Описание лабораторной установки. 4.2.1 Схема лабораторной установки изображена на рисунке 4.6
4.2.1 Схема лабораторной установки изображена на рисунке 4.6. В нижнем левом углу панели стенда размещены выключатель сетевого питания SА1, предохранитель FU и сигнальная лампочка HL1. В верхней части стенда находится напорный резервуар 1, из которого через соленоидный клапан 2 вода может подаваться в бачок 3, служащий для исследования работы регулятора уровня. В бачок введены три электрода электродного датчика уровня 4. Откачка воды из бачка 3 и возврат её в напорный резервуар 1 осуществляется мембранным насосом 5. Тумблеры SA3 и SA4 служат для выбора автоматического или ручного режимов работы соленоидного клапана и насоса.
В левой части стенда находятся элементы схемы автоматического регулятора уровня: электромагнитное реле КV1, тиристор VS, приборы для контроля токов в цепях тиристора РА1 и РА2 и напряжения на тиристоре PV, переключатель SA2 для выбора режимов работы схемы, потенциометр R1 для регулировки тока в цепи управляющего электрода тиристора, ручка лабораторного трансформатора Т для изменения напряжения питания схемы, тумблер SA5 для отключения одного из электродов датчика уровня.
В правой части панели стенда вверху расположен бачок 6 для исследования работы поплавкового датчика уровня с микропереключателем 7. О срабатывании датчика свидетельствует зажигание сигнальной лампочки HL2.
Ниже бачка 7 расположен бачок 8, в который введен конусообразный демпфер гидростатического мембранного датчика 9 и поплавковый датчик уровня 10 с герконом. Около датчиков находятся сигнальные лампочки НLЗ и НL4.
Наполнение бачков 6 и 8 производится из резервуара 11 (для этого его нужно поместить на верхнюю площадку стенда ) или резервуара 12. Регулирование уровня в резервуаре 12 выполняется системой, состоящей из электродного датчика 13, сигнализатора уровня САУ-М7 поз.14 и погруженного насоса(на схеме не показан).
Двухходовые краны 17, 18 и 19 служат для открытия или перекрытия соответствующих трубопроводов.
4.2.2 Принципиальная схема системы автоматического регулирования уровня, исследуемой в данной работе, приведена на рисунке 4.7. В основу схемы положена система контроля уровня воды в водонагревателях и ваннах посудомоечных машин.
Рисунок 4.7 - Схема системы регулирования уровня
Объектом регулирования является бачок А, уровень в котором контролируется с помощью электродного датчика уровня (электроды Е1, Е2 и Е3). Подача воды в бачок А при падении уровня в нем ниже заданного осуществляется из напорного бачка Б включением соленоидного клапана Y. Откачка воды из бачка А и возвращение в бачок Б производится насосом М. Насос М и соленоидный клапан Y управляются регулятором уровня, основу которого составляют симметричный тиристор VS и электромагнитное реле КV1. В схеме лабораторной установки предусмотрены два режиме работы тиристора: "Регулирование" и "Исследование".
Выбор режимов осуществляется переключателем SА2. В режиме "Исследование" выполняется снятие вольт-амперных характеристик тиристора. При этом цепь его управляющего электрода подключается к выводу 30В лабораторного автотрансформатора Т через переменное сопротивление R1 и добавочное сопротивление R4, а анодная цепь через добавочное сопротивление R3 подключается к подвижному контакту автотрансформатора. Токи в цепях тиристора и падение напряжения на нем контролируются миллиамперметрами PA1 и PА2 и вольтметром PV.
В режиме "Регулирование" в анодную цепь тиристора включается электромагнитное реле KV1, а в цепь управляющего электрода - электродный датчик уровня с добавочным сопротивлением R2. Регулятор может выполнять двухпозиционное регулирование уровня с минимальной зоной нечувствительности и с настраиваемой зоной нечувствительности. В первом случае в работе участвуют лишь два электрода датчика уровня: Е1 и Е3, а электрод Е2 с помощью тумблера SА5 отключается. Для работы с настраиваемой зоной нечувствительности тумблер SА5 следует включить.
Работа регулятора в режиме с минимальной зоной нечувствительности протекает следующим образом. При недостаточном уровне воды в бачке А электрическая цепь между электродами E1 и Е3 разорвана, следовательно ток в цепи управляющего электрода тиристора VS отсутствует и тиристор находится в выключенном состоянии: ток в его анодной цепи отсутствует. Электромагнитное реле KV1выключено. Размыкающий контакт реле KV1.1 замкнут, соленоидный клапан Y включен, вода из напорного бачка Б через соленоидный клапан поступает в бачок А, уровень воды повышается. При достижении уровнем электрода Е1 вода замыкает электрическую цепь между электродами Е1 и Е3 , в цепи управляющего электрода тиристора возникает ток, происходит включение тиристора, в обмотке электромагнитного реле КV1 появляется ток, и оно срабатывает. Своим контактом КV1.1 реле выключает соленоидный клапан Y, а контактом КV1.2 включает насос М. Подача воды в бачок А прекращается и начинается откачка её в бачок Б. Это будет продолжаться до тех пор, пока вследствие падения уровня не разорвется цепь между поверхностью воды и электродом E1. Тогда ток в цепи управляющего электрода тиристора VS исчезнет, тиристор выключится, реле KV1 обесточится, и снова начнется наполнение бачка А.
С помощью тумблеров SА3 и SА4 можно производить включение и отключение соленоидного клапана Y и насоса М при отключенном регуляторе (переключатель SА2 находится в нейтральном положении).
Работу регулятора в режиме с настраиваемой зоной нечувствительности при включенном тумблере SА5 следует разобрать самостоятельно.
4.2.3 Промышленным прибором, предназначенным для контроля и регулирования уровня жидкостей является сигнализатор уровня САУ-М7. Прибор работает в комплекте с четырехэлектродным датчиком уровня, выполняет автоматическое управление насосом в режиме заполнения или осушения резервуара до заданного уровня и сигнализацию при достижении жидкостью предельного уровня. На рисунке 4.8а изображена панель управления САУ-М7.
Светодиодные индикаторы 1 в сочетании с расположенными рядом линейками 2 предназначены для сигнализации о достижении жидкостью соответствующего уровня. Светодиодные индикаторы 3 и 4 информируют соответственно о включении насоса и об автоматическом режиме управления насосом. Кнопки 5 предназначены для ручного дистанционного управления насосом. При нажатии любой из них управление насосом переходит с автоматического режима на ручной, индикатор 4 при этом гаснет. Кнопка 6 служит для перехода от ручного режима управления к автоматическому.
Рисунок 4.8 – Сигнализатор уровня САУ-М7
а) панель управления; б) система регулирования и сигнализации уровня.
На рисунки 4.8б изображена система регулирования уровня на базе САУ – М7, представленная в данной лабораторной работе. Объектом регулирования является бачок 12, питающий водой стенд с датчиками уровня. Установленные в бачке четыре электрода 13 подключены к прибору САУ – М7(поз.14). САУ – М7 поддерживает уровень в бачке 12 в пределах нижнего и среднего задающих электродов, управляя насосом 15, помещенным резервуар 16. Сигнальное табло HL5 включается при достижении жидкостью верхнего задающего электрода. Тумблером SA9 прибор САУ – М7 подключается к электрической сети. Тумблером SA10 двигатель М насоса подключается к САУ – М7.