книги из ГПНТБ / Чижов, А. А. Автоматическое регулирование и регуляторы в пищевой промышленности учебник

фильтр R2I—C9 подается на пассивный контур, состоящий из конденсаторов Сю, Си и сменного сопротивления R20 . Потенцио­ метр R22 определяет статизм регулятора. Величина сопротивле­ ния R2O определяет постоянную времени интегрирования Тп.

Тумблером В2 («Изодром» — «Выключено») можно закоро­ тить конденсаторы Сю и Сц. При закороченных конденсаторах вырабатывается П- плп И-закон регулирования (И-закон при сигнале обратной связи, равном нулю). При включенных кон­ денсаторах вырабатывается ПИ-закон регулирования.

Если применяются датчики системы ЭАУС, то унифицирован­ ный сигнал постоянного тока подается на зажимы 21—22. В этом случае перемычка с них снимается и, если необходимо, устанав­ ливается дополнительное внешнее сопротивление.

Сумматор постоянного тока состоит из конденсатора С8, сопротивления между зажимами 21—22 и сопротивления ^ 2 0 - Нагрузкой сумматора является входное сопротивление лам-

п 2

пы Л — .

а

Усилитель постоянного тока собран на лампах Л2 (первый каскад усиления напряжения) и Л 3 (второй каскад усиления мощности). Изменение чувствительности электронного усилите­ ля достигается с помощью переменного сопротивления R2e- Ба­

лансировка усилителя осуществляется с помощью сопротивления 2

R2i («Корректор») закорачиванием сетки лампы Л — тумбле­

ром В 1 («Работа» — «Контроль»), В анодные цепи Л3 включены обмотки электромеханическо­

го преобразователя ЭМП, воздействующего на гидравлический усилитель ГУ. В зависимости от величины и знака разности токов в обмотках якорь ЭМП отклоняется на определенную вели­ чину в ту или иную сторону от нейтрали, вызывая соответствую­ щее перемещение подвижной системы гидроусилителя, а следо­ вательно, и поршня гидравлического исполнительного меха­ низма.

Переключателем В3 достигается переключение регулятора с автоматического регулирования на ручное дистанционное управ­ ление исполнительным механизмом. При этом происходит пере­ ключение обмоток электромеханического преобразователя ЭМП из анодных цепей усилителя в цепи, управляемые кнопками К\ (меньше) и К2 (больше), а также обесточивание электромагнит­ ного привода отсекающего золотника ОЗ, фиксирующего поло­ жение поршня гидравлического исполнительного механизма.

Ручное управление осуществляется кратковременным нажа­ тием на кнопку Кі или К2- При этом включается в работу элек­ тромагнит и отпирается отсекающий золотник, а также подается напряжение на одну из секций ЭМП. Наличие индикатора дей­ ствия обеспечивает возможность безударного (плавного) пере­ хода с режима ручного дистанционного управления на режим

232

автоматического регулирования, т. е. позволяет при помощи за­ датчика сбалансировать регулятор до переключения.

Для осуществления программного регулирования, а также работы регулятора по пропорционально-интегрально-дифферен­ циальному закону регулирующий блок БЭР-2к дополняется со­ ответствующими приставками БПВ-Ік и ЭДР-2к, а при работе в комплекте с термопарами и термометрами сопротивления — преобразователями ПТП-2 н ПТС-1.

Электронный дифференциатор-размножитель ЭДР-2к. Электронный дифференциатор-размножитель ЭДР-2к предназна­ чен для подачи на регулирующий блок БЭР-2к сигнала, пропор­ ционального первой производной от сигнала датчика или сум­ мы сигналов от датчиков и задатчика. Кроме того, он может ис­ пользоваться для выработки сигнала, пропорционального инте­ гралу от сигнала датчика или суммы сигналов от датчиков и за­ датчика, размножения этих сигналов на три независимых кана­ ла, а также для усиления мощности этих сигналов до величины, достаточной для питания обмотки ферродинамических датчиков.

Электрическая схема дифференциатора-размножителя пока­ зана на рис. 173. Сигналы от датчиков подаются на переменные сопротивления Ri, R2, R3, при помощи которых осуществляется настройка чувствительности по соответствующему входному ка­ налу. Суммарный сигнал от датчиков сравнивается с сигналом от задатчика Re. Сумма сигналов от датчиков, задатчика и об­ ратной связи подается на вход усилителя напряжения (левую сетку лампы Л\), собранного на лампе Л\ и представляющего

-собой двухкаскадный усилитель переменного тока, охваченный стабилизирующей отрицательной обратной связью через конден­ сатор С4 и сопротивление Ri3.

Выходной сигнал усилителя напряжения через конденсатор С5 подается на вход усилителя мощности, собранного на лампе Л 2. В анодную цепь усилителя мощности включена первичная обмотка выходного трансформатора Тр2, зашунтированная ре­ зонансной емкостью Cs- Со вторичных обмоток трансформатора Тр2 снимаются напряжения, зависящие от величины и знака входного сигнала. Напряжения с обмоток IV, V, VI трансфор­ матора могут быть поданы на входы регулятора БЭР-2к. С об­ мотки II напряжение подается на подмагничивающую катушку ферродинамического датчика в схемах регулирования соотно­ шения двух параметров в функции третьего. Обмотка III слу­ жит для питания канала дифференцирования-интегрирования, а обмотка VII — для выработки сигнала обратной связи.

Выходное напряжение фазового дискриминатора, собранно­ го на диодах Д$, Д 6 и сопротивлениях R2i—R23, сглаживается двухзвенным Г-образным RC-фильтром. Фильтр состоит из со­ противлений R lg, R20 и конденсаторов С ц и Сі2. Фазовый дискри­ минатор балансируется при помощи переменного сопротивления R2 і под контролем индикатора выхода ИП при закороченном

233

Питание~ f27B

от с т а б и л и зат о р а .

Is

§1

Іэ<1

Счз

^ g-

is t

Рис. 173. Электрическая схема дифференциатора-размножителя ЭДР-2к.

квходе усилителя. При этом тумблер В х переводится в положение «Контроль».

Пассивный контур собран на конденсаторе Сю и переменном сопротивлении Ris, при помощи которого можно изменять по­ стоянную времени дифференцирования или интегрирования. Тумблер Ві определяет режим работы блока: дифференцирова­

ние или интегрирование.

Приставка — преобразователь сигналов от термопары ПТП-2. Приставка предназначена для преобразования и предва­ рительного усиления сигнала от термопар, радиационных пиро­ метров или других низкоомных датчиков постоянного тока до уровня, достаточного для подачи на вход электронного регули­ рующего блока БЭР-2к или дифференциатора ЭДР-2к. При ста­ билизации температуры приставка ПТП-2 работает в комплекте с вынесенным задатчиком ЗВ-1, а при регулировании темпера-

234

туры по программе — с блоком программирования по времени БПВ-Ік.

Электрическая схема приставки ПТП-2 приведена на рис. 174, Сигнал от термопары сравнивается с напряжением, снимаемым с потенциометрической схемы, образованной из сопротивлений Ru Яш, Дз, Дц Дб Дз8-.Напряжение небаланса подается на бес­ контактный модулятор и трансформатор Тр2 для преобразова­ ния постоянного тока в переменный, а затем усиливается двух­ каскадным полупроводниковым усилителем, собранным на трио­ дах Т1 и Т2. Через конденсатор С5 усиленное напряжение пода­ ется на любой из входных каналов переменного тока электрон­ ного регулирующего блока, БЭР-2к или дифференциатора ЭДР-2к. Фаза выходного сигнала определяется знаком напря­ жения небаланса, а амплитуда пропорциональна величине не­ баланса.

235

Модулятор типа ПБ-01 собран на двух триодах с темпера­ турной компенсацией дрейфа нуля.

Стабилизация напряжения питания потенциометрической схемы осуществляется при помощи диодов Дд—Д\\. Компенса­ ция изменения температуры свободных концов термопары осу­ ществляется при помощи медного сопротивления R3.

§ 5. ЭЛЕКТРОННО-ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ «КРИСТАЛЛ»

Электронно-гидравлическая система автоматического регули­ рования «Кристалл» представляет собой комплекс приборов и устройств, с помощью которых могут быть собраны регулято­ ры, формирующие различные законы регулирования. Система предназначена для автоматизации теплотехнических процессов в котельных малой п средней мощности. В настоящее время си­ стема «Кристалл» внедрена на предприятиях объединения «Ленкондпром» (например, при автоматическом регулировании про­ цесса горения в топке хлебопекарной печи при применении двух­ проводных горелок с принудительной подачей воздуха и соответствующим регулированием соотношения «топливо-воз­ дух») .

Система «Кристалл» позволяет создать импульсные регуля­ торы: статические (вырабатывающие П-закон регулирования), астатические (И-закон регулирования), с гибкой обратной свя­ зью (ПИ-закон регулирования).

Структурная схема электронно-гидравлического регулятора приведена на рис. 175. Сигналы от датчиков 1 в виде импульсов переменного тока поступают в транзисторный усилитель 2, где суммируются с сигналом от задатчика 3, усиливаются и пода­ ются на обмотки электрогидравлического реле 5. Реле управля­ ет гидравлическим исполнительным механизмом 6. Устройство обратной связи 7 преобразует перемещение вала исполнительно­ го механизма в электрический сигнал, который поступает на вход усилителя. Кнопка 4 служит для дистанционного управле­

ния.

В качестве первичных при­ боров, работающих в комплек­ те с электронно-гидравличес­ ким регулятором, применяют­ ся дифференциальные тягоме­ ры ДТ2 МЗТА, дифференци­ альные манометры ДМ модели 3564, манометры электричес­ кие дистанционные МЭД мо­ дели 2306, а также термометры сопротивления. В комплект входят также электронные бес-

236

контактные транзисторные усилители УТ, УТ-ТС и исполнитель­ ные механизмы ГИМ, ГИМ-Д, ГИМ-2Д, ГИМ-И и ГИМ-ДИ.

в качестве первичных приборов используются термометры со­ противления, т. е. для регулирования температуры. Для регули­ рования остальных параметров (давления, соотношения, расхо­ да) применяется усилитель типа УТ.

Усилители УТ и УТ-ТС различаются только узлом задатчика, остальные узлы идентичны. Поэтому рассмотрим подробно толь­ ко усилитель типа УТ, принципиальная схема которого приведе­ на на рис. 176.

Усилитель, кроме усиления сигнала рассогласования, произ­ водит также суммирование сигналов от нескольких первичных приборов (на схеме от дифференциально-трансформаторных датчиков) и сигнала обратной связи. На первичные обмотки дат­ чиков подается напряжение питания от обмотки II трансформа­ тора Тр\. Вторичные обмотки датчиков нагружены сопротивле­ ниями Ru, R\3, R и и Ris. С части сопротивлений снимается на­ пряжение, определяющее чувствительность по каналу каждого

снимаемым с сопротивления Ri&. Фазовые характеристики за­ датчика за счет подбора параметров совпадают с фазовыми ха­ рактеристиками датчиков, поэтому сигнал от. последних сумми­ руется с сигналом от задатчика с небольшим фазовым небалан­ сом. Нуль задатчика можно менять изменением сменного сопротивления Ro, а диапазон действия задатчика регулируется

лее через фильтр, состоящий из сопротивлений R\e, Rn и конден­ саторов Cs, С9, — на модулятор (триод Т2), на выходе которого появляется напряжение прямоугольной формы. Этим демодуля­ тором обеспечиваются избирательные свойства усилителя по от­ ношению к фазе и частоте усиливаемого сигнала. Фаза этого сигнала зависит от полярности сигнала на входе демодулятора. Модулятор и демодулятор работают в ключевом режиме. Моду­ лятор Т2 питается от вторичной обмотки трансформатора Тр2, а демодулятор — от узла задатчика. Коммутирующий ток зада­ ется сопротивлением R\g.

Собственно усилитель выполнен на транзисторах Т3—Т6, ко­ торые включены по схеме с общим эмиттером для достижения максимального коэффициента усиления. Первые два каскада состоят из транзисторов Т3 и Т4. Стабилизация их работы про­ исходит за счет параллельной обратной связи от двух источников питания, состоящих из обмотки III трансформатора Тр\ и двух

пар ДИОДОВ Д д — Д і о и Д и — Д \ 2 -

237

p~i m m .r^n m im

238

Рис. 176. Принципиальная схема усилителя типа УТ.

Коэффициент усиления регулятора изменяется переменным сопротивлением Д4, которое вынесено на переднюю панель. Связь между модулятором и первым каскадом — реостатно-ем­ костная, а между вторым и выходным каскадами — через транс­ форматор Тр3. Выходной каскад собран на двух транзисторах Т5 и Т6, работающих по двухтактной схеме. Каскад питается от отдельных обмоток III и IV трансформатора Тр2 через диоды Дз—Дв- Нагрузкой выходного • каскада могут быть обмотки Б и М электрогидравлического реле или оконечного магнитного усилителя, параллельно которым включаются лампы Л і и Л2, сигнализирующие о работе регулятора.

При переводе регулятора на ручное управление переключа­ тель П подключает напряжение на нагрузку от отдельного вы­

При работе регулятора по П- и ПИ-закону регулирования ис­ полнительные механизмы снабжаются устройствами жесткой или гибкой обратной связи.

§ 6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ И СИСТЕМЫ

Электрические и электронные регуляторы нашли широкое применение на предприятиях пищевой промышленности. Они об­ ладают высокой надежностью, бесконтактностью элементов, универсальностью, что позволяет производить прием сигналов от различных датчиков с унифицированным и неунифицирован­ ным выходом, дальностью действия, значительным быстродейст­ вием. Недостаток их заключается в том, что они не могут при­ меняться во взрыво- и пожароопасных, агрессивных окружаю­ щих средах.

Ниже рассматриваются регуляторы систем МЗТА, УСАКР, ЭАУС-У.

ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ СИСТЕМ Ы М ЗТА

Электронные регуляторы системы МЗТА предназначены для алгебраического суммирования сигналов датчиков с сигналами задатчика, формирования соответствующего закона регулирова­ ния и управления электрическими или электрогидравлическими исполнительными механизмами. Регуляторы состоят из ряда унифицированных узлов и могут быть использованы как для регулирования отдельных параметров, так и для регулирования комплекса параметров различных технологических объектов Для регулирования давления, расхода, уровня и других пара­ метров, измеряемых первичными приборами с дифференциаль­ но-трансформаторными или индукционными датчиками, приме­ няются регуляторы РПИБ-Ш и РПИБ-ІѴ. Для регулирования температуры с использованием термопар и термометров сопро­ тивления применяются регуляторы РГТИБ-Т, РПИБ-С, РПИБ-2С.

239

Приборы серии РПИБ состоят из измерительного и элект­ ронного блоков. Измерительный блок предназначен для сумми­ рования и компенсации сигналов, поступающих от датчиков. Электронный блок служит для усиления сигнала, поступающего от измерительного блока, электронного дифференциатора или других функциональных блоков, для управления пусковым уст­ ройством исполнительного механизма регулирующего органа и для формирования соответствующего закона регулирования.

Структурная схема регуляторов системы МЗТА приведена на рис. 177. Сигналы от датчиков 1, пропорциональные по величи­ не измеряемым параметрам, поступают в электронный регуля­ тор 2. Сигнал от датчика может поступать на измерительный блок регулятора через дифференциатор 12 или через специаль­ ный размножитель сигналов 11. Заданное значение регулируе­ мого параметра устанавливается задатчиком 3. В измерительном блоке ИБ регулятора, схема которого зависит от типа и количе­ ства применяемых датчиков, сигналы суммируются и сравнива­ ются с заданием. При отклонении от заданной величины сигнал разбаланса поступает на электронный блок ЭБ.

Выходной элемент ВЭ электронного блока воздействует на пусковое устройство 4 исполнительного механизма 5 и устройст­ во обратной связи по выходному сигналу ОС. В схеме регулято­ ра имеется переключатель управления 6, ключ дистанционного управления 7 и указатель положения 8 регулирующего органа 9. Бесконтактный датчик положения 10 может обеспечить обрат­ ную связь по положению регулирующего органа.

Электронные блоки регуляторов системы МЗТА выпускают­ ся трех типов: бесконтактное регулирующее устройство РПИ,

Рис. 177. Структурная схема регуляторов системы МЗТА.

240

контактное регулирующее устройство ЭР-62 и прибор ЭК.П-62. Выходными сигналами РПИ и ЭР-62 являются последователь­ ные электрические импульсы постоянного тока, управляющие исполнительными механизмами. Выходной сигнал ЭКП-62 —

приведена на рис. 178. Блок состоит из суммирующего каскада /, модулятора II, триггера III, выходного каскада IV, трансформа­ тора обратной связи V и устройства обратной связи VI.

Суммирующий каскад выполнен на электронной лампе Л (двойном триоде) как балансный усилитель постоянного тока и является фазочувствительным и фазоселективным. На сетку левого (по схеме) триода лампы поступает входное напряжение от измерительного блока (зажимы 14—15), а на сетку правого (по схеме) триода лампы подается напряжение обратной связи от узла изодрома. Нагрузками триодов являются сопротивления Ri и R5, которые шунтированы конденсаторами для сглаживания пульсаций. Выходное напряжение суммирующего лампового кас­ када снимается с конденсатора С6, напряжение постоянного то­ ка на котором представляет собой разность напряжений на на­ грузках триодов лампы. Если отсутствуют оба сигнала (входной и обратной связи), то каскад балансируется потенциометром Rß («Корректор»).

Выходное напряжение с конденсатора CGпреобразуется мо­ дулятором ТI и Т2, триоды которого работают в ключевом режи­ ме, в прямоугольные импульсы. Диоды Д2 и Дз служат для фор­ мирования близкого к прямоугольному опорного напряжения, источником которого является обмотка V трансформатора Три

сцелью уменьшения времени переключения триодов. Зона не­ чувствительности настраивается отрицательной обратной связью

свыхода модулятора (сопротивление R&) через конденсатор С\ на левую сетку лампы. С выхода модулятора напряжение пря­

моугольной формы поступает на дифференцирующую цепочку, состоящую из конденсатора С7 и входного сопротивления быст­ родействующего триггера с двумя устойчивыми состояниями. Так как постоянная времени дифференцирующей цепочки в 100 раз меньше полупериода опорного напряжения модулятора, то конденсатор С7 практически будет заряжаться в самом начале полупериода и напряжение на входе триггера будет представ­ лять собой последовательность управляющих импульсов. Эти импульсы служат для управления триггером с двумя устойчивы­ ми состояниями.

Триггер состоит из двух триодов, для питания которых слу­

и Сд. Делителями сопротивлений Rn, R 1 9 и R is, R20 задается ток базы каждого из триодов. Нагрузкой триода Та служат обмот­ ка III трансформатора Трг и сопротивление R\ß, а триод Г4 на-

241