Regulator typu P posiada liniow zale no sygnału wyj ciowego (y) od wej ciowego (PV).

Transkrypt

1

2 Spis tre ci: 1. Wst p 2. Regulator typu P 3. Charakterystyki TZR 4. Przebieg regulacji 5. Przykładowe układy chłodnicze z zaworami TZR 6. Wnioski Literatura

3 1. Wst p REGULATOR jest to urz dzenie, którego zadaniem jest utrzymywanie wielko ci regulowanej na zadanym poziomie niezale nie od zakłóce działaj cych na układ regulacji. W przypadku układu parownik zawór rozpr ny chodzi o maksymalne wykorzystanie powierzchni parownika, przy jednoczesnym zapewnieniu całkowitego odparowania czynnika, przed jego opuszczeniem. Wielko ci bezpo rednio regulowan jest przegrzanie par czynnika opuszczaj cych parownik (sygnał wej ciowy), zakłóceniami s zmiany warunków pracy instalacji (np. zmienne obci enie cieplne), a sygnałem wyj ciowym stopie otwarcia zaworu i zwi zana z tym ilo czynnika dopływaj cego do parownika. W zale no ci od rodzaju zastosowanego regulatora mo liwe s do osi gni cia ró ne stopnie dokładno ci regulacji. 2. Regulator typu P Regulator typu P posiada liniow zale no sygnału wyj ciowego (y) od wej ciowego (PV). a) b) Rys. 1 Schematy regulatorów typu P [3] a) Regulator z ustawianym zakresem proporcjonalno ci (PB); b) Regulator z ustawianym współczynnikiem wzmocnienia K p. Skonfigurowany jest tak, e je li SP = PV, to jego sygnał steruj cy przyjmuje warto odpowiadaj c normalnemu obci eniu układu. Oznacza to zazwyczaj, e warto sygnału wyj ciowego wynosi 50% warto ci maksymalnej. Przykładowo, dla utrzymania warto ci nastawionej (SP) zawór w stanie ustalonym b dzie otwarty na 50%. W niektórych regulatorach, zamiast zakresu proporcjonalno ci (PB) nastawia si współczynnik wzmocnienia (K p ). Zale no mi dzy tymi parametrami jest nast puj ca: PB[%] = 100/K P. Nale y zauwa y, e zakres proporcjonalno ci mo e przekracza 100%, co odpowiada współczynnikowi wzmocnienia mniejszemu od jedno ci. Elementem regulacji typu P stosowanym w chłodnictwie i pompach ciepła jest np. termostatyczny zawór rozpr ny (TZR).

4 Opis działania TZR: F1 siła działaj cego ci nienia P 1 (panuj ce w zespole czujnika) na membran, jest to siła otwieraj ca zawór. F0 siła działaj cego na membran ci nienia P 0A (na wlocie do parownika), jest to siła zamykaj ca zawór. F2 siła od napi cia spr yny regulacyjnej, siła zamykaj ca zawór. Dopóki te siły s w równowadze to stan otwarcia zaworu nie zmienia si. Je eli czujnik si ogrzeje i panuj ce w nim ci nienie wewn trzne wzro nie to spowoduje to poprzez odkształcenie membrany wi ksze otwarcie zaworu. Rys. 2 Schemat zaworu TZR [1] 3. Charakterystyk statyczna zaworu typu TGE firmy Danfoss pokazano na rysunku 3. Rys. 3. Charakterystyka statyczna zaworu typu TGE firmy Danfoss [4] Przegrzanie statyczne SS = 4K (nastawa fabryczna). Przegrzanie otwarcia OS, od punktu pocz tku otwierania do punktu wydajno ci nominalnej wynosi 4K. Przegrzanie otwarcia jest zale ne od konstrukcji zaworu, i nie mo e by zmienione. Przegrzanie całkowite SH = SS+OS, SH = 4+4 = 8K. Przegrzanie całkowite SH mo e by zmienione poprzez zmian SS (u ywaj c trzpienia nastawczego).

5 Charakterystyk dynamiczn termostatycznego zaworu rozpr rysunku 4. nego pokazano na Rys. 4 Charakterystyka dynamiczna termostatycznego zaworu typu TGE firmy Danfoss [3] Rysunek ten ukazuje odpowiedzi układów regulacji o zakresie proporcjonalno ci PB = 33% i PB = 333%, na zmian warto ci nastawionej (SP) o jednostk. Mniejszy PB (wi kszy współczynnik wzmocnienia) skutkuje mniejszym uchybem ustalonym, czyli lepsz reakcj na zmiany obci enia, ale jednocze nie zwi ksza tendencj układu do oscylacji. Z kolei wi kszy PB (mniejszy współczynnik wzmocnienia) powoduje wi kszy uchyb ustalony, ale mniejsz tendencj do oscylacji. Zmniejszanie PB sprawia, e regulator teoretycznie d y do działania dwustanowego typu ON/OFF.

6 4. Przebieg regulacji (rys. 5) a) b) c) Rys. 5 Przebieg regulacji [1]: a) Charakterystyka idealna regulatora proporcjonalnego, b) Reakcja regulatora na zmian sygnału wej ciowego, c) Ruch grzybka zaworu w trakcie regulacji 5. Przykłady instalacji chłodniczych z zaworami TZR [3] a) Tradycyjny układ chłodniczy z zaworem rozpr nym typu TGE (przepływ czynnika jednokierunkowy), przedstawia rysunek 6. Rys. 6 Tradycyjny układ chłodniczy [3]

7 b) Układ odwracalny z pomp ciepła, o konstrukcji kompaktowej. Rozwi zanie to jest stosowane wówczas, gdy odległo mi dzy parownikiem a skraplaczem jest niewielka. Przepływ przez zawór rozpr ny zmienia si zale nie od trybu pracy układu chłodzenie lub grzanie (pompa ciepła). Zmiana kierunku przepływu czynnika realizowana jest za pomoc zaworu czterodrogowego. Filtr-odwadniacz typu DCR umieszczony jest na ruroci gu ssawnym bezpo rednio przed spr ark. Rys. 7 Układ odwracalny z pomp ciepła [3] 6. Wnioski W wi kszo ci przypadków, działanie regulatora typu P powoduje istnienie uchybu ustalonego, który mo e by zarówno pomijalnie mały, jak i niedopuszczalnie du y. Jednak regulacja typu P jest lepsza ni brak regulacji (brak sprz enia zwrotnego, otwarty układ sterowania). Za stosowaniem regulatorów typu P przemawia, tak e cena. Wsz dzie tam, gdzie nie jest wymagane bardzo precyzyjne regulowanie parametrów pracy urz dzenia, regulatory typu P s rozwi zaniem najefektywniejszym w odniesieniu do ich ceny. 7. Literatura [1] Bonca Z.: Automatyka chłodnicza i klimatyzacyjna. Wyd. WSM w Gdyni, Gdynia [2] Wesołowski A., Dworski F.: Automatyzacja urz dze chłodniczych. Wyd. WNT Warszawa [3] Materiały firmy Danfoss: Elementy automatyki do przemysłowych układów chłodniczych (DKRCI.PA.000.C1.49 / 520H2378) [4] Materiały firmy Danfoss: Dokumentacja Techniczna, Termostatyczne zawory rozpr ne typu TGE 2008 (DKRCC.PD.AXV.A1.49 / 520H2248)