книги из ГПНТБ / Штейнберг, Ш. Е. Промышленные автоматические регуляторы

тельные блоки системы строятся таким образом, чтобы наряду с сигналами от датчиков они могли воспринять и унифицированный сигнал от преобразователей. Это об­ стоятельство в значительной степени уничтожает разли­ чие между аппаратной и приборной системами, так как наличие унифицированного сигнала делает блоки этих систем взаимозаменяемыми.

1

J

1

г-*-

Рис. 4-1. Схема взаимодействия между блоками ЭАУС.

Система ЭАУС (рис. 4 - 1) состоит из ряда блоков; за­ мена некоторых из них позволяет использовать систему для различных задач регулирования. Система включает следующие виды блоков: 1—датчики для измерения ре­ гулируемой величины; 1\ — датчик в системе измерения, сигнал от которого поступает в систему регулирования через измерительный преобразователь 2; 2— преобразо­

ны с заданием, алгебраическое суммирование сигнала

формирующие блоки (усиливают сигнал ошибки и фор­ мируют заданный закон регулирования); 5 — исполни­ тельные усилители (усиливают по мощности выходной

112

сигнал формирующего блока и преобразуют его для управления двигателем исполнительного механизма); 6 — исполнительные механизмы (перемещают регулиру­ ющий орган); дополнительные блоки выполняют ряд спе­ циальных операций, расширяющих возможности систе­ мы; 7\ — задатчик регулятора; 72 — датчик обратной свя­ зи по положению регулирующего органа, с помощью ко­

ного механизма; 74 — прибор для синхронизации положе­ ния двух исполнительных механизмов.

На рисунке под основным контуром изображен вто­ рой контур, формирующий блок которого изменяет зада­ ние первому. Таким образом могут быть образованы, например, каскадные схемы регулирования. Преобразо­ ватели являются конструктивно самостоятельными бло­ ками системы, они трансформируют сигналы самых раз­ личных датчиков в стандартный сигнал 0—5 ма. Преоб­ разователи не являются обязательными элементами системы, так как измерительные блоки позволяют вос­ принимать сигналы различных датчиков и их комбина­ ций. На выходе измерительных блоков всегда один и тот же стандартный сигнал, который вводится в формирую­ щий блок.

Измерительные блоки регуляторов компонуются в од­ ном корпусе с формирующими блоками. Эти два блока часто называются регулятором, хотя правильнее считать регулятором эти два блока вместе с датчиком и исполни­ тельным механизмом. В системе имеются измерительные блоки, выполняющие алгебраическое суммирование стан­ дартных сигналов. Название регулирующего прибора оп­ ределяется видом измерительного и формирующего бло­

ходы. Существует несколько типов формирующих блоков с релейным выходом. Из них широко распространен фор­ мирующий блок ЭР-62, используемый в регуляторах РПИК . Серии регуляторов Р П И К на заводе МЗТА пред­

рующие блоки имели различные входные сигналы в за­ висимости от применяемого измерительного блока. Су­ щественно отличались измерительные схемы. Принци-

Т а б л и ц а 4-1

Типы регулирующих устройств с формиру­ ющими блоками

(г. Москва). Электрические схемы и конструкции регуляторов этих двух заво­ дов отличаются.

114

пиальные схемы формирующих блоков этих типов прибо­ ров примерно одинаковы с блоком ЭР-62. Блок ЭР-62 имеет релейный контактный выход. Наличие реле и узкие диапазоны настройки послужили основной причиной за­ мены ЭР-62 в последующих конструкциях блоками с бес­ контактным выходом Р П И (на заводе МЗТА) и РП-2 (на заводе ЗЭИМ) . Соответствующие регулирующие прибо­ ры получили наименование Р П И Б (с блоком РПИ)

иРП-2 (с блоком РП-2). Типы регулирующих приборов обоих заводов приведены в табл. 4-1. Регулирующие при­ боры заводов МЗТА и ЗЭИМ несколько отличаются не только принципиальными схемами, но и видами сигналов на выходе и конструктивными размерами. Однако они выполняют одинаковые функции. Принципиальные схемы

идинамические характеристики измерительных и форми­ рующих блоков будут рассмотрены в последующих-пара­ графах.

Формирующие блоки системы ЭАУС воспроизводят ПИ-закон регулирования. В старых конструкциях систе­

схемы рассмотрены в § 1-2. Наличие колебательного бал­ ластного звена, узкие диапазоны настройки заставили в дальнейшем отказаться от такой структуры. Все изго­ тавливающиеся в настоящее время формирующие блоки ЭАУС реализуют только ПИ-закон регулирования. Фор­ мирование ПИД-закона выполняется по структурной схе­ ме, приведенной на рис. 1-7,6, с помощью дополнитель­ ного дифференциатора, подключаемого к формирующе­ му блоку. Как будет показано в § 4-4, 4-5, 4-7, формирую­ щие блоки системы в скользящем режиме близки к иде­ альным регуляторам. Поэтому если регулятор находится в О Н Р , . то его параметры настройки выбирают как у идеального. В случае, если регулятор работает в режи­ ме постоянной скорости, он существенно нелинеен и су­ ществующие методы позволяют определить настройки только на строго определенную величину и форму воз­ мущающего входного сигнала.

К выходу релейных формирующих блоков могут под­ ключаться через различные исполнительные усилители все исполнительные механизмы системы, характеристики которых приведены в § 4-9. Исполнительные механизмы для подключения к приборам с непрерывным выходом

116

типа КПИ-62 в настоящее время отсутствуют, поэтому этот прибор может использоваться совместно с релейным электронным блоком. Далее будут рассмотрены принци­ пиальные схемы, особенности настройки и динамические характеристики отдельных блоков системы. Динамиче­ ские характеристики регуляторов могут быть определены по характеристикам отдельных блоков.

Система включает ряд дополнительных блоков, осу­ ществляющих разнообразные функции и позволяющих создавать различные связанные системы регулирования. Дополнительные блоки системы и их характеристики приведены в табл. 4-2.

117

Как уже упоминалось, автоматические регуляторы системы ЭАУС работают главным образом со специаль­ ными датчиками. Однако используется' и ряд стандарт­ ных датчиков, обычно работающих в системах контроля с различными типами вторичных приборов. К таким дат­ чикам относятся термопары и термометры сопротивле­ ния. В настоящее время в качестве датчиков давления используются бесшкальные манометры с дистанционной передачей типа МЭД. Эти же датчики работают в ком­ плекте с различными типами вторичных приборов (ЭПИД, ВМД и др.).

В системе ЭАУС наиболее широко используются сле­

концентраций кислорода, главным образом в продуктах сгорания;

солемеры для измерения солесодержания в котловой воде.

Измерительные блоки регуляторов могут быть легко приспособлены для работы с подавляющим большин­ ством измерительных электрических датчиков (напри­ мер, ферродинамических завода КИП или дифферен­ циально-трансформаторных завода «Манометр»).

Формирующие блоки системы выпускаются в двух модификациях с непрерывным и релейным трехпозиционным сигналом на выходе и позволяют осуществлять различные законы регулирования, в том числе пропор­ циональный, пропорционально-интегральный, пропорцио­ нально-интегрально-дифференциальный.

Непрерывный выход формирующих блоков использу­ ется для изменения задания измерительным блокам дру­ гих контуров регулирования (каскадные схемы), а так­ же для привода пневматических и гидравлических испол-

118

нительных механизмов через электропневматический и электрогидравлический преобразователь. Формирующие блоки с релейным выходом через магнитные пускатели или магнитные усилители управляют различными типа­ ми электрических исполнительных механизмов системы. Электрические исполнительные механизмы для сочлене­ ния с формирующими блоками системы ЭАУС с непре­ рывным выходом в настоящее время разрабатываются.

Рис. 4-2. Территориальная схема регулятора.

Система комплектуется широкой гаммой исполнительных механизмов и исполнительных усилителей к ним. Харак­ теристики исполнительных механизмов ЭАУС приведены в § 4-9.

На рис. 4-2 приведена примерная схема размещения блоков регулятора.

Сигналы от датчиков /, расположенных в месте из­ мерения, а также от расположенного на пульте управле­ ния задатчика 2 поступают в регулирующий прибор 3. Регулирующий прибор обычно устанавливается в щите После суммирования и компенсации в измерительном блоке А сигнал, пропорциональный отклонению регули­ руемой величины от нормы, подводится к усилителю Б и далее к релейному элементу В, который через переклю­ чатель характера управления (автоматически или ди­ станционно) 4 воздействует через магнитный пускатель или исполнительный усилитель 6 на исполнительный ме­ ханизм 7. Выходной вал исполнительного механизма ди­ станционно перемещается с помощью ключа 5, контроль

119

обычно также располагаются на пульте управления. Ис­ полнительный усилитель 6 и исполнительный механизм 7 расположены вблизи регулирующего органа.

Формирование ПИ-закона регулирования осуществля­ ется устройством обратной связи Г, охватывающим ре­ лейный элемент В и усилитель Б. Элементы Б, В, Г обра­ зуют формирующий блок регулирующего прибора. Си­ стема также предусматривает возможность охвата обрат­ ной связью исполнительного механизма.

В частности, пропорциональный закон реализуется при помощи жесткой обратной связи при использовании датчика перемещения 11, установленного в исполнитель­ ном механизме. Введение сигнала производной какой-ли­ бо внешней величины осуществляется с помощью допол­ нительных устройств: дифференциатора или устройства динамической связи 10.

Автоматическое ограничение диапазона действия ре­ гулятора по какой-либо величине, измеряемой первичным прибором, достигается включением в цепь управления ограничителя-сигнализатора 9.

Отдельные элементы системы изготавливаются в на­ стоящее время заводами-—Московским заводом тепло­

в термопаре ТП используются хромель и копель. Эта тер­ мопара отличается от других типов термопар тем, что диаметр электродов в ней снижен до 0,6—0,7 мм для уменьшения инерционности.

120

Т а б л и ц а 4-3

Статические характеристики термопар

Обычно термопары типа ТП используются в интерва­ ле температур 300—550° С. Зависимость величины э. д. с. от температуры, т. е. статическая характеристика термо­ пары, в указанном интервале практически линейна и име­ ет крутизну v « 0,086 мв/°С.

Передаточная функция термопары может быть при­

Описание стандартных термопар, применяемых в си­ стемах контроля, мы здесь не приводим. Детальные ис­ следования [Л. 13] большинства термопар, проведенные при различных условиях теплообмена, показывают, что

121