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

гут быть использованы в помещениях с взрывоопасной средой, для чего достаточно вынести отдельно маслонасосные установки, имеющие электропривод.

13-2. П Р И Н Ц И П ДЕЙСТВИЯ РЕГУЛЯТОРОВ

Функциональные схемы регуляторов завода «Теплоавтомат» близки функциональной схеме гидравлических ре­ гуляторов, приведенной на рис. 12-1. Функциональная схема регулятора в И-режиме и упрощенная принципиальная схема одной из модификаций регулятора в этом режиме при­ ведены на рис. 13-2.

Регулятор компонуется из датчика Д, задатчика 3, гид­ равлического усилителя ГУ и исполнительного механизма ГИМ (рис. 13-2, а) . Регулируе­ мая величина — давление а по-

Рис. 13-2. Функциональная (а) и упрощенная принципиальная (б) схемы И-регулятора.

ступает на мембрану / (рис. 13-2,6) датчика, который преобразовывает это давление в усилие, действующее на струйную трубку 2 гидравлического усилителя. На струй­ ную трубку действует также пружина 5 задатчика. Под влиянием этих усилий трубка может перемещаться вокруг оси 3. Масло, вытекающее через конический насадок 6 на конце струйной трубки, попадает в приемные сопла 9, ко­ торые соединяются трубопроводами 7 с гидравлическим исполнительным механизмом 8.

При изменении регулируемой величины струйная трубка отклоняется от среднего положения в ту или иную сторону, вследствие чего происходит возрастание давле­ ния в одном из сопл и падение в другом. Перепад давле-

432

пии приводит в движение поршень исполнительного ме­ ханизма. Скорость перемещения исполнительного меха­ низма пропорциональна отклонению струйной трубки от среднего положения, т. е. изменению регулируемой ве-

мое а)

Рис. 13-3. Функциональная (а) и упрощенная принципиальная (б) схемы П-регулятора с ме­ ханической обратной связью.

личины. Корректор 4 может перемещаться вверх или вниз, что изменяет соотношение усилий, развиваемых мембраной 7 и пружиной 5 задатчика. Величина откло­ нения струйной трубки от среднего положения зависит от степени поднятия или опускания корректора. Таким образом, корректор служит для изменения параметра на­ стройки И-регулятора — времени интегрирования.

Для реализации П-режима необходимо введение ме­ ханической или гидравлической обратной связи по поло-

Рис. 13-4. Функциональная (а) и упрощенная принципиаль­ ная (б) схемы П-регулятор а с гидравлической обратной связью.

(рис. 13-3,а). При изменении регулируемой величины а перемещается струйная трубка / (рис. 13-3,6) и прихо­ дит в движение исполнительный механизм 2, с валом

434

которого соединены рычажная система 3 и лекало 4. Лекало через ролик 5 и пружину обратной связи 6 воз­ вращает струйную трубку в среднее положение. При этом каждому значению регулируемой величины соответству­ ет свое положение выходного вала исполнительного ме­ ханизма 2 и регулирующего органа.

Коэффициент пропорциональности регулятора kv на­ страивается корректором 7 усилителя и изменением про­ филя лекала 4.

Гидравлическая обратная связь (рис. 13-4, а) осуще­

ного преобразователя ПОС2.

Обратная связь функционирует следующим образом. На валу исполнительного механизма / (см. рис. 13-4,6) установлен кулачок 3, к которому прижимается ролик 4 преобразователя ПОС1, находящегося на конце штока 5. Пружина 6 упирается в этот шток и в дно сильфона 8, ус­ тановленного в корпусе 7. Золотник 10, поджатый ко дну сильфона контактной пружиной 9, имеет внутренние сверления для сообщения между собой полостей А и Б. Золотник неподвижен, если усилия, развиваемые пру­ жиной 6 и сильфоном 8, равны. Первое из них зависит от положения штока 5, второе — от давления в камере Б, определяемого положением золотника 10. Следователь­ но, каждому установившемуся положению штока 5 соот­ ветствуют определенное положение золотника 10 и значе­ ние давления Рк на выходе ПОС1. Если характеристика кулачка 3 линейна, то давление Рк пропорционально углу поворота вала исполнительного механизма.

При изменении регулируемой величины о поворачи­ вается струйная трубка 12, приходит в движение вал 2

страивается с помощью корректора 13 усилителя. Зада­ ние в обеих модификациях П-регулятора устанавливает­ ся с помощью устройств обратной связи.

В П-регуляторах с механической обратной связью ис­ полнительные механизмы должны быть установлены в непосредственной близости от усилителей, а с гидравли-

ческой обратной связью они могут быть удалены друг от друга.

Для реализации ПИ-режима обратная связь осуще­ ствляется с помощью изодромного устройства — гидрав-

РОС(цстроиство МНПИ-1)

Рис. 13-5. Функциональная (а) и упрощенная принципиальная (б) схемы ПИ -регулятора.

лического поршневого демпфера ИОС и рычажного уст­ ройства РОС (рис. 13-5,а). Устройство ИОС (рис. 13-5,6) состоит из корпуса 13 с поршнем 3 и штоками / и 6. На конец штока 6 одета пружина 7, зажатая между тарелка­ ми 4 и 5 и стремящаяся установить поршень в среднее

436

положение. Конец штока / через рычаг 12, втулку 11 и

разом, обратная связь включена между усилителем и ис­ полнительным механизмом. Между собой полости А и Б соединены внутренним каналом, перекрываемым иголь­ чатым дросселем 2.

При равенстве регулируемой величины заданию струйная трубка 9 находится в среднем положении. Дав­ ления масла в полостях А я Б равны, пружина 7 удержи­ вает поршень 3 в среднем положении, исполнительный механизм неподвижен.

При скачкообразном изменении регулируемой вели­ чины струйная трубка отклоняется от среднего положе­ ния, вследствие чего перемещается поршень 3, который дополнительно сжимает пружину 7 и через рычаг 12 и пружину 10 обратной связи воздействует на струйную трубку, стремясь приблизить ее к среднему положению. Вначале поршень исполнительного механизма 14 факти­ чески отслеживает перемещение поршня 3 устройства об­ ратной связи, так как объем жидкости, проходящей че­ рез дроссель 2, меньше объема жидкости, вытесненного поршнем 3. Таким образом осуществляется отработка П-составляющей закона регулирования. По окончании этой отработки струйная трубка остается несколько сме­ щенной от среднего положения, создавая перепад давле­ ний на поршне 3, уравновешивающий силу пружины 7. Скорость движения поршня исполнительного механизма при этом постоянна и определяется величиной открытия дросселя 2. При этом отрабатывается И-составляющая закона регулирования. Постоянная времени интегриро­ вания Та зависит от степени открытия дросселя 2. Если дроссель 2 открыт полностью, то через него при отклоне­ нии струйной трубки проходит весь поток жидкости от усилителя к исполнительному механизму. Поршень 3 и рычаг 12 обратной связи при этом неподвижны. Таким образом, обратная связь отключена и регулятор работа­ ет в И-режиме.

Если дроссель 2 полностью закрыт, то поршни устрой­ ства обратной связи и исполнительного механизма вклю­ чены последовательно. Каждому установившемуся зна-

437

чению регулируемой величины соответствуют определен­ ные положения рычага 12 обратной связи, поршня 3 и поршня исполнительного механизма 14. Регулятор при этом работает в П-режиме.

Второй параметр настройки ПИ-регулятора — коэф­ фициент пропорциональности kp можно изменять, подни­ мая лли опуская корректор 8 и меняя соотношение плеч рычага 12.

13-3. ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА

а) ДАТЧИКИ И ЗАДАТЧИК

В гидравлических регуляторах используются два типа датчиков: мембранный и сильфонный (в старых модификациях регуляторов применялись также трубчатые пружины).

Мембрана (рис. 13-6, а и б) представляет собой гофрированный диск 1 из специального мембранного полотна. Средняя часть мем­ браны зажимается между двумя жесткими дисками 2, а края мем-

Рис. 13-6. Датчики и задатчик.

438

Т а б л и ц а 13-1

Технические характеристики мембранных датчиков

Задатчик МРН-1 состоит из корпуса 12 (см. рис. 13-6, е), в ко­ тором при вращении маховика 11 перемещается шток 13. Шток воз­ действует на настроечную пружину 14, упирающуюся другим кон­ цом в струйную трубку. Ход штока составляет 30 мм.

440

6) УСИЛИТЕЛИ

В регуляторах завода «Теплоавтомат» применяются однокаскадныс гидравлические усилители типа УОКГ-4 и двухкаскадные типа УДКГ-4.

Принцип действия однокаскадного усилителя со струйной труб­ кой был описан в § 12-3. Его внешний вид дан па рис. 13-8. Кор­

нимать или опускать вращением гайки 2. Рукоятка 3 служит для ручного управления струйной труб­ кой. Датчик и задатчик крепятся с обеих сторон к корпусу усили-

Рпит2

теля, представляя собой единый конструктивный блок. Технические

441