Analiza tehnic a dispozitivelor hidraulice pentru reglarea volumului de lichid din instalaii

Analiza tehnic a dispozitivelor hidraulice pentru reglarea volumului de lichid din instalaiiColegiul Tehnic de Industrie AlimentarIntroducere Nivelul 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.Aparatele pentru msurarea nivelului se numesc nivelmetre i pot fi: cu indicare direct, cu plutitor, cu imersor, hidrostatic, capacitive, rezistive, radioactive.

Consideraii teoretice Reglarea automat nivelului lichidelor n instalaii tehnologice este necesar n urmtoarele situaii: Instalaia poate funciona corespunztor numai n cazul asigurrii unui stoc constant de lichid ntr-un rezervor. De exemplu: nivelul apei n tamburul unui cazan de abur, nivelul lichidului ntr-un separator de faz care aspir un compresor, nivelul de lichid n baza unei coloane de fracionare etc. Pentru realizarea funcionrii instalaiei tehnologice apare necesitatea modificrii lichidului n scopul asigurrii unui debit constant la intrarea unei instalaii tehnologice chiar n situaia n care acest debit rezultat la ieirea unei instalaii tehnologice se intercaleaz un vas tampon n care se regleaz nivelul, astfel nct debitul de ieire din vasul tampon s fie constant. Performanele unui sistem de reglare a nivelului sunt satisfctoare dac se menine n limitele de A5 % fa de nivelul prescris. Modificri ale nivelului lichidului de A1 % fa de valoarea impus, practic nu perturb cu nimic majoritatea proceselor tehnologice. n sistemele de reglare automat a nivelului, drept mrime de execuie se poate utiliza fie debitul de intrare Qi, fie debitul de ieire Qe. Atunci cnd debitul de intrare Qi este mrimea de execuie , debitul de eisire Qe constitue pricipala perturbaie i invers n cazul n care debitul Qe este mrimea de execuie.

Figura 1 marimi caracteristice unui rezervor Pentru sistemele de reglare automat a volumului de lichid din instalaii se utilizeaz, fie regulatoare cu aciunea discontinu, de tip bipozitional sau tripozitional, fie regulatoare cu aciune continu de tip P ( cnd constanta de timp a obiectului reglat este mare i nu se impun restricii prea severe n legtur cu precizia de reglare), sau regulatoare de tip P1 ( n cazul obiectelor cu constant de timp mai mic de 1 minut i cnd se cere o precizie de reglare mai mare). Pentru msurarea volumului lichidelor se folosesc frecvent dou metode: urmrirea suprafeei libere i msurarea presiunii hidrostatice exercitate de coloana de lichid din rezervor. Ca traductoare pentru urmrirea suprafeei libere ale lichidelor se folosesc plutitoare sau imersoare. Msurarea volumului de lichid prin urmrirea presiunii hidrostatice create de coloana de lichid, din rezervoarele deschise sau nchise , se realizeaz prin intermediul unui traductor de presiune absolut sau diferenial montat n mod corespunztor. Aceste traductoare transform presiunea hidrostatice a coloanei de lichid ntr-o deplasare liniar sau unghiular i apoi, prin intermediul unui adaptor de deplasare-curent, n semnal electric unificat (2A10) m c.c. (adaptor ELT 370) sau ( 4A20) m c.c. (adaptor tip FE cu balan de fore, traductorul VEGABAR) Ca organe de execuie n cadrul sistemelor de reglare a nivelului se utilizeaz robinetele de reglare. Instalaia este alctuit din urmtoarele pri: Rezervor(1) n care se regleaz nivelul lichidului; Rezervorul(2) din care se pompeaz lichid n rezervorul 1; Pompa centrifug(P), antrenat de motorul asincron (MA); Traductor de nivel capacitiv; Traductor de nivel imersor(TNI);Robinetele de reglare (RR1), (RR2); Robinetele manuale (R1, R2, R3, R4, R5)

fig. 2 Schema instalatiei pentru reglarea volumului de lichidSchema principal a traductorului figura 3

Schema electric a instalaiei pentru reglarea volumului de lichid figura 4

Funcionarea instalaiei Sistemul de reglare este prevzut cu un traductor de nivel capacitiv (TNC), tip NIVOPILOT, care are o caracteristic intrare-ieire de tip releu bipozitional. Sonda traductorului alctuiete mpreun cu masa (peretele metalic al rezervorului 1) o capacitate care variaz n funcie de permitivitatea rezultant a dielectricului sau format din aer i ap, deci n funcie de nivelul lichidului din rezervor. Aceast capacitate face parte dintr-un circuit oscilant aflat la ieirea oscilatorului (O), acordat pe o anumit frecven. Pentru o anumit valoare a capacitii, deci a volumului, semnalele de la intrarea i ieirea amplificatorului A, vor fi maxime i releul Rtnc anclaneaz. Motorul asincron MA, este alimentat prin intermediul contactelor contactorului M, a crui bobin este nseriat n schema de comand cu contacte normal nchise are releului Rtnc (pentru reglare bipozitionala) i Rt (pentru protecia termic a motorului MA). Sistemul de reglare funcioneaz astfel: ct timp nivelul lichidului se afl ntr-o anumit zon n jurul nivelului la care se face reglarea, circuitul oscilant O se afl n apropierea rezonanei i n consecin bobina releului Rtnc va fi alimentat, iar contactul su normal nchis se deschide. Ca urmare nu se alimenteaz bobina contactorului M, deci motorul MA va sta pe loc, nivelul volumului de lichid din rezervorul 1 meninndu-se constant ( dac robinetul de evacuare R5 este nchis). Dac volumul lichidului scade( prin deschiderea robinetului R5), la un moment dat, prin modificarea capacitii dintre sond, traductor i mas, circuitul oscilant deprtndu-se de condiiile de rezonan, va realiza un cuplaj slab ntre oscilator i amplificator i bobina releului Rtnc nu va fi alimentat, ceea ce va face ca motorul MA s porneasc. Pompa P antrenat de motor va trimite lichid n rezorvorul 1 pn cnd, prin creterea volumului de lichid se realizeaz din nou condiia de rezonan i deci motorul se va opri, nivelul revenind n apropierea valorii dorite. Dac perturbaia se menine, volumul scade din nou pn la o anumit valoare, cnd motorul pornete, volumul crescnd din nou.

Se observ c apare o zon de insensibilitate, volumul lichidului fiind meninut n acest interval i nu la o valoare fix. Acest lucru se datorete caracteristicii neliniare a traductorului folosit, caracteristic fiind dat n figura 5. n ordonat s-a luat tensiunea U de alimentare a motorului MA. La traductorul capacitiv, releul Rtnc va fi alimentat nu numai pentru o valoare strict a capacitii sond-mas, ci pentru o anumit gam de valori. Releul aclaneaz pentru un anumit nivel h0+h i declaneaz cnd volumul de lichid scade la valoarea h0- h, o nou reanclasare a releului fcndu-se pentru aceeai valoare h0+ h. Traductorul utilizat permite prescrierea nivelului dorit prin modificarea brut sau fin a unor capaciti din circuitul oscilant. Modificarea brut se face punnd comutatorul de pe carcasa traductorului pe poziia 1 sau 2, iar modificarea fin se face tot de pe panoul frontal prin schimbarea capacitii Cv. Odat cu schimbarea capacitii se modific i lrgimea zonei de insensibilitate.

Modul de lucru pentru reglarea volumului de lichid din instalaii Pentru studiul sistemului de reglare a volumului de lichid din instalaii se deschid robinetele manuale R1 i R4 i se nchid robinetele R2 i R3. Cu robinetul R5 se pot realiza diverse perturbaii de sarcin rezervorului 1 n care se regleaz nivelul. Se pune sub tensiune instalaia electric. Pe panoul frontal al standului se pune cheia de contact pe poziia 2: aReglare bipozitionala. Pentru cele dou poziii (1 i 2) ale ntreruptorului gamei de reglare a traductorului de nivel capacitiv, se pot fixa , cu butonul de prescriere, diverse valori ale nivelului apei care se regleaz n rezervor. Se va urmri funcionarea sistemului de reglare bipozitionala a nivelului, determinndu-se nivelul maxim i minim pentru fiecare valoare prescris, respectiv perioda oscilaiilor, funcie de valoarea perturbaiei, realizat de robinetul R5. Bibliografie Olah I., iariu I., Automatizri. ndrumar de laborator. Tipar Rotaprint, I.P. Iai, 1978.Ionescu C., .a., Automatizri Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1982.Tertico M., Automatizri industriale continue, Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1992.Bivolaru I., Montarea instalaiilor de automatizare, Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1978.Marinoiu V., Robinetele de reglare, Ed. Tehnologic, Bucureti 1980.