Trung tâm máy – thiết bị báo cáo thực hành đo lường-tự động hóa BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ I Mục đích thí nghiệm: -Vận dụng điều khiển ( ON/OFF,P, PI, PID) để điều khiển nhiệt độ -Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ môi trường xung quanh đến kết đọc -Xác định độ xác , sai số giá trị thực phép đo II Báo cáo thí nghiệm: 2.1.Xác định thơng số đặc trưng hệ thống: Bảng 1: giá trị nhiệt độ đo chế độ Manual tương ứng thay đổi OP STT OP(%) PV(%) 29,70 10 40,50 20 60,90 30 80,40 40 96,60 50 108.00 60 121.00 70 139,80 80 154.00 10 90 162,50 11 100 163,20 2.2 Xác định thông số điều khiển theo phương pháp Broida: Trang Trung tâm máy – thiết bị báo cáo thực hành đo lường-tự động hóa Bảng 2: Giá trị OP=50% OP=60% chế độ điều khiển Manual STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 OP 50 t (s) 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405 420 435 450 465 480 495 510 525 540 555 570 585 PV 120,10 120,10 120,20 120,50 120,60 121,00 121,50 122,20 122,70 123,30 123,80 124,40 125,00 125,40 125,90 126,60 127,20 127,80 128,30 128,80 129,30 129,70 130,10 130,40 130,70 131,10 131,50 131,90 132,10 132,40 132,70 132,80 133,30 133,80 134,00 134,30 134,50 134,80 135,00 135,10 135,30 III Xử lý số liệu: 3.1 Các thông số đặc trưng hệ thống: Trang STT 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 OP 50 t (s) 600 615 630 645 660 675 690 705 720 735 750 765 780 795 810 825 840 855 870 885 900 915 930 945 960 975 990 1005 1020 1035 1050 1065 1080 1095 1110 1125 1140 1155 1170 1185 1200 PV 135,40 135,70 136,00 136,10 136,10 136,20 136,30 136,40 136,50 136,50 136,70 136,90 137,00 137,20 137,30 137,30 137,40 137,40 137,50 137,60 137,90 138,00 138,10 138,30 138,30 138,30 138,30 138,40 138,60 138,60 138,60 138,80 138,80 138,60 138,80 138,90 139,10 139,30 139,30 139,30 139,30 Trung tâm máy – thiết bị báo cáo thực hành đo lường-tự động hóa Bảng: Xác định độ khuếch đại tĩnh Gs STT OP PV ∆OP (%) ∆PV(%) Gs 29,70 10 6,6176 0,6618 10 40,50 10 12,5000 1,2500 20 60,90 10 11,9485 1,1949 30 80,40 10 9,9265 0,9926 40 96,60 10 6,9853 0,6985 50 108,00 10 7,9657 0,7966 60 121,00 10 11,5196 1,1520 70 139,80 10 8,7010 0,8701 80 154,00 10 5,2083 0,5208 10 90 162,50 10 0,4289 0,0429 11 100 163,20 Trang Trung tâm máy – thiết bị báo cáo thực hành đo lường-tự động hóa Biểu diễn PV theo thời gian Trang Trung tâm máy – thiết bị báo cáo thực hành đo lường-tự động hóa IV Tính tốn: 4.1 Xác định ∆OP (%), ∆PV (%), Gs:  Tính ∆OP: ∆OP = OPi +1 − OP1 OPmax  Tính cho dịng thứ bảng 1: ∆OP = 30 − 20 *100% = 10 (với OPmax = 100% ) 100  Tính ∆PV: ∆PV = PVi +1 − PVi *100% PVmax  Tính cho dòng bảng 1: ∆PV = 80.4 − 60.9 *100% = 11 95 163.2 ( với PVmax = 163.2 )  Tính Gs cho dịng bảng 1: Gs = ∆PV 11 9485 = = 1.1949 ∆OP 10 4.2 Xác số thời gian thời gian trễ: Ta co: ∆t = 139.3 − 120.1 = 19.2 t1 = 19.2 × 0.28 + 120.1 = 125.5 ⇒ τ = 165 Tương tự: t = 19.2 × 0.40 + 120.1 = 127.8 ⇒ τ = 240 t 63% = 19.2 × 0.63 + 120.1 = 132.2 ⇒ τ 63% = 415  Hằng số thời gian: τ = 5.5 × ( 240 − 165) = 412.5  Thời gian trễ: τ m = τ 63% − τ = 415 − 412.5 = 2.5 Trang Trung tâm máy – thiết bị  Tính tỷ số: báo cáo thực hành đo lường-tự động hóa τ 412.5 = = 165 > 20 τm 2.5 Vậy điều khiển ON- OFF Bài số 2: ĐIỀU KHIỂN VAN I Mục đích thí nghiệm: -Trắc định hệ số hiệu chỉnh lưu lượng van -Khảo sát ảnh hưởng kích thước van đến lưu lượng dòng chảy -Khảo sát đặc trưng van độ chênh áp không đổi biến đổi II Cơ sở lý thuyết: 2.1 Hệ số lưu lượng: -Định nghĩa: Hệ số lưu lượng CV lượng nước đo gallon US đơn vị thời gian thông qua giới hạn độ chênh lệch áp suất 1PSI Tương tự CV, KV định nghĩa lượng nước Q chảy qua van ( m /h ) với độ chênh lệch áp suất bar Mối liên hệ KV CV van là: CV = 1,16 KV Tốc độ dòng chảy qua van tỉ lệ theo bặc hai với độ chênh lệch áp suất đầu vào đầu Mối quan hệ lưu lượng dòng chảy với độ chênh lệch áp suất: QV = KV √∆P ∆P = P1 − P2 Hệ số lưu lượng KV số đặc trưng van, tương đương với lưu lượng dịng chảy thu độ chênh lệch áp suất bar van mở hồn tồn, phụ thuộc vào kích thước van 2.2 Sự phụ thuộc lưu lượng vào độ mở van: Tốc độ dòng chảy lớn van mở hịan tồn Tốc độ dịng chảy nhỏ van đóng hịan tồn Giữa hai độ mở trên, tốc độ dịng chảy biến đổi theo hướng khác Sự biến đổi phụ thuộc vào hình dạng lỗ mở tốc độ lớn nhỏ Trang Trung tâm máy – thiết bị báo cáo thực hành đo lường-tự động hóa Nguyên lý điều chỉnh tốc độ dòng chảy đặc điểm, chất van, định nghĩa điểu kiện kiểm tra cụ thể xác định KV, ∆P số 2.3.Bộ định vị: Bộ định vị dùng để điều khiển độ mở van tín hiệu điều khiển +Ưu điểm: -Xác định vị trí piston có tính lặp -Xác định vị trí piston -Xác định vị trí piston độc lập với dao động cột áp suất dòng lưu chất chảy qua van Bộ định vị có hệ thống điều khiển van tín hiệu điện tín hiệu số Bộ định vị đưa thời gian trễ cho phép cảm biến trình: -Cài đặt chế độ tuyến tính: cài đặt hình dạng hệ thống đưa quan hệ tuyến tính độ mở van áp lực lò xo -Cài đặt chế độ tỷ lệ: chế độ cho phép đặt giá trị cực đại tín hiệu ứng với độ mở tối đa -Cài đặt chế độ zero: chế độ cho phép đặt giá trị cực tiểu tín hiệu ứng với độ mở nhỏ ( đóng van ) 2.4 Độ mở van: Hiện tương xâm thực biến đổi phần chất lỏng thành có tăng tốc nhanh dòng lưu chất chảy qua mặt tiếp xúc vòng đệm van Hiện tượng gồm có biến bọt khí cửa van, nguyên nhân gây va đập thủy lực Va đập thủy lực nguyên nhân gây ăn mòn độ chênh lệch áp suất van lớn Hiện tượng xâm thực nguyên nhân gây tiếng ồn rung động không phát Hệ số lưu lượng tới hạn Cf: Hệ số lưu lượng tới hạn trị số điều kiện áp suất mà van phải chịu tương xâm thực ∆PC độ chênh lệch áp suất tới hạn ( điều kiện tương xâm thực xảy ) ∆PC = Cf2(P1 − PV) P1: áp suất đầu vào cửa van chất lỏng (bar) PV: áp suất chất lỏng nhiệt độ dòng chảy chất lỏng vào (bar) Để phịng tránh tượng xâm thực độ chênh lệch áp suất van phải ∆PC cách: Trang Trung tâm máy – thiết bị báo cáo thực hành đo lường-tự động hóa - Tăng áp suất đầu vào P1 - Van cần lắp đặt vi trí thấp hệ thống để tăng giá trị tới hạn áp suất thủy tĩnh III.Tiến hành thí nghiệm: 3.1.Xác định hệ số lưu lượng van: Chế độ vận hành khơng có định vị -Chọn chế độ hạn chế vận hành khơng 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/ lưu lượng tay ghi nhận độ chênh lệch áp suất qua van -Tăng dần lưu lượng dòng chảy với gia số 20l/ ghi nhận chênh lệch áp suất -Thay đổi vòng đệm van lặp lại bước 3.2.Xác định đặc trưng van độ chênh lệch áp suất qua van không đổi: Thiết lập mối quan hệ lưu lượng dịng chảy với tín hiệu điều khiển độ chênh lệch ấp suất qua van không đổi Chế độ vận hành khơng có định vị -Chọn chế độ vận hành khơng có định vị -Mở van hồn tồn tay -Cài đặt tín hiệu điều khiển giá trị 10 % -Đóng dần van điều chỉnh tay để độ chênh lệch áp suất đạt giá trị số bar -Ghi nhận kết lưu lượng dòng chảy đạt -Lặp lại bước tăng dần tín hiệu điều khiển lên 100% với gia số 10% Chú ý: điểm cài đặt phải chỉnh van chỉnh tay để độ chênh lệch áp suất qua van bar ghi nhận kết lưu lượng dòng chảy thu -Tiếp tục ghi nhận kết phép đo giảm tính hiệu điều khiển với gia số 10% -Thay đổi vòng đệm van lặp lại bước 3.3 Xác định đặc trưng van độ chênh lệch áp suất qua van thay đổi Thiết lập mối quan hệ lưu lượng dịng chảy với tín hiệu điều khiển vàn điều chỉnh tay mở hoàn toàn Chế độ vận hành khơng có định vị -Chọn chế độ vận hành khơng có định vị -Mưor van điều chỉnh tay hoàn toàn Trang Trung tâm máy – thiết bị báo cáo thực hành đo lường-tự động hóa -Cài đặt tín hiệu điều khiển giá trị % ghi nhận kết lưu lượng dòng chảy đạt -Tăng dần tín hiệu điều khiển lên 100% với gia số 10% ghi nhận kết lưu lượng dòng chảy đạt -Giảm dần tín hiệu điều khiển % với gia số 10% ghi nhận kết dòng chảy lưu lượng đạt IV Báo cáo thí nghiệm: Thí nghiệm 1: Xác định hệ số lưu lượng van  Thí nghiệm 1: chế độ vận hành khơng có định vị: Q(lít/giờ) 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 ∆P (bar) 0,19 0,35 0,53 0,79 1,08 1,42 1,81 2,24 100,0 Tính hệ số lưu lượng van theo công thức: ρ KV = Q ∆P KV: hệ số lưu lượng van (m3/h) ρ = 1000 kg/m3 = kg/dm3 Q: lưu lượng lưu chất chảy qua van (m3/h)  Thí nghiệm 2: chế độ vận hành có dịnh vị: Q(lít/giờ) ∆P (bar) Q(lít/giờ) ∆P (bar) 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,07 110 0,08 120 0,09 130 0,12 140 0,14 150 0,17 160 0,21 0,25 0,3 0,35 0,41 0,47 0,53 0,61 0,68 4.2 Xác định đặc trưng vankhi độ chênh lệch áp suất qua van không đổi  TN3: chế độ vận hành khơng có định vị: Độ mở Q (lít/giờ) mở Q (lít/giờ) đóng 10 20 30 40 0 0 0 0