式(4-12)也可以写成如下形式: (2-13)
若采用倒置U形管测量压差:
则流量系数C与流量的关系为:
用体积法测量流体的流量Vs,可由下式计算:
(2-16)
式中:Vs 水的体积流量,m3/s;
△t 计量桶接受水所用的时间,s;
A 计量桶计量系数;
△h 计量桶液面计终了时刻与初始时刻的高度差,mm,△h=h2-h1;
V 在△t时间内计量桶接受的水量,L。
改变一个流量在压差计上有一对应的读数,将压差计读数 R和流量Vs绘制成一条曲线即流量标定曲线。同时用式(1a)或式(2)整理数据可进一步得到流量系数C—雷诺数Re的关系曲线。
式中:d—实验管直径,m;
u—水在管中的流速,m/s。
2.3 流体输送相关的设计理论:
2.3.1 离心泵流量控制
1#离心泵流量控制结构图如图2-3-1-1所示。
图2-3-1-1 1#离心泵流量控制结构图
图中被控变量为泵出口流量,执行器为电动调节阀。
离心泵恒流量控制系统采用比例积分控制规律(P1)对离心泵流量进行控制。比例积分控制规律是比例与积分两种控制规律的组合, 理想的PID调节规律的数学表达式为:
(6-1)
假定在时间t=0之前,系统稳定,且离心泵的出口流量Q等于设定值。若在t=0时刻,外加压力阶跃干扰如图6-1-2,离心泵出口流量按衰减振荡的规律经过一段时间后,离心泵出口流量逐渐趋于稳定。完成了一次过渡过程。
图2-3-1-2 阶跃干扰信号
2.3.2 高位罐液位控制:
高位罐液位控制结构图如图2-3-2-1所示。
图2-3-2-1 高位罐液位控制结构图
控制参数如下:
1. 被控变量:液位罐液位。
2. 给定值(或设定值)Fs:对应于被控变量所需保持的工艺参数值,在本实验中
为给定的液位罐液位。
3. 测量值Fm:液位罐液位。
4. 操纵变量:为冷水泵出口流量。使用电动调节阀作为执行器对离心泵出口流量进行控制。电动调节阀的输入信号范围:4—20mA;输出:阀门开度0-16mm。
5. 干扰变量:在实验中采用突然改变离心泵转速的方法,改变离心泵出口压力,人为模拟外界扰动给控制变量造成干扰。
6.偏差信号e:被控变量的实际值与给定值之差, e=Fs-Fm。
7.控制信号u:流量电动调节阀将偏差控制规律计算得到的输出量。
本实验就是通过对不同液位进行控制,观察调节时间和调节情况来对不同的PID控制值进行观测。设定值变大之后,相应的电动调节阀也会随之变大,从而调节出水量,最终来达到要求的给定液位。
应用上述两个原理的实验为第五部分的5.1和5.2实验
3. 流体输送装置控制系统设计:
3.1 设计工艺流程介绍
流体输送控制系统操作流程图如图3-1-1所示
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