2.2.1. Порядок расчета надежности.

1. Определите какие функции подвергаются расчету надежности. Четко установить информационную, регулирующую и защитную функции.

2. Для информационной функции задать Т_ср.

3. Для регулирующей функции задать Т_ср и Т_В.

4. Для защитной функции задать К_гот.

5. Составить ССН для выделенных функций.

6. По таблице определить значения l_i и Т_{ср i} отдельных ССН, рассчитать соответствующие показатели надежности.

7. Сравнить рассчитанные показатели с заданными. Если заданные показатели не достигаются, выполнить резервирование наименее ненадежного элемента (max l_i или min Т_{ср i}) и повторить расчет.

8. При определении показателей надежности рассчитать соответствующие вероятности.

2.2.2. Порядок расчета измерительных каналов аср.

1. Выделить измерительные каналы АСР с выходом на ПП, РП и т.д. Таких каналов должно быть несколько.

2. Составить структурную схему для надежного ИК.

3. Для каждого элемента ИК определить класс точности e_i.

4. Для каждого структурной схемы рассчитать предел основной допустимой приведенной погрешности по формуле:

5. Рассчитать для каждой структурной схемы предел абсолютной погрешности по формуле: .

6. Результат расчетов представляется в виде для каждой схемы.Сделать вывод о том удовлетворяют ли рассчитанные погрешности заданным погрешностям (задать погрешности надо в п. 1).

7. Если канал не подходит по точности измерения, необходимо выбрать элемент с меньшим классом точности.

3. Выбор регулирующего органа и исполнительного механизма.

Формула для определения расхода через РО имеет вид:

, F — площадь поперечного сечения условного прохода РО; DP_ро — перепад давления на РО; К — постоянный коэффициент, зависящий от коэффициента расхода и плотности.

Различают конструктивную и расходную характеристики РО. Под конструктивной характеристикой (к/х) понимается зависимость расхода среды через РО при изменении степени открытия РО, т.е. при изменении площади F при постоянном перепаде DP_ро. К/Х определяется только конструктивными особенностями самого РО. Под расходной характеристикой (р/х) понимают зависимость расхода среды через РО от площади F при переменном перепаде на РО. В реальных условиях изменение расхода через РО происходит именно по расходной характеристике, т.к. при этом перепаде на РО переменный.

Рассмотрим приведенный ниже график зависимости относительного расхода от относительной площади. . Допустим РО полностью открыт ( ),

В точке полного открытия РО (B) расход среды максимален, а перепад на РО — минимален. Допустим мы закрываем РО. Если DР_ро = const, то как следует из уравнения расхода, расход уменьшается пропорционально уменьшению F, т.е. изменяется линейно. В точке полного закрытия РО (т. А) расход среды равен 0, перепад DР_ро — максимален. Если перепад давления на РО постоянен, то минимальный перепад равен максимальному. Изменение расхода осуществляется по прямой линии, т.е. по К/Х. В реальности же в т. В перепад минимальный, а в т. А — максимальный. При движении из точки В к т. А перепад DР_ро увеличивается. Как следует из формулы расхода, расход будет уменьшатся с меньшей скоростью, чем площадь F, т.к. возрастает в меньшей степени, чем уменьшается F, расход будет все таки уменьшатся. При этом от т. В к т. А мы будем перемещаться по расходной характеристике.

Расходная характеристика отличается от конструктивной именно своей линейностью.

Для САР рассчитанные параметры настройки регулятора и расчетное качество переходного процесса имеют смысл только при выполнении соотношения:

.

К_р — коэффициент передачи регулятора.

К_об — коэффициент передачи объекта.

Во избежании адаптаций К_р к изменяющемуся К_об предыдущее условие переписывают в виде более жесткого требования: К_р=const, К_об = const. Постоянство К_р определяется особенностями реализации функции регулирования и всегда выполняется. Можно записать:

.

В предположении К_тоу=const требования К_об=const сводится к требованию К_ро=const. Другими словами в рабочем диапазоне регулирование, расходная характеристика РО должна быть линейной, т.к. только на линейном участке расходной характеристики К_ро постоянен. Если же мы находимся на нелинейном участке расходной характеристики, К_ро изменяется при перемещении РО, т.е. РО является нелинейным элементом. В этом случае нелинейным является уже сам объект, хотя ТОУ может оставаться линейным, т.е. К_тоу может оставаться неизменным. При перемещении К_об регулятор должен быть также нелинейным, для того, чтобы выполнялось требование К_р К_об=const, т.е. для того чтобы разомкнутая САР оставалась линейной, а значит оставалась линейной и замкнутая САР. Именно для того, чтобы избежать использования нелинейного регулятора, чтобы можно было использовать регулятор с расчетным К_р, крайне важно выдерживать требования F_ро=const, т.е. результат на линейном участке Р/Х РО. Такой линейный участок Р/Х называется рабочим диапазоном РО. (на рис. Dp=0-35%).

Для выпрямления расходной характеристики иногда используют РО с нелинейной конструктивной характеристикой (на рис. НК/Х). Если НК/Х является зеркальным отображением Р/Х, полученной в предположении линейности К/Х, то итоговая расходная характеристика будет линейной (совпадает К/Х).

Отличие расходной характеристики от линейной конструктивной обусловлено наличием в трассе подачи рабочей среды других местных сопротивлений (другие РО, разные ручные вентили и задвижки, колена и т.д.).

Расходная характеристика полностью совпадает с конструктивной тогда, когда в трассе нет других сопротивлений кроме РО и путевое сопротивление трассы незначительно, т.к. в этом случае перепад давления на РО постоянен и равен общему напору на всей трассе. Условие работы РО тем хуже, т.е. расходная характеристика отличается от конструктивной тем больше, т.е. рабочий диапазон РО тем меньше, чем больше местных и путевых сопротивлений в трассе кроме нашего РО, т.е. чем меньше т.н. коэффициент формы: , где DР_ро^min — минимальный перепад на РО, т.е. перепад на полностью открытом РО.

DР_л — полный напор на трассе, развиваемый тягодутьевым механизмом.

Желательно К_ф=0,4-0,8. В этом случае рабочий диапазон Dр=0-75%.Клапаны имеют линейную или близкую к линейной конструктивную характеристику. Клапаны лучше “держат” расход, т.е. в закрытом положении не травят. Поворотные заслонки имеют существенно нелинейную конструктивную характеристику (НК/Х на рис.). В закрытом положении заслонки пропускают через себя до 4% максимального расхода. Заслонки рассчитаны на меньшее рабочее давление среды, чем клапаны. Заслонки пропускают через себя больший расход чем клапаны. При коэффициенте формы К_ф<0,4 желательно применять заслонку для спрямления расходной характеристики.

Расчет регулирующего органа заключается в определении его расходной характеристики и выборе РО.

Выбор РО осуществляется по т.н. условиям пропускной способности:

Для различных РО величина K_vy в зависимости от диаметра условного прохода трубы Д_у мм. определяются из соответствующих таблиц (см. пример ниже)

KVy	Dy=100мм	150	200	250	300
Двухседельный клапан	160	400	630	1000	1600
Поворотная заслонка	250	600	1000	1600	2500