2.1.3 Электрические и пневматические системы регулирования

В системах автоматизации для перемещения регули­рующих органов и формирования алгоритмов регулирования ис­пользуют различные виды энергии (электрическая, пневматиче­ская, гидравлическая). Отдельный класс составляют регуляторы не потребляющие энергию от внешнего источника, а использу­ющие энергию регулируемой среды. Такие регуляторы называются регуляторами прямого действия. Они просты по конструкции по, как правило, не позволяют получить требуемый закон регули­рования и достаточную мощность выходного сигнала для регулирующего органа (РО). Поэтому в сложных системах регулирования применяются регуляторы непрямого действия, для работы которых необходим источник энергии. Устройства, потребляющие энергию одного рода, образуют в Государственной системе промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) единую структурную группу или «ветвь ГСП». При автоматизации СТОЗ наиболее ши­роко применяют регуляторы двух ветвей ГСП: электрическую и пневматическую.

В электрической ветви в настоящее время существует не­сколько систем регуляторов. Наибольшее распространение полу­чила электронная агрегатная унифицированная система (ЭАУС). Каждый регулятор ЭАУС состоит из двух блоков: измерительного и формирующего. Измерительный блок предназначен для алгеб­раического суммирования входных сигналов регулятора и про­порционального преобразования регулирующего сигнала (рассо­гласования) в напряжение постоянного тока. Формирующий блок служит для преобразования этого напряжения в выходной сигнал по заданному закону регулирования.

Регуляторы ЭАУС работают с регулирующими органами, снабженными электрическими исполнительными механизмами (ЭИМ), электродвигатели которых рассчитаны на напряжение определенной величины и имеют постоянную скорость враще­ния. Поэтому регулирующий орган ЭИМ может перемещаться с постоянной скоростью (при включенном электродвигателе) или оставаться в неподвижном положении (при выключенном элект­родвигателе).

Изменять скорость перемещения РО можно лишь в режиме периодического включения и выключения ЭИМ путем подачи на электродвигатель импульсов напряжения постоянной амплитуды. При этом РО будет перемещаться не непрерывно, а скачками. Если же импульсы напряжения следуют достаточно часто друг за другом, то скачкообразное перемещение РО будет восприниматься объектом как непрерывное управляющее воздействие. Од­нако наличие в ряде элементов ЭАУС контактов, снижающих надежность, трудность изменения скорости хода ЭИМ и опасность применения электрических устройств во взрывоопасных условиях ограничивают использование таких систем.

Приборы пневматической ветви ГСП характеризуются безо­пасностью применения во взрывоопасных средах, простотой устройства, безопасностью обслуживания, высокой надежностью, низкой стоимостью и большими функциональными возможно­стями. Пневматические системы особенно удобны для крупных СТОЗ при большом количестве автоматизированных объектов, так как требуют менее квалифицированного обслуживания, чем элект­рические.

Пневматические регуляторы (Пр) создают из унифицированных элементов и модулей, каждый из которых выполняет какую-либо простую операцию. Главной частью пневматической ветви ГСП является система «Старт», регуляторы которой предназначены для работы с РО, снабженными пневматическим исполнительным механизмом (ПИМ), и используют унифицированные пневматические сигналы. Основными в системе «Старт» являются регуля­торы: позиционные релейные — ПР1.5, ПР1.6; пропорциональные (П) — ПР2.5, ПР2.8; пропорционально-интегральные (ПИ) -ПР3.21, ПР3.22, ПР3.23, ПР3.31; пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) - ПР3.25, ПР3.35, а также функцио­нальные элементы, осуществляющие алгебраическое сложение, умножение и деление сигналов, — ПФ1.1, усиление, — П1.5, огра­ничение, — ПФ11.1, переключение и др. Использование регуля­торов и элементов системы «Старт» позволяет создавать любые сложные регулирующие системы. В СТОЗ их применяют для регу­лирования давления, температуры, уровня и других параметров, а в ряде случаев и в комбинации с элементами электрической ветви ГСП.

Самостоятельную ветвь ГСП состав­ляют регуляторы прямого действия, работающие без использова­ния вспомогательной энергии. Эти регуляторы широко применя­ются при автоматизации СТОЗ. Их достоинства — в автономности (не требуются источники питания), высокой надежности (мини­мальное число элементов), а также простоте изготовления, мон­тажа и ремонта.

В последнее время в ДСР стала применяться вычис­лительная техника, на основе которой созданы программируемые микропроцессорные регуляторы «Ремиконт». Один такой регуля­тор может заменить несколько десятков обычных электрических регуляторов. Например, «Ремиконт-100» заменяет 64 регулятора. Он имеет 64 входа для подключения измерительных устройств и столько же выходов для управления исполнительными механиз­мами.