistem de reglare automat a umiditii poate fi realizat i asociind un senzor de umiditate cu o schem de acionare electropneumatic n programul Fluidsim (adresa: www.festo-didactic.com )


Fi de lucru 5.1. Reglarea umiditii (electronic)Competene vizate:


Aceast activitate v va ajuta s realizai un montaj de sesizare a umiditii utiliznd un circuit electronic

Durata: 180 minute.


Descrierea lucrrii: Se d schema electric:

Elementul sensibil este realizat din dou conductoare de cupru dispuse pe o plac de cablaj imprimat, mpreun cu R1 i R2 rezistena de contact a elementului sensibil formeaz divizorul de tensiune pentru polarizarea bazei lui T3. Curentul de colector al tranzistorului T3 reprezint abaterea (semnalul de eroare) care este amplificat de T2.Circuitul integrat 4011 din schem simuleaz regulatorul automat care comand elementul de execuie format dintrun releu electromagnetic. Poarta A din circuitul integrat IC2 lucreaz ca un Trigger -Schmitt transformnd semnalul de la colectorul lui T2 n semnal digital. Acest semnal este aplicat la intarea porii B care lucreaz pe post de inversor. La ieirea porii B avem semnal 1 logic cnd elementul sensibil sesizeaz umiditate respectiv 0 logic cnd elementul sensibil nu sesizeaz umiditate. Semnalul de la ieirea porii B este aplicat prin intermediul rezistorului R7 pe baza tranzistorului T1, care cupleaz n circuit bobina releul K1 respectiv dioda electroluminoscent LED1. La conectarea bobinei releului K1, acesta comut contactul P1 din poziia Q1 n poziia S1 nchinznd i descinznd circuite electrice. Circuitul este prevzut cu un stabilizator de tensiune format din circuitul integrat IC1 i dou condensatoare pentru filtraj pe intrarea i ieirea lui. Alimentarea se realizeaz cu o tensiune cuprins ntre 6 i 18 V.

Mod de lucru:

Dup msurarea componentelor, parcurgei urmtoarele etape:

1. Realizai pe placa de cablaj imprimat sau pe placa de test schema de mai sus.

2. Alimentai montajul folosind sursa de tensiune continu de 12 V.

3. Verificai funcionarea montajului prin introducerea elementului sensibil intrun pahar cu apa4. Explicai funcionarea montajului raportndu-v la indicaia LED-ului i/sau rspunsul releului.

FIA DE EVALUARE 5.1. Nr. crt.Competene vizatePunctajObservaii


b) Pregtirea i verificarea componentelor schemei

c) Lipirea pe cablaj imprimat a componentelor conform schemei electrice, simbolurilor i marcajelor.

d) Calitatea realizrii lipiturilor.5

8

30

2

2. Cuplarea corect a sursei de alimentare5

3.Verificarea funcionrii termostatului prin introducerea senzorului n ap20




TOTAL PUNCTAJ100

Variant de schem pentru un traductor rezistiv de umiditate

Traductorul realizat msoar umiditatea relativ 0100%. Schema electric conine un amplificator diferenial realizat cu circuitul LM308 i genereaz la ieire o tensiune ntre 2,93,9V.

Fi de lucru 5.2. Reglarea umiditii

Competene vizate:


Aceast activitate v va ajuta s realizai un montaj de sesizare a umiditii utiliznd un circuit electronic

Durata: 180 minute.

Tipul activitii: lucrare de laborator cu grupe de eleviDescrierea lucrrii:

Se d schema electro-pneumatic:Figura 5.5.

Descrierea lucrrii:Circuitul electro-pneumatic este format dintun compresor care produce presiunea de aer necesar circuitului pneumatic. Circuitul conine dou pistoane pneumatice utilizate pentru acionarea unor valve dintro instalaie tehnologic. Pistoanele sunt comandate de dou distribuitoare care permit comutarea circuitelor pneumatice. Distribuitoarele sunt acionate cu ajutorul a dou bobine din circuitul electric. Circuitul electric este format dintrun releu 1 care este pus sub tensiune prin intermediul uni buton de pornire i scos de sub tensiune prin intermediul unui buton de oprire. Butonul de pronire este prevzut cu un contact de automeninere pentru a menine releul 1 sub tensiune i dup ce butonul de pornire a fost eliberat dar numai pan cnd butonul de oprire este acionat. Circuitul mai conine bobinele distribuitoarelor care sunt acionate de ctre senzorul de umiditate. Pentru realizarea senzorului de umiditate vei lega contactele releului elctromagnetic de la lucrarea 5.1. conform schemei din figura 5.5.

Figura 5.6. montajul pentru reglarea automat a umiditii

FIA DE EVALUARE 5.2. Nr.crtCompetene vizatePunctajObservaii




10

30


3.Verificarea funcionrii montajului prin umezirea i uscarea repeta a elemenelor conductoare care simuleaz senzorul20




TOTAL PUNCTAJ100

Test de evaluare 5

A. Enunai principiul de msurare folosit de psihrometrul Asmann.

B. CompIetai spaiiIe libere:1. Aerul .......(1)...... i ........(2)......... formeaz amestecul de ........(3)........

2. Aparatul pentru msurarea .......(4)...... poart denumirea de umidometru.

3. Punctul de rou reprezint ........(5)....... Ia care vaporii de ap dintrun gaz ajung Ia saturaie.

4. Umiditatea unui ........(6)....... reprezint cantitatea de vapori de ap coninut n unitatea de mas sau de volum a unui corp gazos sau solid.

5. Psihrometru cu ventilator, tip Asmann, are .........(7)....... termometre.

C. Stabilii valoarea de adevr a urmtoarelor afirmaii:1. Umiditatea absolut reprezint cantitatea (masa) vaporilor de ap coninut ntrun metru cub de amestec gazos (g/m3).

2. Metoda punctului de rou permite determinarea gradului de umiditate prin msurarea temperaturii de condensare (saturaie) a vaporilor de ap dintrun gaz (punct de rou).D. Se consider un traductor capacitiv cu aria comun maxim a armturilor de 1 cm2, permitivitatea relativ a dielectricului egal cu 3 i distana dintre armturi de 1mm (se consider permitivitatea vidului 0 8,84 pF/m). Se cer:

a. s se calculeze capacitatea maxim a traductorului;

b. s se calculeze valoarea capacitii dac ntre armturi rmne aer;

c. s se calculeze valoarea ariei comune a armturilor dac se micoreaz capacitatea traductorului de 2 ori, permitivitatea rmnnd constat i distana dintre armturi devenind 0,25 mm.

Rezolvare:

A: Cel mai utilizat psihrometru, denumit i psihcrometru cu ventilator de tip Asmann, const dintrun termometru uscat i un termometru umed. Termometrul umed este Infurat ntro pnz higroscopic imbibat cu ap. Capetele termometrelor sunt scldate de curentul de aer umed aspirat de ctre un mic ventilator, actionat cu resort metalic sau electric cu o vitez mai mare de 2,5 m/s. Datorit evaporrii, temperatura tum indicat de termometrul umed este mai mic dect temperatura tus indicat de termometru uscat. Umiditatea relativ a aerului se determin folosind relaia:

n care: pv - presiunea vaporilor de ap;

ps' - presiunea parial a vaporilor de ap saturai coninui de aer, la temperatura tum;

ps - presiunea parial a vaporilor de ap saturai coninui de aer Ia temperatura tus;C - coeficient psihrometric, n bar/K;pb = p este presiunea barometric (presiunea total a aerului umed) n bar;

p0 = 1,01325bar este presiunea la starea normal fizic.B:1. uscat;

2. vaporii de ap;

3. aer umed;

4. umiditii;

5. temperatura;

6. gaz;

7. dou.C:a. Adevrat

b. AdevratD:

a.

;

b.

c.

=>

tabel rezultateSubiectPunctaj maximPunctaj acordat

A20

B7x 5=35

Ca10

b10

c15

Pncte din oficiu10

TOTAL100

Extrase de catalog

Tester pentru msurarea umiditii unui amestec apa-ciment, mixtur din sol, nisip, argil, agregate, beton, ciment i alte materiale granulare, carbura de calciu ..etc./

Tester Automat de umiditate a lemnului Acest instrument calculeaz valoarea umiditii realiznd automat corectia erorilor prin intermediul unui computer incorporat. n plus, ntrucat domeniul de msurare al unitii este ntre 2 150%, se poate folosi unitatea pentru a msura umiditatea mai multor tipuri de lemn/placaj.

UMIDOMETRU / tester electronic rapid cu afiaj digital, cu corecie automat a temperaturii, programat pentru analiza de gru, secara, orz, ovz, rapi, porumb, fasole, semine de floarea soarelui, semine de soia, mazre, secar alb, orez.. etc.

Senzor pentru Umiditatea Solurilor Pentru monitorizarea i nregistrarea umiditii solurilor.. rapid si precis, include i funcii de "data logger" (stocare date).

Staie de monitorizare pentru umiditatea solurilor Pentru monitorizarea iinregistrarea umiditii solurilor n mai multe locaii, cu funcii de "data logger" (stocare date) statie cu 8 canale cu funcie se poate folosi pentru msurarea umiditii solurilor, monitorizarea mai multor senzori i pentru analize de microclimat i de teren.

Soil Tester pentru umiditatea soluluiPentru estimarea umiditii solului rapid i ieftin

Umidometru pentru textile

Umidometru pentru hrtie Destinat msurrii umiditii absolute n hrtie sau carton, sau a abrazivului pe suport de hrtie, prin msurarea conductivitii electrice.

Higrometru portabil digital pentru determinarea umiditii i punctului de rou n gaze industriale i /sau explozive

Termohigrografe - Inregistratoare grafice de temperatur i/sau umiditate pentru camere frigorifice i depozite agro-alimentare / pn la -40C.

TEMA NR.6. SRA n cascad

Locul i rolul elementelor componente n schema bloc.

Tipuri de regulatoare.

Avantajele utilizrii SRA n cascad.

Fia de documentare 6. SRA n cascad

SRA n cascad sunt sisteme de reglare automat cu mai multe bucle de reglare. n cazul n care mrimile perturbatoare pot fi msurate, funcia de reglare se poate realiza prin eleborarea unor comenzi n funcie de perturbaie, rezult un SRA cu aciune direct.

Dac se realizeaz att compensarea influenei perturbaiei ct i realizarea funciei de reglare n raport cu mrimea/mrimile de referin rezult o structur de sistem de reglare combinat (figura 6.1.).

Aceast structur permite realizarea funciei de reglare pe baza analizei fcute de regulatorul R1 asupra mrimii de eroare i de regulatorul R2 asupra perturbaiei v sesizate de traductorul T.

Sistemele de reglare n cascad au o larg aplicabilitate n practic, n figura 6.2

este reprezentat schema de conexiune a elementelor unui astfel de sistem

Se poate alctui o structur de reglare n cascad folosind un numr de regulatoare egal cu numrul variabilelor msurate din procesul tehnologic pentru c ntreg procesul poate fi descompus n subprocese interconectate cauzal, cu variabile accesibile msurrii.

n situaia prezentat n figura 6.2. cele dou subprocese sunt conectate cauzal, mrimea de execuie (unic - m ) determinnd cauzal evoluia variabilei intermediare z1, care la rndul ei, determin cauzal evoluia variabilei de ieire a procesului.

Regulatorul RA1 este destinat reglrii variabilei z1 i compensrii aciunii perturbaiei v1, iar regulatorul principal RA2 are rolul de a asigura realizarea funciei de reglare n raport cu referina yr, furniznd n acest scop referina pentru regulatorul secundar RA1. Cele dou regulatoare din cadrul acestei structuri funcioneaz n regim de urmrire.

Regulatoarele tipizate nu pot asigura dect eliminarea a cel mult dou constante de timp importante, regulatorul tipizat cu funclia de transfer cea mai complicat fiind regulatorul PID. In cazul n care se dorete eliminarea mai multor constante de timp ar fi nevoie de un regulator cu o structur mai complicat dect a regulatorului PID. Dac ar fi regulatoare cu structuri mai complicate ar aprea dezavantajul amplificrii zgomotelor suprapuse peste semnalul util de Ia intrarea regulatorulul. De aceea, in practic nu se adopt pentru regulatoarele tipizate structuri i legi de reglare mai complicate dect ale regulatorulul PID, recurgndu-se Ia o complicare a schemei de reglare, realizat cu elemente tipizate.

In cazul reglrii n cascad se folosesc de asemenea mai multe regulatoare tipizate, ns totodat partea fix a sistemului este mprit n mai multe poriuni ntre care se transmit anumite mrimi intermediare: fiecare mrime intermediar este reglat de un regulator tipizat suplimentar, regulatorul destinat mrimii de ieire a sistemului existnd ca n orice sistem de reglare.

Cel mai important avantaj al reglrii n cascad const n faptul c o asemenea reglare simultan a mai multor mrimi din cadrul instalaiei tehnologice conduce Ia o reducere nsemnat a duratei procesului de reglare, ndeosebi dac mrimile intermediare rspund mai repede dect mrimea de ieire Ia perturbrile care acioneaz asupra instalaiei tehnologice. La reglarea n cascad, trebuie s se in cont de rapiditatea cu care diversele mrimi din cadrul instalaiei tehnologice rspund Ia perturbri. Mrimile intermediare trebuie alese i din considerente tehnice, legate de posibilitatea instalrii traductoarelor pentru msurarea mrimilor respective spre a fi transmise regulatoarelor suplimentare.

Un alt avantaj important al reglrii In cascad este reprezentat de posibilitatea limitrii simultane a variaiilor mrimilor intermediare.

Dezavantajele structurilor de reglare n cascad sunt determinate de alegerea i acordarea optim a regulatoarelor, deoareace regulatoarele buclelor interioare au referineIe fixate de ctre un alt regulator.


Fi de lucru 6.1. SRA n cascad

Competene vizate:


Aceast activitate v va ajuta s elaborai schema unui SRA n cascad i s simulai funcionarea acestuia utiliznd un soft didactic specializat.

Durata: 120 minute.

Tipul activitii: lucrare de laborator, clasa organizat n grupe de elevi

Descrierea lucrrii: se mparte clasa n grupe de 2-3 elevi;

fiecare grup alege una (sau dou) dintre mrimile fizice studiate pentru care urmeaz s elaboreze schema utiliznd softul didactic de care dispune laboratorul;

se realizeaz simularea i se ntocmete un referat care s conin:

schema realizat

identificarea elementelor componente ale simulrii de reglare n cascad

scurt descriere a funcionrii sistemului de reglare simulat

implementarea SRA n cascad din schema aleas (unde dotarea laboratorului o permite)

Not- Acolo unde dotarea laboratorului nu permite realizarea cerinelor temei se va desfura lucrarea n unitile de producie de la agenii economici cu care coala are ncheiate contracte de parteneriat pentru instruirea practic i exist isisteme de reglare automat cu structur evoluat. Elevii vor analiza SRA i vor ntocmi un eseu cu datele cerute de profesor.

Fi de lucru 6.2. SRA n cascad

Competene vizate:


Aceast activitate v va ajuta s analizai schemele unor SRA, s identificai elementele componente i s nelegei avantajele reglrii n cascad

Durata: 120 minute.

Tipul activitii: studiu de caz.

Exemple de SRA n cascad 1. Nivelul se regleaz n procese de umplere-golire,

09_Relgarea automata a parametrilor proceselor tehnologice.doc

Documents

Transcript of 09_Relgarea automata a parametrilor proceselor tehnologice.doc