Strumentazione e Controllo dei Processi Chimici II parte: A) Valvole, B) Misuratori

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1 Strumentazione e ontrollo dei rocessi himici II parte: A) alvole, B) Misuratori laudio Scali Laboratorio di ontrollo dei rocessi himici (Lab) Dipartimento di Ingegneria himica (DIISM) Università di isa

2 Sommario II parte(*): alvole e Misuratori alvole di Regolazione aratteristiche statiche e dinamiche dei misuratori Errori di misura Misuratori delle variabili base: - ortata - Livello - ressione - Temperatura Misuratori di altre variabili (*) Riferimento: resentazione T orso S AA II, 2

3 alvole di Regolazione L attuatore realizza sul processo le variazioni calcolate dal regolatore IN: segnale di ontrollo; OUT: azione di controllo su. MNL s Attuatore u rocesso Nella maggior parte dei casi. MNL è una portata: fi Attuatore alvola di regolazione Si vuole: valvola molto più veloce del processo: fi tv << tp. neumatica (Motore ad Aria ompressa): più diffusa per operazioni continue Funzionamento: - Segnale regolatore aumenta ressione su Membrana - Flessione membrana fa muovere lo Stelo e variare la posizione relativa Otturatore - Sede fi aria sezione di passaggio e quindi portata - La posizione di equilibrio è mantenuta da una molla orso S AA Schema di una valvola a sede singola II, 3

4 alvole di Regolazione urva aratteristica della alvola Rappresenta Andamento della portata in funzione della corsa dello stelo: (X) -. A rapida Apertura: a piccola apertura corrisponde portata vicina al massimo fi non adatta per la regolazione -. Lineare: d/dx fi Il guadagno della alvola è costante -. Esponenziale (Equipercentuale) : d/dx fi Il guadagno della alvola è proporzionale alla portata orso S AA II, 4

5 alvole di Regolazione Funzionamento in condizioni di sicurezza In mancanza di alimentazione (aria): alvola: Apre (Aria-hiude) per Fluidi Raffreddanti alvola: hiude (Aria-Apre) adatta per Riscaldamento orso S AA II, 5

6 alvole di Regolazione Altri Tipi di alvola alvola a Farfalla alvola a Membrana (Sanders) alvola a Doppia Sede (Bilanciata) orso S AA II, 6

7 Dimensionamento delle alvole (1/2) portata vperdita di carico v portata di fluido con v unitaria Deriva da: ( A) kg r A A ku k roporzionale alla sezione di passaggio attraverso la valvola (parametro base per dimensionamento della valvola) Solitamente: 3% Dimensionamento di massima T A k ( + ) T L riterio,max max,max max 2* massima portata condizioni di esercizio v,max perdita di carico massima ammissibile,max Diametro Nominale alvola orso S AA II, 7

8 Dimensionamento delle alvole (2/2) Dimensionamento più accurato riterio: ( x) ( x) x apertura valvola ( corsa stelo) ( x) ( x) ( x) tabella tipo di valvole orrezioni per tener conto di: Fluidi diversi tra Aria e Acqua (riferimento standard) ondizioni di flusso puntuali (liquidi vaporanti; moto in condizioni soniche) Effetto delle perdite di carico sulla linea L / orso S AA II, 8

9 Non linearità nelle valvole (1/3) e s Una variazione di segnale del regolatore (s) provoca variazioni (variabili scostamento s s) x (corsa dello stelo) A, (sezione di passaggio) (portata) s x A, x(s): può essere considerata lineare ( 1 ) (x): dipende dalla curva caratteristica della valvola ( :.lineare; :v. equipercentuale) f( ); in generale: Relazione non lineare in due variabili orso S AA II, 9

10 Non linearità nelle valvole (2/3) +,,, In generale varia con l apertura della valvola: (es.: valvola sulla mandata della pompa centrifuga o scarico da un serbatoio) + 2 alvola Equipercentuale e Non Linearità del rocesso - La relazione (X) è lineare soltanto se è costante e la valvola è di tipo lineare - La non linearità dovuta alla valvola equipercentuale è introdotta volutamente e serve per compensare la non linearità del processo con la portata ( 1/) - Guadagno del processo non lineare rispetto alla portata 1/ - Auspicabile avere un guadagno globale del loop costante per evitare una azione di controllo eccessiva (instabilità) o insufficiente (controllo lento) orso S AA II, 1

11 orso S AA II, 11 Non linearità nelle valvole (3/3) ( ) 1 1 T T F c F c T i p p l Schema Loop di ontrollo - 1 * (*) alvola lineare l s x alvola equipercentuale Diminuisce con Rimane costante 1 1 l