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

ной нарушения работы усилителей обычно является за­ сорение постоянного дросселя; последний (рис. 9-3, б) выполнен из капилляра диаметром 0,18 мм и длиной око­ ло 20 мм. Для уменьшения засорения в конструкции по­ стоянного дросселя предусмотрен дополнительный фильтр, очищающий весь воздух, проходящий через дрос­ сель. Фильтр установлен также перед входом питающего воздуха в усилитель мощности.

Из конструктивных элементов устройств обратной связи наибольшее значение имеют переменные (настраи­ ваемые) дроссели. На рис. 9-3, в приведена конструкция переменного дросселя блоков АУС. Дроссель выполнен в виде гидравлического сопротивления типа «конус—ко­ нус». Воздух, перетекая из камеры А в камеру Б (или наоборот), проходит в зазоре между конусной втулкой / и иголкой 2, преодолевая при этом местное гидравличе­ ское сопротивление от сужения потока и теряя давление.

Втулка / дросселя изготовлена из мягкого олова, благодаря чему обеспечивается «автоматическое» при­ тирание иголки 2 к седлу. Передача движения от на­ строечной головки 3 дросселя к иголке 2 осуществляется при помощи лекала 5. Зависимость между углом пово­

тивления дросселя) можно изменять путем перенастрой­ ки лекала винтами 4. На заводе-изготовителе лекало на­ страивается таким образом, чтобы параметры настройки регуляторов АУС соответствовали значениям, оцифро­ ванным на лимбе настроечной головки.

Подсоединение пневматических линий связи к боль­ шинству блоков АУС производится через специальные присоединительные устройства — штуцера с накидными гайками и футорками (рис. 9-3, г).

Приборы пневматической АУС в обычном исполнении рассчитаны на использование при температуре окружаю­ щей среды от 10 до 50° С и относительной влажности до 80%.

Технические характеристики блоков АУС, включая не­ которые сведения о показателях их надежности, приве­ дены в табл. 9-1.

312

9-2. РЕГУЛИРУЮЩИЕ БЛОКИ, РЕАЛИЗУЮЩИЕ ПИ-ЗАКОН

а) БЛОК 4РБ-32

Блок типа 4РБ-32 предназначен для получения ПИ-зако- на регулирования:

где Хвых — сигнал на выходе блока в форме давления сжатого воздуха; хъх — входной сигнал; б — пределы пропорциональности (диапазон дросселирования или степень связи*), первый параметр настройки регулятора; Тя — постоянная времени интегрирования (время изодрома), второй параметр настройки.

Входным сигналом хвх блока является разность двух пневматических сигналов:

•*вх= ^вх -^зі (9"2) где Рвх — давление сжатого воздуха, пропорциональное

4РБ-32Б с местным задатчиком, конструктивно объеди­ ненным с самим блоком.

Принципиальная схема блока 4РБ-32А приведена на рис. 9-4 (схема блока типа 4РБ-32Б аналогична). При­ бор состоит из следующих основных функциональных ча­ стей: элемент сравнения (мембранный блок) //; усили­ тель (пневмореле, охваченное жесткой отрицательной

Как и все остальные регулирующие блоки АУС, блок 4РБ-32 действует по принципу компенсации сил.

Входной сигнал Хвх (разность давлений Рвх и Р3) по­ ступает в камеры Е и Ж элемента сравнения и развивает

для них будем в дальнейшем пользоваться термином «пределы про­ порциональности».

315

на его мембранах усилия, которые непрерывно сравнива­ ются на штоке с усилиями, развиваемыми давлениями пневматических сигналов обратных связей. При разба­ лансе усилий на элементе сравнения мембранный блок переместится вверх или вниз в зависимости от знака раз­ баланса. Это приведет к тому, что заслонка 2, прикреп­ ленная внизу штока / элемента сравнения, откроет или

Рис. 9-4. Регулирующий блок 4РБ-32.

прикроет сопло 3 пневматического усилителя. Переме­ щение заслонки относительно сопла вызовет изменениядавления в проточной камере Г под соплом, что в свою очередь приведет к изменениям давления Рвых на выходе усилителя (в камере 75), т. е. к изменениям выходного сигнала хвых. Последний будет увеличиваться или умень­ шаться до тех пор, пока в результате действия обратных связей равновесие усилий на мембранном блоке не вос­ становится.

ле, применены еще две обратные связи: положительная связь через дроссель ДД, и камеру К и запаздывающая

316

входной камере Е регулятора равно его заданной вели­ чине Р3, т. е.

то равновесие мембранного блока достигается при давле­ нии на выходе регулятора:

как нарушение равновесия мембранного блока сейчас же приведет к перемещению заслонки пневматического реле. Равновесие восстановится только тогда, когда давление ^ в ы х на выходе регулятора изменится на некоторую ве­ личину

X вых = Р вых —Р°вых'

необходимую для компенсации разбаланса усилий на эле­ менте сравнения. При этом изменения выходного давле­ ния могут воздействовать на мембранный блок только через камеру Д отрицательной обратной связи, так как переменные дроссели ДД и ДИ перекрыты. Будем счи­ тать, что площадь мембраны над камерой Д равна F, а между камерами Е и Ж — f. Тогда из условия равно-

317

весия мембранного блока видно, что изменения выход­ ного давления

регулирующий блок А У С типа 4РБ-32 является статиче­ ским регулятором с минимальным для него коэффициен­ том усиления

по-прежнему закрыт. Камера К является проточной: воз­ дух из камеры Л проходит через нее в линию выхода (или наоборот). Величина давления Рк в камере К будет по­ этому всегда промежуточной между величинами давле­ ний РЛ~Рм , с одной стороны, и Ръых — с другой. Изме­ нение входного сигнала вызовет не только изменение вы­ ходного сигнала хВЫх, но и изменение давления Рк через дроссель ДД. В результате этого действие отрицатель­ ной обратной связи будет частично скомпенсировано и коэффициент усиления блока k возрастет. Если дрос­

вается настройка коэффициента усиления блока в диапа­

положительной запаздывающей обратной связи — откры­

318

Если же в результате изменения входного давления эти условия нарушатся, то давление РВЫх на выходе бло­ ка изменится и на дросселе ДИ возникнет перепад дав­ лений:

При этом давление Рм в камере М начнет тоже из­ меняться со скоростью, примерно пропорциональной АР.

рабочего диапазона). Скорость изменений Р В ых пропор­ циональна величине перепада на дросселе ДИ и, следо­ вательно, величине входного сигнала хвх, причем коэф­ фициент пропорциональности определяется степенью от­ крытия этого дросселя.

Таким образом, в первом приближении можно счи­ тать, что блок 4РБ-32А является регулирующим устрой­ ством ПИ-действия и подчиняется уравнению (9-1). Бо­ лее строгий анализ схемы и динамики функционирования блока показывает, что закон его движения при некото­ рых условиях может заметно отличаться от стандартного ПИ-закона.

Чтобы убедиться в этом, рассмотрим структурную схему блока 4РБ-32А (рис. 9-5), отражающую динамиче-

319

ские взаимосвязи между его отдельными частями. На этой схеме два усилительных звена с коэффициентами передачи (F—/) отражают преобразование сигналов Рвх и Ра в усилия на мембранах симметричных камер Е и Ж

ет собой запаздывающую обратную связь через дроссель ДИ и камеру М. Усилительные звенья (1—k0) и k0, вы­ ходные сигналы которых складываются, отражают нали­

Как видно из схемы и уравнения (9-5), основной ди­ намической особенностью блока является наличие в нем «паразитной» инерционности — задросселированной ка­ меры К положительной обратной связи, с постоянной времени

320

Наличие в блоке «вредной» инерционности приводит к ограничению его области нормальной работы и к неко­

чество регулирования в этом случае будет заведомо не­ сколько хуже, чем при применении стандартного ПИ-ре­ гулятора (см. § 9-5).

При настройке блока на промышленном объекте не­ обходимо иметь в виду/что истинные значения парамет­ ров настройки б и Тл не точно соответствуют оцифровке, нанесенной на головках переменных дросселей. Поэтому целесообразно в особо ответственных случаях произво­ дить индивидуальную градуировку настроечных приспо­ соблений. Если в ходе эксплуатации блока производится его ремонт со сменой какого-либо из переменных дрос­ селей, то градуировка новой ручки настройки также не­ обходима. Градуировочную характеристику дросселя можно изменить с помощью специальных винтов 4, опре­ деляющих положение лекала 5 (см. рис. 9-3).