8.4.2 Алгоритм расчета массового соотношения кан-га в итн.
8.4.2.1 Алгоритм выбора рабочего значения давления га для расчета массового расхода га.
Алгоритм предназначен для:
- вычисления рабочего значения давления ГА поступающего в ИТН.
- идентификации неисправности датчиков давления ГА.
Для выбора рабочего значения давления ГА (1PSW1.OUT), используются показания существующего датчика 1PS1. В случае неисправности датчика в качестве рабочего значения давления принимаются показания датчика P1. Блок схема выбора рабочего значения представлена ниже:
Блок 1PSW1 типа SELL осуществляет выбор соответствующего входа (1PSW1.IN1 или 1PSW1.IN2) и подает значение с выбранного входа на выход (1PSW1.OUT). Если датчик 1PS1 исправен то 1PSW1.OUT = 1PSW1.IN1, если не исправен, то 1PSW1.OUT = 1PSW1.IN2. В случае восстановления работоспособности датчика 1PS1 и при условии, что в течение 300сек. разность |1PSW1.IN1 – 1PSW1.IN2| будет меньше 0.1 кгс/см2 происходит автоматический переход на 1PSW1.IN1.
Алгоритмы выбора рабочего значений описаны для ИТН Р-3-1.
Для аппарата ИТН Р-3-2 алгоритм аналогичен с соответствующим префиксом перед позициями «2_».
8.4.2.2 Алгоритм выбора рабочего значения температуры га для расчета массового расхода га.
Алгоритм предназначен для вычисления рабочего значения температуры ГА поступающего в ИТН.
Для выбора рабочего значения температуры ГА (1TSW21.OUT), используются показания существующего датчика 1TS21. В случае неисправности датчика в качестве рабочего значения давления принимаются показания датчика TS21. Блок схема выбора рабочего значения представлена ниже:
Блок 1TSW21 типа SELL осуществляет выбор соответствующего входа (1TSW21.IN1 или 1TSW21.IN2) и подает значение с выбранного входа на выход (1TSW21.OUT). Если датчик 1TS21 исправен то 1TSW21.OUT = 1TSW21.IN1, если не исправен, то 1TSW21.OUT = 1TSW21.IN2. В случае восстановления работоспособности датчика 1TS21 и при условии, что в течение 300сек. разность |1TSW21.IN1 – 1TSW21.IN2| будет меньше 34 0C происходит автоматический переход на 1TSW21.IN1.
Алгоритмы выбора рабочего значений описаны для ИТН Р-3-1.
Для аппарата ИТН Р-3-2 алгоритм аналогичен с соответствующим префиксом перед позициями «2_».
8.4.2.3 Алгоритм расчета массового расхода газообразного аммиака в аппараты итн.
Расчет массового расхода ГА приводится для ИТН Р-3-1. Для ИТН Р-3-2, а также общего массового расхода ГА на два ИТН расчет производится аналогичным образом. Массовый расход рассчитывается программно в контроллере С300 по по показанию датчика объемного расхода ГА (поз.1F1) на входе в ИТН, давления ГА (1PSW1.OUT) и температуры ГА (1TSW21.OUT).
Для расчета массового расхода используется формула:
(1)
где
- массовый расход газообразного аммиака [кг/ч];
-
плотность газообразного аммиака при
текущих температуре и давлении [кг/м3];
- объемный расход газообразного аммиака [м3/ч];
В формуле (3.4.1) плотность газообразного аммиака при постоянной влажности представляет собой некоторую функцию от температуры и давления:
(2)
где
- температура газообразного аммиака [0С];
- избыточное давление газообразного аммиака [кгс/см2];
Функциональная зависимость (2) в табличной форме показана в действующем нормативном документе ГСССД 91-85 «ТАБЛИЦЫ СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ. Аммиак жидкий и газообразный.»[1], а также в справочнике «Голубев И.Ф., Кияшова В.П., Перельштейн И.И., Парушин Е.Б. Теплофизические свойства аммиака». – Издательство стандартов., М., 1978.[2]
В литературе [2] таблицы плотности ГА составлены для значений абсолютного давления Ртаб_абсNH3 – [бары] с шагом 0.2 бара и температуры TтабNH3 – [К] с шагом 10 K.
Рабочие диапазоны измерения температуры ГА и давления, согласно действующему регламенту показаны в таблице 1
Таблица 1 Рабочие диапазоны измерения температуры и давления ГА в ИТН Р-3-1,2
-
Наименование
Позиция
Единицы измерения
Минимальное значение
Максимальное значение
Температура ГА в ИТН Р-3-1
1TS21
0С
120
180
Давление ГА в ИТН Р-3-1
1PS1
кгс/см2
1.8
2.2
Температура ГА в ИТН Р-3-2
2TS21
0С
120
180
Давление ГА в ИТН Р-3-2
2PS1
кгс/см2
1.8
2.2
Ниже приводится
таблица значений плотности -
для расширенных рабочих диапазонов
температуры:
0С
и давления:
кгс/см2
Расширенные диапазоны подбирались таким образом, чтобы перевод единиц измерения температуры (из градусов Цельсия в Кельвины) и избыточного давления (из килограмм-сил на кв.сантиметр в бары абсолютного) давал точные табличные значения. При переводе единиц давления из измеряемого избыточного в абсолютное, за атмосферное давление было принято средне годовое атмосферное давление для данной местности (750 мм.рт.ст.).
Формула пересчета измеряемого избыточного давления в абсолютное:
(3)
Таблица 2 Значения плотности - [кг/м3] для расширенных рабочих диапазонов температуры и давления ГА из таблиц ГСССД 91-85 и справочника «Голубев И.Ф., Кияшова В.П., Перельштейн И.И., Парушин Е.Б. Теплофизические свойства аммиака». – Издательство стандартов., М., 1978.
Для алгоритма расчета массового расхода ГА в контроллере более предпочтительна явная форма функциональной зависимости (2). С этой целью было проведено несколько видов аппроксимаций табличной зависимости.
Критерием нахождения аппроксимирующей функции являлась минимизация среднеквадратического отклонения табличных значений плотности и соответствующих значений плотности, полученных по формуле, также оценивалась абсолютная разница этих значений и коэффициент корреляции. В результате проведенного анализа была получена функция, наиболее точно отражающая табличную зависимость плотности ГА от температуры и давления:
(4)
где
- полиномы третьей
и четвертой степени от
соответственно.
(5)
(6)
Ниже приводится таблица расчетных значений плотности ГА, полученных при подстановке табличных значений температуры и давления.
Таблица 3 Значения плотности - [кг/м3] для расширенных
рабочих диапазонов температуры и давления ГА по формуле (2.3.4).
Относительные погрешности табличных и формульных значений плотностей приведены в таблице 4.
Таблица4 Значения относительных погрешностей вычисления плотности ГА в расширенных рабочих диапазонах температуры и давления полученных из таблице ГСССД 91-85 и по формуле (4).
Относительные погрешности вычислены для каждого значения плотности по формуле:
Из таблицы4 видно, что максимальная относительная погрешность вычисления плотности формульным способом в расширенном рабочем диапазоне составляет 0,0954 %.
Перепишем формулы (1), (4) – (6) с учетом обозначений принятых в системе:
(7)
(8)
(9)
(10)
По формуле (7) рассчитывается массовый расход ГА для ИТН Р-3-1. Для аппарата ИТН Р-3-2 формула аналогична с соответствующим префиксом перед позициями «2_».