Reglarea Automată a Presiunii

1. SCOPUL LUCRĂRII

Lucrarea are ca obiectiv cunoaşterea structurii şi funcţionării unor sisteme mult utilizate de reglare automată a presiunii la gaze.

2. PREZENTAREA LUCRĂRII

2.1 Aspecte generale

Presiunea este o mărime de stare importantă care caracterizează starea sistemelor fluidice, gazoase sau lichide. Cazul cel mai des întîlnit este cel al reglării automate a presiunii unui gaz pentru un consumator sau o reţea de alimentare cu: aer comprimat industrial, aer instrumental (1,4 bar), oxigen, CO2, azot, gaz metan, gaz petrolier lichefiat etc. În acest scop se utilizează regulatoare de presiune mecanice, cu caracteristică de reglare P, cu una sau două trepte de amplificare.

A doua aplicaţie, ca răspândire este reglarea automată a presiunii în instalaţiile de producere a aerului comprimat cu debite de la unu la mii de m3/h.

2.2 Regulator de presiune mecanic proporţional

În figura 8.1 este prezentată schema unui regulator de presiune mecanic, cu membrană utilizat în reţelele de aer comprimat, gaz metan, oxigen etc.

Fig. 8.1. Schema regulatorului de presiune mecanic

Pe corpul cilindric 1 este fixată etanş membrana fexibilă 2, strînsă cu capacul 3. Pe centrul membranei este fixată o piesă rigidă 4, care asigură forma şi rigiditatea părţii centrale a membranei 3. Membrana este apăsată de arcul elicoidal 5, a cărui forţă de comprimare este reglată prin deplasarea reazemului 6, cu şurubul de reglaj 7 fixat în capacul 3. Centrul rigid 4 este legat la o bieletă 8 care acţionează pîrghia 9, care are la braţul scurt un ventil de reglare 10 cu care se modifică secţiunea de intrare a gazului, deci o rezistenţa hidraulică serie.

Când presiunea reglată este zero sau prea mică cursa părţii mobile este limitată de opritorul 11, asigurându-se o cursă “z” maximă a ventilului de reglare, deci secţiunea maximă de trecere pentru alimentarea cu gaz.

În figura 8.2 este prezentată (a) reprezentarea simbolică a regulatorului de presiune proporţional (direct) şi (b) schema fluidică echivalentă .

Fig. 8.2 Schema convenţională a regulatorului de presiune (a) şi schema fluidică echivalentă (b)

În sistemele automate integral mecanice, pneumatice sau hidraulice, unele elemente (piese) constituente realizează mai multe funcţii în cadrul funcţionării ca sistem automat, ceea ce de multe ori face dificilă separarea netă a funcţiunilor realizate.

În cazul analizat procesul este caracterizat printr-un consum Qcons, care este perturbaţia principală. Comportarea dinamică a procesului este determinată de rezistenţa pneumatică a consumatorilor, cât şi de capacităţile (volumele) existente în instalaţia alimentată, ceea ce face se poate asimila cu comportarea dinamică a unui element de ordinul 1.

O altă perturbaţie care acţioneză asupra sistemului de reglare este presiunea de alimentare pal care este compensată prin variaţia rezistenţei organului de execuţie, deschiderea “z” a ventilului, pentru asigurarea debitului de consum Qcons necesar procesului.

Din principiul continuităţii rezultă că în regim staţionar de funcţionare Qal = Qcons, ceea ce impune condiţiile: pal>preg şi Qalmax>Qconsmax.

Funcţia traductorului este realizată de membrana flexibilă, gofrată, care transformă presiunea pm = preg într-o forţa Fm, aplicată centrului rigid 4, care are funcţia de element de comparaţie dintre mărimea de reacţie Fm, şi cea de referinţă Fr, forţa de prestrîngere a arcului 5. Forţa de reacţie Fm, se calculează cu relaţia:

(8.1)

unde: Dme (m) este diametrul mediu activ echivalent al membranei;