14. Автоматические регуляторы. Классификация регуляторов по виду используемой энергии, законам регулирования, характеру регулирующего воздействия. Область применения, достоинства и недостатки.
Автоматические регуляторы.
Устройство, с помощью которого в системах регулирования обеспечивается автоматическое поддержание технологической величины около заданного значения, называют автоматическим регулятором. Регулятор является одним из элементов замкнутой системы.
На вход автоматического регулятора подаются текущее ут и заданное и3 значения регулируемой величины. Рассогласование между ними ут—и3 приводит к изменению выходной величины регулятора хр
Эту зависимость в относительных величинах (при и = 0)
называют законом регулирования. Каждый конкретный регулятор имеет свой закон регулирования.
Классификация регуляторов. Регуляторы классифицируют по нескольким признакам (наличие подводимой энергии, вид используемой энергии, вид регулируемой величины, характер действия, характер регулирующего воздействия, закон регулирования).
По наличию подводимой энергии регуляторы подразделяют на не имеющие вспомогательный источник энергии и имеющие таковой. У регуляторов без вспомогательного источника энергии для перемещения регулирующего органа используется энергия регулируемой среды. Они просты по конструкции, надежны в работе, не требуют внешних источников энергии, но имеют ограниченную мощность для приведения в действие регулирующего органа. Такие регуляторы применяют в тех случаях, когда для приведения в действие регулирующего органа не требуются большие усилия и для этого достаточно мощности измерительного устройства, а также, если к качеству переходного процесса не предъявляются жесткие требования.
У регуляторов с вспомогательным источником энергии перемещение регулирующего органа осуществляется дополнительным приводом, работающим от внешнего источника. Они требуют дополнительной внешней энергии и имеют более сложную конструкцию. Эти регуляторы способны обеспечить высокое качество регулирования.
По виду используемой энергии регуляторы делят на гидравлические, электрические и пневматические.
В гидравлических регуляторах для перемещения регулирующего органа используется энергия жидкости (обычно трансформаторного масла) под давлением 0,6—0,8 МПа (6— 8 кгс/см2), в электрических — электрическая энергия промышленной частоты, в пневматических — энергия сжатого воздуха давлением 0,14 МПа (1,4 кгс/см2).
При автоматизации химических производств наибольшее распространение получили пневматические регуляторы, вследствие их взрыво- и пожаробезопасности, надежности в работе, развития довольно больших перестановочных усилий (до нескольких сотен килограмм). Не препятствует их использованию присущая им инерционность ( в отдельных случаях время прохождения сигнала может достигать нескольких десятков секунд) и ограниченная дальность действия (до ~300 м). Это объясняется тем, что большинство технологических величин изменяется довольно медленно, вследствие чего скорость срабатывания пневматических регуляторов оказывается приемлемой. В случае централизованного управления в пределах цеха или даже производства химического предприятия дальность действия пневматических регуляторов также вполне достаточна (при установке дополнительных усилителей).
По виду регулируемой величины различают регуляторы температуры, давления, расхода, уровня, концентрации и других величин.
По характеру действия регуляторы подразделяются на имеющие прямую и обратную характеристики. У первых из них возрастание входного сигнала обусловливает увеличение выходной величины, а у вторых — наоборот.
По характеру регулирующего воздействия можно выделить регуляторы прерывистого и непрерывного действия. У регуляторов прерывистого действия непрерывному изменению входной величины соответствует прерывистое изменение регулирующего воз действия хотя бы в одном из элементов регулятора, существенным образом влияющее на работу регулятора в целом. В свою очередь они делятся на позиционные, а также импульсные. У регуляторов непрерывного действия непрерывному изменению входной величины соответствует непрерывное изменение его выходной величины.
По закону регулирования регуляторы непрерывного действия делят на интегральные, пропорциональные, пропорционально-интегральные, пропорционально-дифференциальные и пропорционально – интегрально - дифференциальные. В настоящее время при автоматизации химических предприятий используются позиционные регуляторы и в большей мере регуляторы непрерывного действия.