Тема 2.1 Класифікація, будова й робота регуляторів.

План.

1.Класифікація автоматичних регуляторів.

2.Електричні регулятори.

3.Гідравлічні регулятори.

4.Пневматичні регулятори.

1.Більшість застосовуваних в енергетику автоматичних регуляторів універсальні. З їхньою допомогою можна автоматизувати технологічні процеси, що протікають в агрегатах різного призначення.

Відносно нескладні об'єкти успішно автоматизують за допомогою автоматичних регуляторів, що працюють без використання стороннього джерела енергії. Ці регулятори звичайно прості в обслуговуванні й налагодженні й мають високу експлуатаційну надійність. Тому застосування їх доцільно в тих випадках, коли за умовами технологічного процесу не потрібна реалізація складних законів регулювання, а .для переміщення регулювального органа досить невеликого зусилля.

Автоматичні регулятори, що працюють із використанням стороннього джерела енергії, розділяються на електричні, гідравлічні й пневматичні. Існують також системи регуляторів, що споживають кілька видів енергії, наприклад електричну й гідравлічну (або пневматичну). До групи електричних ставляться також електронні автоматичні регулятори, у яких застосовані електронні лампи й напівпровідникові елементи.

2. Електричні засоби автоматичного регулювання широко використовуються в енергетику й інших галузях промисловості. До числа достоїнств цих засобів ставляться: простота енергопостачання; можливість перетворення регульованих величин різної фізичної природи в електричний сигнал і передачі його на значну відстань; можливість формування різноманітних алгоритмів функціонування із широким діапазоном зміни параметрів настроювання регуляторів; зручність централізації керування технологічними процесами; можливість побудови складних систем керування, у тому числі багаторівневих з використанням ЕОМ, реалізованих в АСУ ТП.

Електричні засоби автоматизації у своєму розвитку нараховує чотири покоління. При їхній еволюції відбулися значні зміни в електронній базі, конструктивному виконанні, функціональному составі, технологічних характеристиках і сигналах зв'язку.

Перше покоління електричних засобів автоматизації характеризується застосуванням електронних ламп для посилення й перетворенні сигналів, використанням індивідуальних вимірювальних приладів із природним (не уніфікованим) сигналом зв'язку. Основним типом регулюючих приладів першого покоління були РПИБ - регулюючий прилад імпульсної дії з безконтактним виходом і РПИК - той же прилад, але з контактним виходом.

Друге покоління електричних засобів автоматизації відрізняється застосуванням напівпровідникових елементів і переходом до блочно-модульного принципу конструювання приладів з уніфікацією корпусів окремих блоків і переважним використанням уніфікованих сигналів зв'язку, головним чином струмового сигналу 0 - 5 мА.

У схемі регулюючих приладів цього покоління апаратура серії РП-2 Чебоксаркского заводи електричних виконавчих механізмів і комплекс блоків під загальною назвою «КАСКАД» Московського заводу теплової автоматики.

Третє покоління характеризується використанням як елементна база інтегральних мікросхем. Це «зокрема» агрегатний комплекс електричних засобів регулювання «АКЭСР».

До четвертого покоління електричних засобів автоматизації ставляться програмувальні регулятори з автоматичним змінним настроюванням залежно від властивостей об'єкта регулювання «ПРОТАР», «РЕМИКОНТ». У їхньому числі системи приладів автоматичного регулювання «РЕМИКОНТ» і «ПРОТАР».

Конструктивно структурна схема системи «КАСКАД» складається з: вимірювального й блоків, що нормує, функціональних і регулюючих блоків, виконавчих механізмів, оперативних і допоміжних пристроїв. По своєму функціональному призначенню всі пристрої, що ставляться до апаратури «КАСКАД», ділять на наступні групи: статичного перетворення інформації; динамічного перетворення інформації; оперативного керування; виконавчі механізми; допоміжні пристрої.

«АКЭСР» у порівнянні з іншими комплексами засобів автоматичного регулювання має ряд особливостей, основні з яких наступні:

- широке використання інтегральних мікросхем спеціального й загального призначення, завдяки чому скорочуються габарити окремих модулів і забезпечується висока надійність пристроїв.

- підвищення функціональності й насиченості окремих блоків. Кожний блок АКЭСР може виконувати звичайно кілька функцій одночасно, що приводить до скорочення загального числа блоків у схемі керування. Розширення функціональних можливостей системи керування, серед яких виконання дистанційної зміни параметрів динамічного настроювання параметрів регулюючих блоків.

- виконання дистанційного й автоматичного перемикання режиму роботи схеми регулювання за допомогою блоків керування. Широкий вибір уніфікованих електричних сигналів зв'язку - струмових і напруги.

Блочно модульний принцип агрегатированої побудови «АКЭСР» дозволяє проектувати й застосовувати комплексні АСР практично будь-якої складності з різними обчислювальними й логічними функціями.

Функціональна структурна схема «АКЭСР». По функціональному призначенню комплекс АКЭСР містить наступні блоки: кондуктивного поділу, функціональні, регулюючі, оперативного керування й виконавчі пристрої.

«РЕМИКОНТ» це регулюючі мікропроцесорні контролери. Вони представлені трьома серіями: ; ; .

Контролери «РЕМИКОНТ» серії ; являють собою мікропроцесорні пристрої керування, архітектура яких оптимізована для рішення завдань автоматичного регулювання технологічних процесів в енергетичної, металургійної, хімічної й ін. галузях промисловості.

Основні функції контролерів ; : локальне, каскадне, програмне, многосвязное регулювання, керування зі змінною структурою; формування ПИД- законів регулювання; виконання різноманітних статичних і динамічних перетворень аналогових сигналів; обробка й формування дискретних сигналів; виконання всіх алгоритмічних завдань, які вирішуються за допомогою традиційних аналогових приладів автоматичного регулювання; формування сигналів, що програмно-змінюються в часі; виконання операцій керуючої логіки.

До складу серії входять дві моделі контролерів: модель -одиночний «РЕМИКОНТ» і дубльований «РЕМИКОНТ»- модель , кожний з яких розрахований на велике ( 40-200) число вхідних- вихідних сигналів.

До складу серії також входять дві моделі контролерів: одиночний «Ремиконт» і дубльований – модель на середнє ( 15-90) число вхідних -вихідних сигналів.

Контролер «РЕМИКОНТ» Р-130 малоканальный багатофункціональний регулюючий.

«Ремиконт» серії Р-130 призначений для побудови сучасних автоматизованих систем керування технологічними процесами й дозволяє виконувати оперативне керування з використанням персональних ЕОМ, автоматичне регулювання, автоматичне логико- програмне керування, автоматичне керування зі змінною структурою, захист і блокування, сигналізацію, реєстрацію подій.

Контролер Р-130 застосовується для керування складними технологічними процесами з більшим числом контрольованих параметрів і керуючих сигналів. Він має проектну компановку, що дозволяє користувачеві вибрати потрібний набір модулів і блоків згідно числа й виду вхідних- вихідних сигналів. Вхідні сигнали від термопар ТХК, ТХА, ТПР, ТВР, ТИП, сигнали від термометрів опору ТСМ, ТСП; уніфіковані аналогові сигнали постійного струму , , мА; В; дискретні сигнали. Вихідні сигнали: постійного струму, аналогічні вхідним, дискретні.

3. Гідравлічні регулятори найбільше повно відповідають вимогам і умовам експлуатації систем централізованого теплопостачання, які використовують як теплоносій воду.

Характерною рисою системи теплопостачання як об'єкта автоматизації є те, що в них потрібне масове застосування найбільш простих і надійних регуляторів для підтримки в устаткуванні джерел тепла, мережних трубопроводах теплових мереж і системах теплопотребления заданих значень тиску, перепадів тисків, витрати, рівня й температури теплоносія. При цьому регулювання зазначених характеристик відбувається в системах з витратою теплоносія від 0,5 до 10000 м3/год і більше.

Необхідно також надійно захищати встаткування теплових мереж і джерел тепла від підвищеного тиску й гідравлічних ударів, здійснювати швидку й щільну рассечку теплових магістралей на гидравлически ізольовані зони у випадку припинення циркуляції й переходу до статичного режиму.

Краще застосування гідравлічних регуляторів визначається тим, що вони дозволяють забезпечити:

• надійну роботу в приміщеннях з високою вологістю й температурою (теплових камерах, центральних теплових пунктах - ЦТП, індивідуальних теплових пунктах - ИТП із що підмішують і підкачують насосами);

• незалежність роботи автоматики від зовнішнього джерела енергії;

• досягнення будь-якої необхідної швидкості переміщення РО й створення підвищених зусиль для забезпечення його герметичності при закритті;

• використання регулювальних клапанів умовним діаметром від 50 до 1000 мм при однотипному комплекті регулюючих приладів;

• зміна при налагодженні й експлуатації швидкості переміщення РО (на відміну від виконавчих пристроїв з електроприводами, що мають постійну швидкість).

На основі гідравлічних регулюючих приладів можуть бути побудовані регулятори, що виконують наступні функції:

• регулятор тиску «Після себе» - для підтримки сталості тиску в об'єкті регулювання (трубопроводі) після РО виконавчого пристрою (ИУ);

• регулятор тиску «До себе» - для підтримки сталості тиску в об'єкті регулювання (трубопроводі) до РО виконавчого пристрою;

• регулятор перепаду тисків (витрати) - для підтримки постійної різниці тисків, обмірюваної або між що подає й зворотним трубопроводами, або на діафрагмі або насосах;

• регулятор температури для закритий і відкритих (регулятор РТ - ГВ) систем гарячого водопостачання.

Крім того, на основі основних гідравлічних регуляторів можуть бути побудовані інші спеціалізовані АСР, що забезпечують виконання певних технологічних функцій, і пристрою технологічного захисту теплових мереж і споживачів при аварійному порушенні заданих режимів роботи, що супроводжуються виникненням неприпустимих значень регульованого параметра.

Серед цих АСР можна виділити:

• пристрої технологічного захисту (рассечка магістралей теплових мереж на ізольовані зони; швидкодіючі сбросные пристрою різної конструкції для захисту встаткування джерел тепла й теплових мереж від підвищення тиску понад припустимий при нестаціонарних перехідних гідравлічних режимах);

• регулятори підживлення (для підтримки сталості тиску у зворотному трубопроводі);

• регулятори рівня (для підтримки сталості рівня у відкритих і закритих ємностях).

4. Пневмоавтоматика охоплює технічні засоби регулювання й керування, що використовують у роботі різні ефекти газової динаміки. Носієм сигналів у пристроях пневмоавтоматики є тиск стисненого повітря, що змінюється в стандартному діапазоні 0,02-0,1 Мпа. В історичному розвитку технічних засобів пневмоавтоматики можна простежити чотири покоління.

Перше покоління — універсальні регулятори приладового типу. До 40-х років головним завданням автоматизації була стабілізація окремих параметрів-тиску, витрати, температури та ін. Із цим завданням успішно справлялися регулятори, у яких у єдиному корпусі сполучалися вимірювальна система, що показує, що реєструє, що задає й регулює пристрої. Об'єднання всіх функцій у єдиній конструкції було по тим часам їхнім достоїнством, тому що істотно спрощувалися монтаж і обслуговування. Основний недолік універсальних регуляторів- вузькі функціональні можливості, що обмежують їхнє застосування.

Друге покоління - регулятори, що реалізують агрегатну структуру за принципом компенсації зусиль. В 50-х роках став широко застосовуватися агрегатний принцип побудови пневмоавтоматики, відповідно до якого системи керування комплектувалися зі стандартних блоків і пристроїв, що виконували певні функції: вимір, реєстрацію, установку завдання, формування регулюючого впливу, підсумовування, множення на постійний коефіцієнт та ін.

Третє покоління - універсальна , система елементів промислової пневмоавтоматики(УСЭППА). Подальший розвиток промисловості привело до необхідності вирішувати засобами пневмоавтоматики більше широке коло завдань. Для їхнього рішення стало необхідним розташовувати як аналогової, так і дискретною технікою. Звичайна номенклатура пневматичних блоків АУС не задовольняла цим вимогам.

Для побудови систем пневмоавтоматики в 60-х Роках у СРСР став широко, використовуватися елементний і блочно-модульний принцип.

Четверте покоління - струминна пневмоавтоматика (пневмоника). Подальший розвиток пневмоавтоматики привело до створення струминного принципу побудови елементів і модулів. Як носій енергії в струминних елементах використовується повітря, у зв'язку із чим струминну техніку назвали пневмоникою.

Елементи пневмоники мають високу швидкодію й малі габарити. Елементи не містять рухливих частин, що зношуються. Велике значення має й той факт, що для виготовлення елементів пневмоники запропонований технологічний метод, аналогічний використовуваному в електроніці методу друкованого монтажу. По цьому методі струминні елементи й комунікації між ними виходять у вигляді поглиблень у плоских пластинах, що дає можливість використовувати такі високопродуктивні процеси, як штампування, прес-лиття, фототравлення. На базі пневмоники представляється можливим реалізувати вузли цифрової техніки,