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

В конструктивном отношении блок состоит из набора одинаковых по диаметру цилиндрических шайб, отделен­ ных друг от друга «вялыми» мембранами из прорезинен­ ного полотна. На внешней поверхности блока располо­ жены ручки настройки пределов пропорциональности и времени интегрирования, винт для настройки «конт­ рольной точки» и подсоединительные штекеры.

В конструкции блока предусмотрено также отключаю­

шайб таким образом, что даже при отключении всего бло­ ка от выходной трассы камера М остается подсоединен­

Подсоединение всех пневматических линий к регули­ рующему блоку производится через штекерную вилку, которую можно включить или в специальное гнездо на задней стенке вторичного прибора, или в коммутацион­ ную колодку, смонтированную непосредственно около ре­ гулируемого объекта. Второй вариант коммутации ис­ пользуется при размещении регулятора по схеме на рис. 9-1,6 и позволяет при необходимости снизить инер­ ционность пневматической системы регулирования, ис­ ключив из нее соединительные трассы большой длины.

Общие технические характеристики блока приведены в табл. 9-1.

6] РЕГУЛИРУЮЩИЕ БЛОКИ СООТНОШЕНИЯ РБС

В системах управления непрерывными производственны­ ми процессами часто возникает необходимость регулиро­ вания соотношения двух технологических параметров (например, расходы воздуха и топлива к горелкам в пла­ менных печах в заданном соотношении; поддержание расходов реагентов, поступающих в реактор, в заданном отношении друг к другу). Для решения подобных задач в номенклатуре приборов пневматической АУС преду­ смотрены специальные регулирующие блоки типа РБС . Они предназначены для автоматического поддержания соотношения двух параметров путем воздействия на один из них по ПИ-закону регулирования.

322

Коэффициенты k\ и k2 уравнения (9-13), как и коэф­ фициенты 1/6 и Ти, являются параметрами настройки ре­ гуляторов типа РБС.

Имеются две модификации регулирующих блоков со­ отношения, отличающиеся способом настройки коэффи­ циента соотношения kc = ki/k2. В блоке типа РБС-ІМ ко­ эффициенты k\ и k2, а следовательно, и коэффициент со­ отношения kc можно изменять вручную с помощью переменных пневматических сопротивлений (дросселей). В блоке типа РБС-ПМ один из коэффициентов входных

Р и с' 9-8. Регулирующий блок РБС-ІМ.

324

регулирующего блока типа 4РБ-32А и делительной при­ ставки. Входные сигналы Р\ и Р 2 поступают в делитель­ ную дроссельную приставку, где их величина изменяется соответственно в k\ и k2 раз. Выходные сигналы пристав­ ки вводятся во входные камеры £ и Ж регулирующего блока. Выходной сигнал Р В Ы х блока посылается к испол­ нительному механизму, воздействующему на объект.

Дроссельная приставна 1 2 8 7 Управляемый

Рис. 9-9. Регулирующий блок РБС-ПМ.

Величина коэффициента соотношения kc может быть настроена путем изменения коэффициентов усиления де­ лителей k\ и k2 (по отдельности или вместе).

В остальном принцип действия блока РБС-ІМ такой же, как у блока 4РБ-32, и поэтому подробно здесь не рассматривается.

полнением делительной дроссельной приставки и наличи­ ем управляемого дросселя. Последний построен на базе пневматической следящей камеры со сдвоенным соплом и включен вместо одного из переменных дросселей дели­ тельной приставки. Сигнал Pi одного из параметров, соотношение которых регулируется, проходит в пристав-

325

ке через обычный делитель, состоящий из постоянного 2 и переменного / дросселей. Сигнал Р2, пропорциональ­ ный второму параметру, поступает на делитель, состоя­ щий из постоянного дросселя 3 и сопла 4. Степень от­ крытия сопла (зазор между ним и мембраной 5) зависит от давления в камере 6, которое определяется дополни­ тельным входным сигналом Р 3 . Последний вводится че­ рез делитель, образованный из дросселей 7 и 8. Оба

ТиР+t

1-кп

Ttp+1

Рис .9-10. Структурная схема блока РБС .

выходных сигнала приставки поступают на вход регули­

не отличается от принципа работы блока РБС-ІМ и регу­ лирующего блока 4РБ-32.

Структурная схема (рис. 9-10) и передаточная функ­

326

ко наличием апериодических звеньев, включенных на входах блока и имеющих коэффициент передачи

Эти апериодические звенья обусловлены «паразитны­ ми» инерционностями входных делителей. Величины «вредных» постоянных времени делителей xki пропорци­ ональны коэффициенту усиления делителей ( т « І 4 - 2 сек).

Наладка и настройка регуляторов соотношения про­ изводится аналогично тому, как это делается для блоков типа 4РБ-32. При выборе значения коэффициента соот­ ношения необходимо учитывать характеристики первич­ ных приборов — датчиков, используемых для измерения регулируемых параметров. Кроме того, коэффициент k\, устанавливаемый во входном делителе в линии от дат­ чика одного из параметров (на изменения которого воз­ действует регулятор), изменяет фактическое значение пределов пропорциональности блока:

где б п р — значение пределов пропорциональности по гра­ дуировке на дросселе регулятора. Поэтому при опреде­ лении и установке оптимальных значений параметров настройки регулятора нужно вносить соответствующие поправки.

При использовании регуляторов типа РБС в промыш­ ленных системах автоматизации необходимо иметь в ви­ ду, что входные сигналы этих регуляторов не являются полностью унифицированными с сигналами всех осталь­ ных приборов и блоков АУС. Для блоков РБС давления Р\ и Р2, поступающие на его входы, должны быть про­ порциональны параметрам, отношение которых поддер­ живается постоянным. Однако для всех блоков АУС и большинства пневматических датчиков в качестве уни­ фицированного диапазона входных и выходных сигналов

(сдвинуть нуль) так, чтобы избыточное давление на их выходе было пропорционально величине параметров, ли-

327

бо несколько модифицировать регулятор соотношения так, чтобы поступающие на его входы сигналы также отсчитывались от условного нуля 0,2 кгс/см2. Для этого достаточно направить потоки воздуха, выходящие из делителей (см. рис. 9-8) не в атмосферу, а через допол­ нительный штуцер в линию с давлением 0,2 кгс/см2. Хо­ тя последний способ согласования характеристик датчи­ ков и регулятора требует некоторых конструктивных пе­ ределок в блоке, обычно он является технически более оправданным.

Аппаратурное решение блоков РБС и 4РБ-32 анало­ гично. Дроссельные приставки выполнены в виде отдель­ ных конструктивных узлов и крепятся в верхней части блоков. Установка выбранного значения коэффициента

порционально-интегральным регулирующим блоком для формирования ПИД-закона регулирования). Поэтому необходимо, чтобы выходной сигнал блока предварения, кроме составляющей, пропорциональной скорости изме­ нений входного сигнала, содержал и вторую компонен­ ту, повторяющую сам входной сигнал. Другими словами,

328

пых частей: элемент сравнения (мембранный блок), двухкаскадный усилитель (пневмореле с усилением по мощности, охваченное жесткой отрицательной связью) и устройства обратных связей. Элемент сравнения блока предварения представляет собой мембранный пакет, со­ ставленный из трех сдвоенных мембран, которые делят внутреннюю полость прибора на четыре основные каме­ ры: Д, Е, Ж и К. В камеру Е подводится входной сиг-

Рис. 9-11. Блок предварения БП-28В.

нал Рвх; камеры Д и К специальным каналом обратной связи соединены непосредственно с выходной линией, давление в которой равно Р В ы х . Камера Ж сообщается также с выходной линией через регулируемый игольча­ тый дроссель ДП и образует вместе с ним одноемкостное статическое звено обратной связи. Для реализации заданного ПД-закона в блоке предварения пневматиче­ ской АУС использованы три обратные связи с выхода блока: жесткая отрицательная связь через камеру Д,

Чтобы пояснить принцип действия блока предваре­ ния, рассмотрим, как изменяются давления в камерах обратных связей и на выходе прибора. Пусть входной

329

сигнал постоянен и равен Р ° х . Тогда в силу компенсаци­ онного принципа действия блока давление на его выхо­

ления в камере Ж. Так как камера Ж является непро­

предварения — уравнение его статической характеристи­ ки в виде

Таким образом, при постоянном сигнале на входе бло­ ка предварения выходной сигнал равен входному, т. е. повторяет его.

Рассмотрим теперь действие блока при изменяющем­ ся входном сигнале. Пусть давление на входе прибора растет от начального значения Р° х с некоторой постоян­ ной скоростью а (рис. 9-12):

330

на мембранном блоке может быть достигнуто за счет из­ менений давления в камере Ж . Это давление должно изменяться так быстро-, чтобы скомпенсировать измене­ ния усилия, развиваемого входным давлением. На дрос­ селе ДП возникает соответствующий перепад давления:

(9-20)

причем его величина пропорциональна скорости измене­ ний входного сигнала и зависит от степени открытия на-

* н

Рис. 9-13. Структурная схема блока БП-28В.

страиваемого дросселя ДП (от его сопротивления). Дру­ гими словами, при появлении на входе блока предваре­ ния равномерно нарастающего сигнала (9-19) его выход­ ной сигнал сначала быстро изменится на величину АР, пропорциональную скорости изменений входного сигна­ ла, а затем будет изменяться с той же скоростью а, обе­ спечивая динамическое равновесие сил на мембранном блоке. При этом, как показано на рис. 9-12, сам выход­ ной сигнал блока предварения можно разложить на две составляющие: одна из них является повторением вход­ ного сигнала, а другая пропорциональна скорости его изменений.

Таким образом, в первом приближении движение блока предварения БП-28В АУС подчиняется ПД-закону (с ненастраиваемым единичным коэффициентом при ста­ тической составляющей). Коэффициент Тл в уравнении (9-17) является параметром настройки блока и может изменяться с помощью дросселя ДП.

Однако более тщательный анализ динамики блока предварения показывает, что динамические взаимосвязи

331