Регулювання рівня

Рівень рідини, як і витрати, є доволі поширеним вимірюваним і регульованим параметром. В багатьох рідинно-фазних апаратах, ємностях, випарювачах та інших апаратах підтримується рівень рідини, сипучих матеріалів переповнення або рівень розділу фаз з метою уникнення переповнення або спорожнення апарату, а також для забезпечення нормального технологічного режиму їх роботи.

Рівень рідини в резервуарах і ємностях є, як правило, досить інерційним параметром, тому від датчиків не вимагається значної швидкодії.

Крім того, до підтримування рівня у більшості випадків не висуваються жорсткі умови до точності, тому що рівень, у більшості випадків, - допоміжний параметр. У зв’язку з цим, АСР рівня це прості, одноконтурні системи. Це ще зумовлено і тим, що значна частина ОК мають самовирівнювання.

Одначе є випадки, коли рівень рідини є відповідальним параметром і до його вимірювання і регулювання ставляться високі вимоги щодо точності. Це характерно для систем приймання, зберігання і видачі рідин з резервуарних парків, які забезпечують комерційні операції.В цих випадках вимірювання рівня поєднують з корекцією за температурою і гідростатичним розширенням стінок, а також застосовують різноманітні методи підвищення точності вимірювання (методи компенсації та інші).

Об’єкти з регулюванням рівня можна розділити на такі групи:

1. Ємності відкриті або з’єднані з атмосферою, у яких входами є подача і відвод рідини.

2. Ємності під тиском з тими ж входами.

3. Ємності, рівень в яких підтримується випарюванням рідини

(випарювачі).

4. Ємності, в яких регулюється рівень розділу фаз.

Підтримування рівня рідини в резервуарі можна забезпечити, як за рахунок самовирівнювання об’єкта, так і за рахунок зовнішніх систем регулювання.

Самовирівнювання рівня рідини в ємності у більшості випадків не забезпечує необхідний діапазон зміни рівня і може застосовуватись лише на об’єктах, де допускають зміни рівня в широких межах.

Із зовнішніх систем регулювання широко застосовуються системи з використанням регуляторів прямої дії. Вони характерні при регулюванні рівня на всіх блочних установках нафтогазового промислу, зокрема сепараторах. Типові схеми таких систем показані на рис.7.3.

Регулятори, показані на рис.7.3 функціонують за П-законом регулювання. Системи цього типу можна установлювати на мало відповідальних об’єктах з невисоким степенем стабілізації рівня, це зв’язано з малими зусиллями, що забезпечуються поплавком – вимірювачем рівня. Для збільшення потужності вихідного сигналу потрібно збільшувати розміри поплавка – датчика, що не завжди доцільно і можливо.

На об’єктах, де необхідна висока точність стабілізації рівня і надійність спрацювання доцільніше застосовувати системи непрямого регулювання. Оскільки серед систем непрямого регулювання найпоширенішими є АСР з регулюванням за притоком рис.7.4.а і за витоком рис.7.4.б.

В даних АСР доцільно застосовувати регулятори з ПІ-законом регулювання, що знижує залишкову нерівномірність або статичну похибку. При суттєвій інерційності ОК використовують регулятор з ПІД-законом регулювання або вводять в АСР допоміжний контур регулювання з використанням малоінерційних параметрів. До таких параметрів відносяться: витрата рідини у каналі найімовірніших збурень або рівень рідини в першій із послідовно з’єднаних ємностей.