Автоматика для регулирующего клапана (2 видео)

Содержание

Схемы управления регулирующим клапаном,системы управления электроприводом
Управление клапанами и задвижками (МЭО) в системах регулирования технологического процесса
Примеры процессов в которых используется управление клапанами и задвижками (МЭО)
Особенности управления клапанами и задвижками (МЭО)
Линейка регуляторов для управления клапанами серии KUBE
Управление клапанами с обратной связью по положению
Программные особенности KUBE
Аварии и тревоги
🔥 Видео

Видео:Автоматика и регулирующая арматура WesterСкачать

Схемы управления регулирующим клапаном,системы управления электроприводом

Запорно-регулирующий клапан один из конструктивных видов регулирующей трубопроводной арматуры. Это наиболее часто применяющийся тип регулирующей арматуры как для непрерывного (аналогового), так и для дискретного регулирования расхода и давления. Выполнение этой задачи запорно-регулирующие клапаны осуществляют за счёт изменения расхода среды через своё проходное сечение. Для автоматического управления процессами, протекающими в системах тепло-, водоснабжения и системах кондиционирования воздуха, в качестве исполнительных устройств применяются запорно-регулирующие клапаны с электроприводами. Правильный выбор запорно-регулирующего клапана и обеспечение его требуемой характеристики обеспечивают необходимое качество регулирования. Подвижные части запорно-регулирующих клапанов отличаются конструктивной, внутренней и регулирующей характеристиками. Конструктивная характеристика клапана устанавливает зависимость между перемещением подвижной части клапана и изменением площади открытого сечения для прохода среды. Внутренняя характеристика определяет зависимость между ходом штока клапана и расходом среды через клапан при постоянном перепаде давлений на клапане (более подробно читайте в статье «Выбор типа регулирующей арматуры»).

В качестве исполнительного элемента в данной статье выбран запорно-регулирующий клапан КЗР КОНТУР. Электропривод запорно-регулирующего клапана КЗР КОНТУР, состоящий из электродвигателя и схемы управления, и обеспечивает необходимое качество управления процессами. На первом этапе разработки системы управления необходимо выбрать тип электропривода. Благодаря возможности управления перемещением ротора на любой угол, Запорно-регулирующий клапан КЗР КОНТУР применяется в качестве регулирующего устройства для автоматизированных систем как дискретного, так и аналогового типа. Конструкция клапанов КЗР КОНТУР обеспечивает плавную регулировку и полное закрытие клапана вне зависимости от направления потока энергоносителя. Использование клапана КЗР КОНТУР позволяет изменять расход энергоносителя и ограничивать поток при переменном положении штока клапана. Кроме того, запорно-регулирующие клапаны КЗР КОНТУР сочетают в себе лучшие свойства клапанов, применяемых в сетях, а именно: малый ход; почти линейную характеристику регулирования расхода энергоносителя при высоких значениях давления на штоке клапана, высокую точность регулирования при малых значениях расхода, а также относительно низкую цену в сравнении с аналогами как российского, так и зарубежного производства.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации применяются различные типы контроллеров запорно-регулирующими клапанами и регулирующей арматурой (читайте более подробно в статье «Основные законы регулирования. П & И — регуляторы»). Чаще всего при этом используются промышленные микроконтроллеры, которые управляют системой по команде от датчиков, фиксирующих параметры среды. В современной промышленности уже редко, но все же встречается, основной способ управления регуляторами в прошлом — ручное управление.

Системы автоматического регулирования, применяющие в качестве контроллеров П регулятор, ПИ регулятор, ПИД регулятор, позиционный регулятор управляют электроприводом запорно-регулирующего клапана при помощи импульсных сигналов. Принцип действия: 3-хточечная, либо 4-х проводная схема обеспечивает управление запорно-регулирующим клапаном. Открытие или закрытие клапана осуществляется управлением по однопроводной схеме. Преимущества системы: простой монтаж и подключение, низкая цена. Недостатки: отсутствие возможности плавного регулирования потоком. Наиболее популярные модели контроллеров, использующие для управления запорно-регулирующими клапанами описанные выше сигналы: ОВЕН ТРМ (ТРМ32, ТРМ33, ТРМ132М, ТРМ133М,ТРМ10); ПЛК 100/150/154.

Для систем автоматического регулирования, где необходима плавная регулировка, применяются унифицированные сигналы 4-20 мА,2(0). 10В. Соответственно и регуляторы/контроллеры должны иметь для управления либо аналоговый выходной сигналы, либо один или два дискретных сигнала для реализации ШИМ управления (ШИМ регулятор — ПДД регулятор, выход которого преобразуется в один или два дискретных сигнала с помощью широтноимпульсной модуляции). Наиболее популярные модели контроллеров, использующие для управления — Siemens Simatic; Honeywell Centraline; Honeywell MVC80
Ниже приведены типовые схемы управления различными моделями приводов, которые применяются в запорно-регулирующих клапанах КЗР КОНТУР:

Для сигнала управления 4-20 мА

Дискретное – 3-х проводное / 2-х позиционное

Дискретное – 4-х проводное / 3-х позиционное плавающее

Запорно-регулирующие клапаны КЗР КОНТУР выпускаются в модификациях, позволяющих реализовать как импульсное и/или ШИМ управление, так и аналоговое управление. Более подробно о схемах управления, реализованных в запорно-регулирующих клапанах КЗР КОНТУР можно почитать здесь: КОНТУР КЗР — СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПРИВОДОВ.

При этом некоторые модели запорно-регулирующих клапанов КЗР КОНТУР могут быть перенастроены с импульсного на аналоговое управление уже в процессе работы, что позволяет значительно снизить стоимость модернизации системы регулирования, а также уменьшить затраты на поддержание аварийных запасов электроприводов.

Читайте также: Если зажат клапан может быть стук

Кроме стандартных функций, таких как ручное управление и индикация положения, все запорно-регулирующие клапаны КЗР КОНТУР могут иметь концевые выключатели, прекращающие их работу при возникновении перегрузок, в том числе в случае достижения штоком клапана крайних положений, а также обратную связь и электронную систему безопасности, которая позволяет возвращать клапан в безопасное положение при аварийном отключении электропитания. Так как все приводы запорно-регулирующих клапанов КЗР КОНТУР реверсивные, установка необходимого положения клапана «нормально открыто» или «нормально закрыто» выполняется наладчиком непосредственно на объекте и может быть при необходимости в любое время изменена.

Остались вопросы? Не стесняйтесь задавать их: ФОРМА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Список литературы:

1. Поговорим об арматуре. Р.Ф.Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
2. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник. Под общей редакцией С.И.Косых. — Л.: Машиностроение, 1982.

Подпишитесь на нашу емей рассылку и всегда будьте в курсе последних поставок и новостей

Видео:Лучший клапан для автоматики старт стоп!Скачать

Управление клапанами и задвижками (МЭО) в системах регулирования технологического процесса

Обратите внимание так же внимание на статьи:

В различных отраслях используются регулирующие клапаны управления температурой, влажностью, давлением, уровнем, концентрацией, весом и т.п., путем изменения расходов жидкостей, газов или сыпучих материалов. В данной статье рассматриваются автономные приборы (регуляторы, контроллеры) и их особенности, предназначенные для подобного типа управления.

Примеры процессов в которых используется управление клапанами и задвижками (МЭО)

Для понимания о каких процессах идет речь приведем примеры:

I. При необходимости поддержания заданной температуры путем:

управления расходом теплоносителя через теплообменник в системах отопления и ГВС ЖКХ, в тепловых насосах,
пастеризаторах пищевых продуктов и т.п.;
управления расходом хладагента в холодильных машинах и кондиционерах;
управления пламенем горелки в печах, бойлерах, системах производства CO2 и т.д.;
смешивания холодной и горячей воды.

II. При необходимости поддержания заданной влажности:

управление подачей пара для варочных шкафов для мясоперерабатывающей промышленности.

III. При необходимости поддержания заданного давления:

управление перепадом давления на фильтрах в пищевых и химических процессах;
поддержание заданного давления в емкости с газированным напитком перед установкой розлива;

IV. При необходимости обеспечения заданной концентрации путем:

управления подачей материала в емкость смешивания\разведения;

V. При необходимости обеспечение равномерной массовой подачи материала:

управлением подачей сыпучего материала из накопительного бункера на подающий конвейер\шнек.

Особенности управления клапанами и задвижками (МЭО)

Примеры общего вида клапанов и задвижек

При управлении клапаном важно определится с типом управляющего сигнала и наличием обратной связи с клапана по его положению.
Наиболее распространёнными типами сигналов для управления клапанами являются: аналоговые (0..10 В, 0\4..20 мА) и релейные дискретные (2 сигнала: открыть\больше и закрыть\меньше). Удобством аналогово управления является прямая зависимость открытия клапана от сигнала задания, тогда как при управлении дискретными сигналами регулятор\контроллер производит расчет процента открытия исходя из данных о времени подачи дискретных сигналов и времени полного открытия клапана. Так же клапаны с аналоговым управлением сигналом могут закрывать при пропадании сигнала, то очень важно в ряде процессов. Но не смотря на плюсы аналогового управления, клапаны и задвижки (МЭО) с дискретным управлением остаются ощутимо дешевле, что сказывается на их распространенности.

Варианты управления положением: дискретными сигналами или аналоговым сигналом

Для повышения точности управления открытием часто используется обратная связь по положению с сигналам 0\4..20 мА или, в более бюджетном варианте, потенциометрическим сигналом в диапазоне от 100 до 10 000 Ом.

Контроллер-регулятор KX6 с обратной связью по положению клапана

Для управления клапанами используется алгоритмы на основе классического ПИД регулятора, дополненные рядом важных функций:

В первую очередь используемый ПИД алгоритм должен обладать защитой от насыщения интегратора, возникающего в классическом алгоритме при длительном выходе на заданную величину с максимальным выходным управляющем сигналом и приводящему к существенному перерегулированию.

Во-вторых, интегратор должен быть защищен от проблемы «холостого хода» связанного с конечной точностью цифро-аналогово преобразователя управляющего сигнала, и может приводить к статической ошибке.

В-третьих, алгоритм должен обеспечивать плавный переходный режим между ручным управление (прямым заданием открытия) к автоматическому.

Данные моменты в более общей форме рассмотрены в книгах «Системы управления с ЭВМ» (Глава 8) К. Острём, Б. Виттенрмарк (K. Åström. B. Wittenmark) и «Цифровые системы автоматизации и управления» (Глава 6) Г. Олсон, Дж. Пиани.

Наличие качественного алгоритма автонастройки параметров ПИД существенно ускоряет ввод системы в эксплуатацию и обеспечивает длительную работу системы с нужной точностью без обслуживания.

Рассмотрим модели регуляторов ASCON TECNOLOGIC серии KUBE которые могут быть использованы для управления клапанами.
Компания ASCON TECNOLOGIC (образована объединением компаний ASCON и TECNOLOGIC) выпускает приборы для управления клапанами с 80-х годов прошлого века: начав с серии XM и продолжив с сериями XP в 90-х, с X3, X5, Q3, Q5 в 2000-х и линейкой регуляторов KUBE (K_3, K_5P, KX6).

Читайте также: Моменты затяжки болтов гбц приора 16 клапанов

Линейка регуляторов для управления клапанами серии KUBE

Для управления клапанами и задвижками без обратной связи можно выбрать из трех серий K_3, KRD3 и K_5P. Регуляторы KRD3 являются версией K_3 без индикации для монтажа внутри шкафов управления на DIN-рейку. Управлением KRD3 осуществляется через RS485 по протоколу Modbus RTU. Единственное отличие серии K_5P от K_3 состоит в возможности задания много сегментной (до 96 сегментов) программы изменения технологической величины (например, температуры) от времени, поэтому далее мы рассмотрим только серию K_3.

Варианты исполнения контроллеров-регуляторов KUBE

В серии K_3 регуляторы представлены в четырех видах исполнения корпуса: три в панельном исполнении формата 78×35 – KR3, 48х48 – KM3, 48х96 – KX3 и один для монтажа на DIN-рейку в шкафах KRD3.

В независимости от исполнения корпуса все модели имеют универсальный аналоговый вход (J, K, R, S, T, PT100, PT100, мВ, мА, В) или (J, K, R, S, T, NTC, PTC, мВ, мА, В), 1 дискретный вход для переключения режимов работы регулятора и 1 конфигурируемый вход\выход, так же он может быть использован для питания датчиков с преобразователями 4..20 мА.

Экраны регуляторов высококонтрастные цветные. На экране отображаются две величины: измеренное значение (три цвета на выбор для отображения) и вторая величина, по умолчанию задание в автоматическом режиме работы. У моделей с KX3 так же есть дополнительная полоса (горизонтальный барограф), по умолчанию настроенный на отображение выходной величины регулятора\ расчетного открытия клапана.

Диаграмма поясняющая логику изменения цвета экрана KUBE

В зависимости от конфигурации предусмотрено два типа (L и H) питания регуляторов 24 В

Три дополнительных выхода могут следующих типов:

1 выход: I =0\2..10 В, 0\4. 20 mA, R = Реле SPST 4 A, O = транзистор для управления ТТР;
2 выход: — = отсутствует, R = Реле SPST 2 A, O = транзистор для управления ТТР, M= Реле управления клапаном 2 A;
3 выход: — = отсутствует, R = Реле SPST 2 A, O = транзистор для управления ТТР, M= Реле управления клапаном 2 A.

Для связи с верхним уровнем (ПЛК, панелями оператора, SCADA) регуляторы могут быть оснащены интерфейсами RS485 с протоколом Modbus RTU и Ethernet (шлюз AET1) с протоколом Modbus TCP.

Наиболее популярными моделями в России являются:

«KM3-HRMMD—E—«

, управление клапаном дискретными сигналами, 1 релейный выход для сигнализации по выбранной аварии или группе аварий и событий.
«KM3-HIRRD—E—« («KM3-HIRRDS—E—» c RS485) корпус 48х48х73, питание 220 В

, управление клапаном аналоговым сигналом 0\2..10 В или 0\4. 20 mA , 2 релейных выхода для сигнализации или управления, например включения подачи жидкости для охлаждения.
«KM3-HIMMDS—E—« корпус 48х48х73, питание 220 В

, RS485, аналоговый выход для передачи измеренного сигнала, вычисленной ошибки между заданием и измерением и т.п. на другой контроллер\регулятор или самописец, управление клапаном дискретными сигналами.
«KX3-HIRRD—E—« («KХ3-HIRRDS—E—«c RS485) корпус 48х96х86, питание 220 В

Управление клапанами с обратной связью по положению

Наиболее популярными моделями в России являются:

KX6-HBMMRRC—E—-«

«KX6-HBMMRRC—E—-» на пульте управления газовой печью

«KX6-HBI-RRC—E—-«

Программные особенности KUBE

Регуляторы KUBE работают в трех режимах: автоматическом, ручном и ожидания. Переключение между режимами возможно: через параметры, по кнопке (расположенной у левого края пульта регулятора), по дискретному сигналу.

В автоматическом режиме регулятор работает в режиме стандартного управления с замкнутым контуром. При этом в верхней строке экрана отображается измеренное значение, в нижней строке экрана отображается заданное значение (если не выбрано другое в параметрах), десятичная цифра менее значимой цифры нижнего дисплея выключена.

Читайте также: Клапан давления тнвд ssangyong

В ручном режиме у регулятора контур управления выключен, выход управления может быть: равен 0 или предустановленному значению, а также задан оператором при помощи кнопок на пульте. На экране включен индикатор MAN. При этом в верхней строке экрана отображается измеренное значение, в нижней строке экрана выходное задание.

В режиме ожидания регулятор работает как индикатор: в верхней строке экрана отображается измеренное значение, в нижней строке поочередно отображается значение задания и сообщение St.bY или od. Выходы управления выключены.

[57] Auto — Auto tune selection
В регуляторах KUBE предусмотрено три алгоритма автоматической настройки параметров ПИД:
1. EvoTune автонастройка разработана ASCON TECNOLOGIC (используется по умолчанию) подходит, если:
• Обеспечивает приемлемую точность с минимальным или отсутствующим перерегулированием;
• У вас данных о динамике и нелинейностях управляемого процесса;
• Вы не можете быть уверены в навыках конечного пользователя;
• Вы хотите автоматическую настройку независимо от условий выполнения (например, изменение заданного значения
во время выполнения настройки и т.п.)

2. Осциллирующая автонастройка – модификация алгоритма Ziegler-Nichols предложенная Åström-Hägglund в 1984
году для настройки регулятора с замкнутой обратной связью:
• Обеспечивает высокую точность поддержания: быстрая реакция на изменение задания и возмущения процесса;
• Наличие перерегулирования и тенденции к колебаниям, которые необходимо компенсировать параметром
[65] Fuoc;
• Может запускаться, даже если измеренное значение близко к заданию;
• Может использоваться, даже если задание близко к температуре окружающей среды.

3. Fast автонастройка подходит, если:
• Процесс очень медленный, но необходимо произвести автонастройку в течение короткого времени;
• Когда перерегулирование неприемлемо;
• Для многозонных нагревателей, где данный метод уменьшает ошибку, связанную с влияния соседних зон.

[65] Fuoc — Fuzzy overshoot control
Этот параметр уменьшает перерегулирование, обычно присутствующее при запуске регулятора или после изменения заданного значения, и оно будет активным только в этих двух случаях. Заданием параметра от 0,00 до 0,99 можно менять скорость выхода в момент подхода к заданной точке. При значении Fuoc = 1 эта функция отключена.

[8] oPE — Safety output value
Задание безопасной величины выходного сигнала в аварийных ситуациях.

[69] rS — Manual reset (integral pre-load)
Этот параметр позволяет существенно уменьшить отклонения при «горячем» перезапуске для процессов с длительным установившимся режимом.

Когда ваш процесс устойчив, регулятор работает с постоянной выходной мощностью (например, 30%) и происходит короткое прерывание питания, процесс перезапускается с измеренным значением, близким к заданной точке, в то время как регулятор начинает работать с интегральной составляющей равной нулю. Что приведет к значительному отклонению от установившегося режима.

Задание данного параметра, равным средней выходной мощности (в нашем примере 30%), позволяет регулятору начать работу с выходной мощности, равной величине, которую он будет использовать в установившемся режиме (вместо нуля), и отклонение будет очень маленьким (теоретически равным нулю).

Для процессов с длительными периодами выхода на рабочий режим (часто осуществляемого вручную для уменьшения перерегулирования), предусмотрены два параметра характеризующих скорость (плавность) изменения задания для алгоритма управления:

[86] SP.u — Rate of rise for positive set point change (ramp up)
Коэффициент скорости изменения задания при изменении задания в положительную сторону.

[87] SP.d — Rate of rise for negative set point change (ramp down)
Коэффициент скорости изменения задания при изменении задания в отрицательную сторону.

Прошивка регулятора KX6 дополнена следующими полезными функциями:

[58] Pot — Potentiometer enabling
Обратная связь с клапана может использоваться, как только для отображения, так и для управления.

[60] PoSi — Valve position at start up
Возврат клапана в указанное положение (открыт или закрыт) при включении питания при работе без обратной связи.

[59] P.cAL — Automatic Potentiometer Calibration
Функции автоматической калибровки обратной связи и определения реального времени движения для повышения качества управления и диагностики.

KX6 последовательность калибровки потенциометра

Аварии и тревоги

Надеемся, что приведенная информация окажется полезной.

Офис/склад: 111024, г. Москва, ул. Авиамоторная, дом 59. Доставка оборудования по России транспортными компаниями.

Режим работы
Время работы офиса:
пн-чт с 9.30 до 17.30, пт с 9.30 до 16.30 Время работы склада:
пн-чт с 10.00 до 17.00, пт с 10.00 до 16.00
Перерыв на обед
с 13.15 до 14.00