báo cáo thực hành đo lường tự động hóa

Hệ số lưu lượng: -Định nghĩa: Hệ số lưu lượng CV là lượng nước đo bằng gallon US trong một đơn vị thời gian thông qua một giới hạn khi độ chênh lệch áp suất là 1PSI.. Mối liên hệ giữa K

BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ

I Mục đích thí nghiệm:

-Vận dụng các bộ điều khiển ( ON/OFF,P, PI, PID) để điều khiển nhiệt độ -Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường xung quanh đến kết quả đọc

-Xác định độ chính xác , sai số và giá trị thực của phép đo

II Báo cáo thí nghiệm:

2.1.Xác định các thông số đặc trưng của hệ thống:

Bảng 1: giá trị nhiệt độ đo được ở chế độ Manual tương ứng sự thay đổi của OP

2.2 Xác định các thông số điều khiển theo phương pháp Broida:

Bảng 2: Giá trị OP=50% và OP=60% ở chế độ điều khiển Manual

1

50

120,10 42

50

600 135,40

III Xử lý số liệu:

3.1 Các thông số đặc trưng của hệ thống:

Bảng: Xác định độ khuếch đại tĩnh Gs

11 100 163,20

Biểu diễn PV theo thời gian

IV Tính toán:

4.1 Xác định ∆OP (%), ∆PV (%), Gs:

max

1 1

OP

OP OP



 Tính cho dòng thứ 3 bảng 1:

10

% 100

* 100

20 30







% 100

*

max

1

PV

PV PV



 Tính cho dòng 3 bảng 1:

95 11

% 100

* 2 163

9 60 4 80







 Tính Gs cho dòng 3 bảng 1:

1949 1 10

9485 11











OP

PV Gs

4.2 Xác hằng số thời gian và thời gian trễ:

Ta co: t  139 3  120 1  19 2

t1 19 2  0 28  120 1  125 5

 1 165

Tương tự: t2  19 2  0 40  120 1  127 8

 2  240

t63%  19 2  0 63  120 1  132 2

 63%  415

 Hằng số thời gian:   5 5  ( 240  165 )  412 5

 Thời gian trễ: m  63%   415  412 5  2 5

5 2

5 412







m



 Vậy là bộ điều khiển ON- OFF

Bài số 2: ĐIỀU KHIỂN VAN

I Mục đích thí nghiệm:

-Trắc định hệ số hiệu chỉnh lưu lượng của van

-Khảo sát ảnh hưởng của kích thước van đến lưu lượng dòng chảy

-Khảo sát các đặc trưng của van khi độ chênh áp không đổi và biến đổi

II Cơ sở lý thuyết:

2.1 Hệ số lưu lượng:

-Định nghĩa:

Hệ số lưu lượng CV là lượng nước đo bằng gallon US trong một đơn vị thời gian thông qua một giới hạn khi độ chênh lệch áp suất là 1PSI

Tương tự CV, KV được định nghĩa là lượng nước Q chảy qua một van ( m3/

h ) với độ chênh lệch áp suất là 1 bar

Mối liên hệ giữa KV và CV trong cùng một van là:

CV = 1,16 KV

Tốc độ dòng chảy qua một van tỉ lệ theo căn bặc hai với độ chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra

Mối quan hệ giữa lưu lượng dòng chảy với độ chênh lệch áp suất:

QV = KV √∆P

∆P = P1 − P2

Hệ số lưu lượng KV là hằng số đặc trưng của van, nó tương đương với lưu lượng dòng chảy thu được khi độ chênh lệch áp suất là 1 bar và van mở hoàn toàn, nó phụ thuộc vào kích thước van

2.2 Sự phụ thuộc của lưu lượng vào độ mở của van:

Tốc độ dòng chảy lớn nhất khi van mở hòan toàn

Tốc độ dòng chảy nhỏ nhất khi van đóng hòan toàn

Giữa hai độ mở trên, tốc độ dòng chảy có thể biến đổi theo những hướng khác nhau

Sự biến đổi này phụ thuộc vào hình dạng của lỗ mở giữa tốc độ lớn nhất

và nhỏ nhất

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ dòng chảy là đặc điểm, bản chất của van, được định nghĩa dưới điểu kiện kiểm tra cụ thể khi xác định KV, ∆P là hằng số

2.3.Bộ định vị:

Bộ định vị dùng để điều khiển độ mở van bằng tín hiệu điều khiển

+Ưu điểm:

-Xác định vị trí của piston có tính lặp

-Xác định đúng vị trí của piston

-Xác định vị trí của piston độc lập với sự dao động của cột áp suất khi dòng lưu chất chảy qua van

Bộ định vị có hệ thống điều khiển van bằng tín hiệu điện hoặc tín hiệu số.

Bộ định vị có thể đưa ra thời gian trễ cho phép bộ cảm biến của quá trình: -Cài đặt chế độ tuyến tính: cài đặt hình dạng của hệ thống đưa ra quan hệ tuyến tính giữa độ mở van và áp lực lò xo

-Cài đặt chế độ tỷ lệ: chế độ này cho phép đặt giá trị cực đại của tín hiệu ứng với

độ mở tối đa

-Cài đặt chế độ zero: chế độ này cho phép đặt giá trị cực tiểu của tín hiệu ứng với độ mở nhỏ nhất ( đóng van )

2.4 Độ mở của van:

Hiện tương xâm thực là sự biến đổi một phần của chất lỏng thành hơi khi

có sự tăng tốc nhanh của dòng lưu chất chảy qua mặt tiếp xúc và vòng đệm của van Hiện tượng này gồm có sự biến mất bọt khí tại cửa ra của van, là nguyên nhân gây ra va đập thủy lực Va đập thủy lực là nguyên nhân gây ra ăn mòn khi

độ chênh lệch áp suất trong van lớn

Hiện tượng xâm thực còn là nguyên nhân gây ra tiếng ồn và rung động không phát hiện được

Hệ số lưu lượng tới hạn Cf:

Hệ số lưu lượng tới hạn là trị số ở dưới điều kiện áp suất mà van phải chịu hiện tương xâm thực

∆PC là độ chênh lệch áp suất tới hạn ( ở điều kiện hiện tương xâm thực xảy ra )

∆PC = Cf2(P1 − PV)

P1: áp suất đầu vào cửa van của chất lỏng (bar)

PV: áp suất hơi chất lỏng ở nhiệt độ dòng chảy chất lỏng vào (bar)

Để phòng tránh hiện tượng xâm thực thì độ chênh lệch áp suất trong van phải dưới ∆PC bằng cách:

- Tăng áp suất đầu vào P1

- Van cần lắp đặt ở vi trí thấp trên hệ thống để tăng giá trị tới hạn của áp suất thủy tĩnh

III.Tiến hành thí nghiệm:

3.1.Xác định hệ số lưu lượng của van:

Chế độ vận hành không có bộ định vị

-Chọn chế độ hạn chế vận hành không có định vị

-Cài đặt tính hiệu điều khiển van giá trị 100% (van mở hoàn toàn)

-Điều chỉnh giá trị lưu lượng 20 l/ giờ bằng lưu lượng bằng tay và ghi nhận độ chênh lệch áp suất qua van

-Tăng dần lưu lượng dòng chảy với gia số 20l/ giờ và ghi nhận chênh lệch áp suất

-Thay đổi vòng đệm của van và lặp lại các bước trên

3.2.Xác định các đặc trưng của van khi độ chênh lệch áp suất qua van không đổi:

Thiết lập mối quan hệ giữa lưu lượng dòng chảy với tín hiệu điều khiển khi độ chênh lệch ấp suất qua van không đổi Chế độ vận hành không có định vị -Chọn chế độ vận hành không có định vị

-Mở van hoàn toàn bằng tay

-Cài đặt tín hiệu điều khiển giá trị 10 %

-Đóng dần van điều chỉnh bằng tay để độ chênh lệch áp suất đạt giá trị số 2 bar -Ghi nhận kết quả lưu lượng dòng chảy đạt được

-Lặp lại các bước trên nhưng tăng dần tín hiệu điều khiển lên 100% với gia số 10%

Chú ý: mỗi điểm cài đặt mới phải chỉnh van đều chỉnh bằng tay để độ chênh lệch áp suất qua van là 2 bar và ghi nhận kết quả lưu lượng dòng chảy thu được -Tiếp tục ghi nhận kết quả phép đo khi giảm tính hiệu điều khiển với gia số 10% -Thay đổi vòng đệm của van và lặp lại như các bước trên

3.3 Xác định các đặc trưng của van khi độ chênh lệch áp suất qua van thay đổi

Thiết lập mối quan hệ giữa lưu lượng dòng chảy với tín hiệu điều khiển khi vàn điều chỉnh bằng tay mở hoàn toàn

Chế độ vận hành không có định vị

-Chọn chế độ vận hành không có bộ định vị

-Mưor van điều chỉnh bằng tay hoàn toàn

-Cài đặt tín hiệu điều khiển giá trị 0 % ghi nhận kết quả lưu lượng dòng chảy đạt được

-Tăng dần tín hiệu điều khiển lên 100% với gia số 10% ghi nhận kết quả lưu lượng dòng chảy đạt được

-Giảm dần tín hiệu điều khiển về 0 % với gia số 10% ghi nhận kết quả dòng chảy lưu lượng đạt được

IV Báo cáo thí nghiệm:

1 Thí nghiệm 1: Xác định hệ số lưu lượng của van

 Thí nghiệm 1: chế độ vận hành không có bộ định vị:

Q(lít/giờ) 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0

∆P (bar) 0,19 0,35 0,53 0,79 1,08 1,42 1,81 2,24

Tính hệ số lưu lượng của van theo công thức:

ρ

KV = Q

∆P

KV: hệ số lưu lượng của van (m3/h)

ρ = 1000 kg/m3 = 1 kg/dm3

Q: lưu lượng lưu chất chảy qua van (m3/h)

 Thí nghiệm 2: chế độ vận hành có bộ dịnh vị:

∆P (bar) 0,07 0,08 0,09 0,12 0,14 0,17 0,21 0,25 0,3 Q(lít/giờ) 110 120 130 140 150 160

∆P (bar) 0,35 0,41 0,47 0,53 0,61 0,68

4.2 Xác định các đặc trưng của vankhi độ chênh lệch áp suất qua van không đổi

 TN3: chế độ vận hành không có bộ định vị:

Độ mở 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Q (lít/giờ)

khi mở 0 0 0 0 0 0 <16 24 35 54 85

Q (lít/giờ)

khi đóng 0 0 0 <16 23 31 47 67 80 81 85

Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng và bộ điều khiển tín hiệu trong các trường hợp:

* Khi tăng dần tín hiệu:

* Khi tăng dần tín hiệu:

 TN4: chế độ vận hành có bộ định vị:

Q (lít/giờ)

Q (lít/giờ)

4.3 Xác định các đặc trưng của vankhi độ chênh lệch áp suất qua van thay đổi:

 TN5: chế độ vận hành không có bộ định vị:

∆P (bar)

khi mỡ 2,59 2,55 2,52 2,5 2,53 2,49 2,49 2,41 2,35 2,31 2,21 Q

(lít/giờ)

khi mỡ

∆P (bar)

khi đóng 2,61 2,59 2,55 2,51 2,52 2,43 2,36 2,24 2,21 2,2 2,21 Q

(lít/giờ)

khi đóng

*Đồ thị lưu lượng và bộ điều khiển khi tăng dần tín hiệu:

*Đồ thị lưu lượng và bộ điều khiển khi tăng dần tín hiệu:

 TN6: chế độ vận hành có bộ định vị:

∆P (bar)

khi mỡ 2,71 2,3 2,19 2,11 1,79 1,76 1,75 1,77 1,75 1,77 1,77

Q

(lít/giờ)

khi mỡ 0 64 89 129 max max max max max max max

∆P (bar)

khi đóng 2,79 2,38 2,28 2,18 1,74 1,76 1,76 1,76 0,18 1,76 1,77

Q

(lít/giờ)

khi đóng

0 65 92 136 max max max max max max max