13. Регулирующие устройства промышленных регуляторов
12.1. Классификация регулирующих устройств
Регулирующие устройства предназначены для практической реализации выбранного закона регулирования и являются основным структурным элементом автоматического регулятора.
В зависимости от вида автоматических систем различают регулирующие устройства электрические и пневматические.
Более широкую классификацию регулирующих устройств дают по их конструктивному исполнению. По этому признаку различают регулирующие устройства приборного типа, у которых все элементы смонтированы во вторичном автоматическом приборе и регулирующие устройства агрегатного типа, у которых все элементы выполнены в виде конструктивно оформленных блоков.
12.2. Регулирующие устройства приборного типа
В автоматические вторичные приборы типов КСМ, КСП, КСД и др. в зависимости от их модификации встроены двух и трехпозиционные регулирующие устройства, реостатные задатчйки или пневматическое регулирующее устройство для формирования П-, ПИ-, ПИД-законов регулирования.
12.2.1. Электрические регулирующие устройства
На рис. 12.1 показаны принципиальные схемы электрических регулирующих устройств автоматических вторичных приборов.
Позиционное регулирующее устройство (рис. 12.1, а) включает задающий механизм и контактный задатчик, встроенные непосредственно в измерительный блок прибора, и блок-реле типа ППР-1М, смонтированный на отдельной плате, размещенной также в корпусе прибора. Принципиальная схема блока-реле ППР-1М включает контактный задатчик І, клеммную колодку ІІ, блок-реле ІІІ. Блок-реле содержит два электромагнитных реле 1Р и 2Р, которые питаются выпрямленным током через диод Д1 и конденсатор С. Конденсатор предназначен для сглаживания пульсаций и повышения напряжения, диоды Д2 и ДЗ искрогасящие. Резистор R уменьшает коэффициент возврата реле, увеличивая тем самым устойчивость работы системы. Блок-реле ППР-1М питается от напряжения переменного тока 33 В.
Подвижной контакт В контактного задатчика кинематически связан с пером прибора. Каждому значению измеряемого параметра и стрелки установки задания соответствует определенное положение подвижного контакта В. Два неподвижных контакта А и С расположены на основании задатчика и позволяют регулировать зону нечувствительности путем изменения расстояния между ними. При соответствии величины измеряемого параметра заданию подвижной контакт В находится в среднем положении между контактами А и С и не касается их. Отклонение контролируемого параметра от заданного значения вызывает перемещение контакта В в ту или другую сторону до замыкания с контактом А или С, включая цепь питания соответствующего электромагнитного реле (1Р или 2Р).
При двухпозиционном регулировании с минимальной фиксированной зоной нечувствительности в контактном задатчике используется только один неподвижный контакт А. При соприкосновении подвижного контакта В с контактом А срабатывает реле 2Р, замыкая при этом цепь клемм О—А. При размыкании контактов В и А контактного задатчика реле 2Р обесточивается, размыкая при этом цепь клемм О—А и замыкая клеммы О—С. Контакт С контактного задатчика в данной схеме выполняет роль механического упора и в схему не включен.
При трехпозиционном регулировании в контактном задатчике используются оба неподвижных контакта А и С, в момент отрыва подвижного контакта В от контакта А реле 2Р обесточивается, при этом размыкаются контакты 2Р = 2 и цепь О—А, но замыкается цепь О—С. Это положение сохраняется вплоть до соприкосновения подвижного контакта В с контактом С, т. е. на протяжении всего времени нахождения параметра в пределах установленной зоны нечувствительности. При замыкании подвижного контакта В с контактом С срабатывает реле 1Р и его контакт 1Р—1, при этом размыкается рабочая цепь О—С, и замыкается цепь О—В. При отходе подвижного контакта В от контакта С якорь реле отпадает, размыкая цепь О—В, и снова замыкается цепь О—С.
Рис. 12.1. Электрические схемы регулирующих устройств вторичных приборов:
а — позиционного; б — реостатного; в — 100%-чого реостатного задатчика
Реостатные задающие устройства, встроенные во вторичные автоматические приборы, обеспечивают формирование П-, ПИ- и ПИД-законов в электрических регуляторах. На рис. 12.1, б показана электрическая схема 10 %-ного реостатного задатчика. Ползунок 10 %-ного реостатного задатчика Rз через дифференциальный рычажный механизм связан с пером измерительного прибора ИП таким образом, что при соответствии значения регулируемого параметра заданию он располагается по середине обмотки задатчика. Отклонение параметра от задания вызывает пропорциональное перемещение ползунка относительно обмотки задатчика в диапазоне ±10 % шкалы прибора.
На рис. 12.1, в показана электрическая схема 100%-ного реостатного задатчика, которая включает реохорд-датчик Rр, резистор-датчик Rз и дополнительное переменное сопротивление Rд. Ползунок реохорда-датчика Rр жестко связан с движком реохорда измерительной схемы прибора. Каждому значению измеряемого параметра соответствует определенное положение ползунка реохорда. Параллельно реохорду-датчику включен переменный резистор-задатчик Rз, ползунок которого жестко связан с механизмом установки задания. На схему подается напряжение питания ип не более 12 В. При соответствии значення регулируемого параметра заданному значению сопротивления реохорда-датчика и резистора-задатчика равны и сигнал рассогласования равен нулю. При отклонении регулируемого параметра от заданного значения ползунок реохорда-датчика соответственно переместится, сопротивление его изменится и с выхода реостатного задатчика на вход электрического регулятора поступит сигнал рассогласования, пропорциональный величине изменения регулируемого параметра.