PNEUMATYCZNY UKŁAD REGULACJI POZIOMU WODY

Obiektem regulacji jest zbiornik ze swobodnym wypływem cieczy. Sygnałami wejściowymi są Q1 - natężenie dopływu cieczy oraz przekrój przepływowy zaworu. Sygnałem wyjściowym jest poziom h cieczy w zbiorniku

Do zbiornika dopływa stale woda o ustalonym przepływie. Przetwornik pomiarowy zrealizowany za pomocą zwężki pomiarowej oraz przystawki pierwiastkującej podaje sygnał pneumatyczny do regulatora R typu PI, który poprzez siłownik z ustawnikiem steruje wypływem wody ze zbiornika.

Linearyzacja zaworu regulacyjnego

gdzie p₁, p₂ - ciśnienie przed i za zaworem,

x_v - przesunięcie,

f - powierzchnia szczeliny

Q - przepływ

Zależność miedzy wielkościami

Po linearyzacji w otoczeniu punktu pracy

Odpowiedni schemat transmitancyjny

Charakterystyki zaworów

- Charakterystyka otwarcia

- Charakterystyka wewnętrzna (przy stałym spadku ciśnienia Δp na zaworze)

- Charakterystyka przepływu(robocza)

- przy stałym ciśnieniu nad powierzchnią wody w zbiorniku
- i przy stałym poziomie wody w zbiorniku

Zbiornik z wypływem swobodnym cieczy

gdzie Q₁, Q₂ - dopływ i odpływ [m³/s],

A - powierzchnia przekroju zbiornika,

f - powierzchnia szczeliny zaworu

h - wysokość słupa wody

Z równania ciągłości i z równania Bernouliego

dla przekrojów 1-1 oraz 2-2 otrzymuje się:

oraz przy założeniu υ₁ = 0, p₁ = p₂ i h₁ = h h₂ = 0 otrzymuje się

W stanie ustalonym:

      

Stan ustalony:

Po opuszczeniu Δ

Schemat obiektu regulacji ma postać

Schemat układu regulacji

Żelazny M.: Podstawy automatyki. Warszawa: PWN 1976