Charakterystyki zewnętrzne regulatorów typu P stosowanych w ...

Spis tre ci:1. Wst p2. Regulator typu P3. Charakterystyki TZR4. Przebieg regulacji5. Przykładowe układy chłodnicze z zaworami TZR6. WnioskiLiteratura

1. Wst pREGULATOR – jest to urz dzenie, którego zadaniem jest utrzymywanie wielko ciregulowanej na zadanym poziomie niezale nie od zakłóce działaj cych na układ regulacji.W przypadku układu parownik – zawór rozpr ny chodzi o maksymalne wykorzystaniepowierzchni parownika, przy jednoczesnym zapewnieniu całkowitego odparowania czynnika,przed jego opuszczeniem. Wielko ci bezpo rednio regulowan jest przegrzanie par czynnikaopuszczaj cych parownik (sygnał wej ciowy), zakłóceniami s zmiany warunków pracyinstalacji (np. zmienne obci enie cieplne), a sygnałem wyj ciowym stopie otwarcia zaworui zwi zana z tym ilo czynnika dopływaj cego do parownika. W zale no ci od rodzajuzastosowanego regulatora mo liwe s do osi gni cia ró ne stopnie dokładno ci regulacji.2. Regulator typu PRegulator 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 wartoodpowiadaj c normalnemu obci eniu układu. Oznacza to zazwyczaj, e warto sygnałuwyj ciowego wynosi 50% warto ci maksymalnej. Przykładowo, dla utrzymania warto cinastawionej (SP) zawór w stanie ustalonym b dzie otwarty na 50%.W niektórych regulatorach, zamiast zakresu proporcjonalno ci (PB) nastawia siwspółczynnik 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%, coodpowiada współczynnikowi wzmocnienia mniejszemu od jedno ci.Elementem regulacji typu P stosowanym w chłodnictwie i pompach ciepła jest np.termostatyczny zawór rozpr ny (TZR).

Opis działania TZR:F1 – siła działaj cego ci nienia P 1 (panuj ce w zespoleczujnika) na membran , jest to siła otwieraj cazawór.F0 – siła działaj cego na membran ci nienia P 0A (nawlocie do parownika), jest to siła zamykaj cazawór.F2 – siła od napi cia spr yny regulacyjnej, siłazamykaj ca zawór.Dopóki te siły s w równowadze to stan otwarciazaworu nie zmienia si . Je eli czujnik si ogrzeje ipanuj ce w nim ci nienie wewn trzne wzro nie tospowoduje to poprzez odkształcenie membranywi 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 typuTGE firmy Danfoss [4]Przegrzanie statyczne SS = 4K (nastawa fabryczna). Przegrzanie otwarcia OS, od punktupocz tku otwierania do punktu wydajno ci nominalnej wynosi 4K. Przegrzanie otwarcia jestzale 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).

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

4. Przebieg regulacji (rys. 5)a)b)c)Rys. 5 Przebieg regulacji [1]: a) Charakterystyka idealna regulatora proporcjonalnego, b) Reakcjaregulatora na zmian sygnału wej ciowego, c) Ruch grzybka zaworu w trakcie regulacji5. Przykłady instalacji chłodniczych z zaworami TZR [3]a) Tradycyjny układ chłodniczy z zaworem rozpr nym typu TGE (przepływ czynnikajednokierunkowy), przedstawia rysunek 6.Rys. 6 Tradycyjny układ chłodniczy [3]

) Układ odwracalny z pomp ciepła, o konstrukcji kompaktowej. Rozwi zanie to jeststosowane wówczas, gdy odległo mi dzy parownikiem a skraplaczem jestniewielka. Przepływ przez zawór rozpr ny zmienia si zale nie od trybu pracyukładu – chłodzenie lub grzanie (pompa ciepła). Zmiana kierunku przepływu czynnikarealizowana jest za pomoc zaworu czterodrogowego. Filtr-odwadniacz typu DCRumieszczony jest na ruroci gu ssawnym bezpo rednio przed spr ark .Rys. 7 Układ odwracalny z pomp ciepła [3]6. WnioskiW wi kszo ci przypadków, działanie regulatora typu P powoduje istnienie uchybuustalonego, który mo e by zarówno pomijalnie mały, jak i niedopuszczalnie du y. Jednakregulacja typu P jest lepsza ni brak regulacji (brak sprz enia zwrotnego, otwarty układsterowania).Za stosowaniem regulatorów typu P przemawia, tak e cena. Wsz dzie tam, gdzie nie jestwymagane bardzo precyzyjne regulowanie parametrów pracy urz dzenia, regulatory typu P srozwi zaniem najefektywniejszym w odniesieniu do ich ceny.7. Literatura[1] Bonca Z.: Automatyka chłodnicza i klimatyzacyjna. Wyd. WSM w Gdyni, Gdynia 1993.[2] Wesołowski A., Dworski F.: Automatyzacja urz dze chłodniczych. Wyd. WNTWarszawa 1984.[3] Materiały firmy Danfoss: Elementy automatyki do przemysłowych układów chłodniczych.2007 (DKRCI.PA.000.C1.49 / 520H2378)[4] Materiały firmy Danfoss: Dokumentacja Techniczna, Termostatyczne zawory rozpr netypu TGE 2008 (DKRCC.PD.AXV.A1.49 / 520H2248)