ТСА

Гидравлические средства автоматического регулирования

Гидравлические средства автоматического регулирования получили наибольшее распространение в металлургической и химической промышленности, также применяются в энергетике и машиностроении.

Носителем информации является изменение давления, есть возможность использовать датчики с механическим перемещением на выходе. Регулируемые величины: давление, разрежение, перепад давления, расход, уровень, количество оборотов.

Сигналом задания обычно служит перемещение или усилие. Чаще применяются пружинные задатчики с регулируемой степенью сжатия.

Формирование законов регулирования в гидравлических средствах автоматического регулирования осуществляется за счет применения двух видов обратной связи: жесткая обратная связь (система рычагов) и гибкая или изодромная обратная связь, применяемая для формирования ПИ-закона регулирования.

Гидравлические исполнительные механизмы с большой степенью точности реализуют интегрирующее звено. Точность воспроизведения законов регулирования гидравлических средств автоматического регулирования значительно хуже, чем в электрических, число реализуемых законов меньше: П, ПИ и И-закон.

Вкачестве органов настройки в гидравлических средствах автоматического регулирования используются дроссели. Их недостатками являются нелинейные характеристики и невысокий диапазон регулируемых параметров.

Свойства усилителей — удовлетворительные: можно получить достаточно высокий коэффициент усиления (необходимо для точности формирования закона регулирования), возможно большое усиление сигнала по мощности (важно при управлении мощными усилительными механизмами).

Свойства исполнительных механизмов: гидравлические исполнительные механизмы (ГИМ) обладают наибольшими удельным моментом и удельной мощностью среди всех исполнительных механизмов (могут развивать наибольшие усилия при хорошем быстродействии).

Вроли гидравлического носителя обычно используют масло, иногда воду. Для реализации гидравлической системы автоматического регулирования необходим специальный источник энергии (маслонасосная станция), устройства, обеспечивающие заданное значение питающего давления (редуктор) и система фильтров. Скорость передачи информации определяется скоростью передачи давления. Это обстоятельство уменьшает применений гидравлических средств регулирования, так как не позволяет располагать элементы системы регулирования далеко друг от друга. Протяженность линий связи между элементами системы не должна превышать: по горизонтали — 100…150 м, по вертикали — 20…30 м.

Гидравлические средства регулирования являются самыми простыми и надежными. Обычно они применяются для несложных объектов, где не требуется высокоточное регулирование.

На структурных схемах гидравлических систем регулирования одной линией показывают механические связи, двумя — гидравлические, волнистой линией обозначают электрические связи.

Впневматических средствах преобразования информации объемы рабочих сред и линий связи, как правило, малы и используемые газообразные среды ведут себя в первом приближении как несжимаемые жидкости. Поэтому для построения

91

Наряду со струйными преобразователями в гидроавтоматике применяются также преобразователи типа «сопло-заслонка». Так как преобразователи этого типа имеют нелинейную характеристику, то для построения линейных алгоритмов здесь целесообразно введение функциональных обратных связей.

Δрz

Струйные преобразователи обладают высокой чувствительностью к малым усилиям, но позволяют получать относительно маломощные сигналы перепада давлений (так как коэффициент полезного действия системы «струйная трубка-сопловая головка» и «сопло-заслонка» невелик). Поэтому в гидроавтоматике широкое применение находят имеющие более мощный выход золотниковые преобразователи. В таких преобразователях используется эффект резкого изменения сопротивления гидравлических линий при изменении положения золотника. Золотниковый преобразователь может иметь достаточно крутую статическую характеристику, что позволяет использовать его и для релейного управления исполнительным механизмом. В этом случае золотник просто переключает гидравлические линии, т.е. работает как распределитель потоков рабочей среды.

По сравнению со струйной трубкой золотник обладает большей массой, и для его перемещения необходимо развивать большие усилия. Поэтому в гидравлических системах регулирования эти преобразователи часто используются совместно для построения двухкаскадных усилителей.

Исполнительные механизмы Исполнительные механизмы бывают двух видов: поршневые кривошипно-шатунные

Элемент сравнения чаще всего выполняется на основе мембранного задатчика

93

Гидравлические средства регулирования Харьковского завода «Теплоавтомат.»

Датчики:

УИМН-1 — устройство измерения мембранное низкого давления УИМС-3 — устройство измерения мембранное среднего давления УИМВ-2 — устройство измерения мембранное высокого давления УИС —устройство измерения сильфонное УИДС —устройство измерения дифференциальное сильфонное

УИРС —устройство измерения рычажное сильфонное Задатчики:

МРН — механизм ручной настройки Усилители:

УОКГ — усилитель однокаскадный с гидравлическим корректором (струйным) УДКГ — усилитель двухкаскадный с гидравличеким корректором (золотниковым) Исполнительные механизмы:

СПГП — сервопривод гидравлический поршневой СПГК — сервопривод гидравлический кривошипный Устройства обратной связи:

ИГ

МНГИ Маслонасосные станции: МСА-18 Регулирующие органы:

УНК — указатель настройки корректора МНЛ — механизм настройки лекала МДН — механизм дистанционной настройки

Принцип действия гидравлического регулятора интегрального действия

Используется обстоятельство, что ГИМ — интегральное звено. Сравнение сигналов датчика и задатчика выполняется на мембранном сумматоре. Коэффициент пропорциональности определяется временем исполнительного механизма и коэффициентом передачи усилителя.

Гидравлический регулятор П-действия

Добавлен рычажный механизм (жесткая обратная связь). Содержит формирующую отрицательную обратную связь, коэффициент передачи которой можно изменять с помощью корректора.

Гидравлический регулятор ПИ-действия

В пропорциональной части участвует ЖОС (органом настройки является корректор). ИМ передвинется влево и остановится. При смещении поршня изодрома вправо, смещается пружина изодрома. В момент равновесия между правой и левой полостью изодрома имеется разность давлений, усиление которой компенсируется усилием сжатия пружины. Если открыть дроссель изодрома Др, то под действием разности давления жидкость будет перетекать из левой полости в правую, начнется медленный процесс выравнивания давлений, в результате усилие сжатой пружины будет больше, чем сила давления и поршень начнет смещаться влево. Но это

94

смещение происходит медленно и определяется перетоком жидкости через дроссель. При этом ослабляется хос, т.е. сигнал х не скомпенсирован (х-хос≠0). Под действием этого сигнала струйная трубка будет медленно перемещаться вправо, порождая разность давлений того же знака, что и в начальный момент времени и вызовет дополнительное перемещение поршня ИМ влево. Этот процесс соответствует работе интегральной части (происходит медленно). Тангенс наклона прямой определяет время интегрирования ТИ и зависит от степени открытия Др. Если дроссель полностью закрыт, то регулятор превращается в пропорциональный так как обратная связь становится жесткой. Поршни будут действовать синхронно. Органы настройки: корректор и дроссель.

95