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

на валу ведомого исполнительного механизма.

. t .III

ПСГ-1 с исполнительным механизмом, соединяется при этом с напор­

среднего положения. При этом усилие со стороны пружины 5 урав­ новешивается усилием со стороны сильфона.

Клапан дистанционного управления КДУБ-1 предназначен для перевода исполнительного механизма с автоматического на дистанци­ онное (ручное) управление и обратно, для дистанционного управле­ ния, а также для перекрытия соединительных линий при падении давления масла, подводимого к регулятору, ниже 2,5 кгс/см2. Запор­ ный клапан КЗМ-1 служит для отключения аппаратуры от источни­ ков маслоснабжения, а шунтирующий клапан КШМ-2 для фиксации поршня исполнительного механизма в определенном положении.

Указатель настройки корректора УНК-1 используется для пере­ мещения со щита корректора гидравлического усилителя или штока задатчика.

зателем положения УПД-1. Полный угол поворота щетки датчика 90°.

452

13-4. Д И Н А М И Ч Е С К И Е ХАРАКТЕРИСТИКИ И О С О Б Е Н Н О С Т И

НА С Т Р О Й К И РЕГУЛЯТОРОВ

В§ 13-3 были определены передаточные функции ли­ нейных моделей различных устройств, из которых компо­ нуются регуляторы завода «Теплоавтомат». По этим пе­ редаточным функциям и функциональным схемам регу­ ляторов в различных режимах работы (см. рис. 13-2—- 13-5) построим структурные схемы регуляторов и опре­ делим передаточные функции линейных моделей регу­ ляторов. На рис. 13-18 даны структурные схемы регуля­ тора в И- и ПИ-режимах (структурные схемы в П-режи- ме могут быть получены аналогичным образом).

Структурные схемы й передаточные функции линей­ ных моделей регуляторов (табл. 13-6) приведены для случая применения двухкаскадного усилителя, ненагруженного исполнительного механизма и для двух возмож­ ных вариантов включения корректора усилителя — со стороны обратной связи (задатчика) и со стороны дат­ чика (для определения параметров регулятора с однокаскадным усилителем достаточно положить ki=l). Пе­ редаточные функции составлены по каналу регулируемая величина о — положение исполнительного механизма у.

а) И-РЕГУЛЯТОР

Как следует из статических характеристик устройств, составляющих И-регулятор, зависимость скорости ис­ полнительного механизма от величины входного сигнала является нелинейной. Причинами нелинейности являют­ ся люфт в измерительной схеме, нечувствительность и на­ сыщение характеристик системы усилитель (как одно-, так и двухкаскадный) —исполнительный механизм. Вследствие этих причин экспериментальные частотные

Параметр настройки И-регулятора — постоянную вре­ мени интегрирования Тп можно изменять либо корректо­ ром гидравлического усилителя (причем так как L \ = = L 2 = 50 мм, a SK = ± 2 5 мм, то согласно (13-1) величина коэффициента і изменяется от 1/3 до 3), либо заменой пружин измерительной схемы. Кроме того, в старых кон­ струкциях регулятора имелся дроссельный кран КДМ-1,

454

включенный в одну из соединительных линии между гид­ равлическим усилителем и исполнительным механизмом. С помощью этого крана можно изменять постоянную времени исполнительного механизма Тим.

занных нелинейностей рассмотрим независимо друг от друга. Такой подход вызван следующими обстоятельст­ вами:

1 ) границы О Л Р вследствие насыщения и ограниче­ ния перемещения исполнительного механизма определя­ лись по тем предельным значениям амплитуды входного сигнала и частоты, при которых эти нелинейности еще не проявляются;

2)так как люфт влияет при малых входных сигналах,

анасыщение и ограничение перемещения — при больших входных сигналах, влияние люфта при определении гра­ ниц вследствие насыщения и ограничения перемещения можно не учитывать.

Границу О Л Р вследствие насыщения определим как максимальную амплитуду А сигнала на входе в регуля­ тор, при которой еще не наступает насыщение скорост­ ной характеристики. Границу О Л Р из-за конечной вели­ чины перемещения исполнительного механизма опреде­ лим из условия касания поршнем упоров, из чего следует соотношение

регулятора.

Границу О Л Р , обусловленную влиянием люфта, опре­ делим, исходя из допустимых отличий эксперименталь­ ных частотных характеристик от частотных характери­ стик линейной модели регулятора на 10° по фазе и 10% по модулю.

Области нормальных и линейных режимов И-регуля­ тора даны на рис. 13 -19 в координатах: отношение ам-

456

(регулятор состоит из преобразователя УИС-3, усилите­ ля УОКГ-4, исполнительного механизма СПГК-1)- Пря­

ной схемы; прямые 3,4, 5 — из-за конечного перемещения исполнительного механизма (при крайних и среднем по­ ложениях корректора).

сигнала; нагрузка не влияет на фазо-частотные характеристики регулятора. Если при­

нять, что допустимое увеличение постоянной времени интегрирования Г и вследствие нагрузки не должно пре­ вышать 5%, то границы ОДН при использовании соответ­ ственно одно- и двухкаскадных усилителей для случая, когда корректор включен со стороны обратной связи, приближенно определяются неравенствами (см. [Л. 25])

где R — отношение допустимой нагрузки к усилию, мак­ симально развиваемому исполнительным механизмом.

457

6) П-РЕГУЛЯТОР

Коэффициент пропорциональности /гр П-регулятора с ме­ ханической обратной связью настраивается изменением

в) ПИ-РЕГУЛЯТОР

Экспериментальные частотные характеристики ПИ-регу­ лятора близки к расчетным, полученным по передаточ­

фазо-частотных характеристик доходит до 15°, ампли­ тудно-частотных характеристик до 20%. Это определя­ ется отличием передаточной функции изодрома от пере­ даточной функции (13-24), а также нелинейностью измерительной схемы и системы усилитель — исполни­ тельный механизм.

Параметры настройки ПИ-регулятора — постоянная времени интегрирования Та и коэффициент пропорцио­ нальности kp. Постоянная времени интегрирования опре­ деляется величиной открытия дроссельного крана изо-

458

дрома. Как указывалось в § 13-2, при полностью закры­ том дроссельном кране регулятор работает в П-режиме, при полностью открытом — в И-режиме. Зависимость постоянной времени интегрирования Тк=Т9 от величины открытия дроссельного крана была дана на рис. 13-14. Кран изодрома не градуирован и погрешность установки времени интегрирования весьма велика, причем эта по­

корректора усилителя (см. рис. 13-20) и в 10 раз — изме­

ности &р может настраиваться сменой пружин в обрат­ ной связи. Предельному верхнему значению kp соответ­ ствует прямая 3 ^величина кр выражена в относительных единицах: в качестве базовых единиц при этом приняты диапазон изменения входного сигнала а М а к с и макси­ мальное перемещение исполнительного механизма г/макс) • Нижнее значение kp практически не ограничивает ОНР .

При значении (оТя=3,7, принятом при построении области нормальных режимов, исходя из условия спра­ ведливости передаточной функции, данной в табл. 13-6, можно определить минимальную величину Та. Этой ве­ личине соответствует прямая 4. Наконец, границей ОНР, вызванной влиянием линейного балластного звена (т. е. ограниченным значением коэффициента усиления в уси­ лителе в прямом канале регулятора), является кривая 5. Кривые 4 и 5 построены для допустимых отклонений от

459

частотных характеристик идеального регулятора, равных 10° по фазе и 10% по модулю.

На рис. 13-23 приведена ОДН ПИ-регулятора с двухкаскадным усилителем, построенная при и Г и = 3 , 7 для нагрузки, постоянной по величине и направленной в сто­

механизма. Координатами ОДН являются относитель­ ная величина нагрузки R и параметр балластного звена s (на рис. 13-23 кривой 1 соответствует граница, обуслов­ ленная отличием частотных характеристик на 5° по фазе, кривой 2— на 5% по модулю). Из рисунка видно, что с уменьшением параметра s, т. е. с увеличением коэф­ фициента усиления усилителя, охваченного обратной свя­ зью, допустимая нагрузка R увеличивается.

Глава четырнадцатая

Э Л Е К Т Р О Г И Д Р А В Л И Ч Е С К И Е Р Е Г У Л Я Т О Р Ы З А В О Д А « Т Е П Л О А В Т О М А Т »

14-1. Н А З Н А Ч Е Н И Е И СТРУКТУРА

Электрогидравлические регуляторы завода «Теплоавтомат» предназначены для регулирования давления, расхо­ да, уровня, температуры и других технологических пара-

460

метров, измеряемых датчиками с электрическим выходом (дифференциально-трансформаторными, ферродинамическими, реостатными и индуктивными).

Регуляторы обеспечивают формирование И-, П-, ПД-, ПИ- и ПИД-законов регулирования, осуществляют сум­ мирование входных сигналов (с настройкой степени воз­ действия каждого сигнала); позволяют получать сигнал, пропорциональный скорости изменения как регулируемо­ го, так и промежуточного параметра; размножают (с од­ новременным усилением) входные сигналы на незави­ симые каналы.

Регуляторы построены по блочному принципу и со­ держат следующие устройства:

электронный регулирующий блок БЭР-2к; устройства, содержащие исполнительные механизмы

с автономным (индивидуальным) маслоснабжением ти­ пов АРК-1 и АГП-І;

исполнительные механизмы РКГП-1 и ПГК.-1 с цен­

нять в случаях, когда исполнительные механизмы нахо­ дятся на значительном расстоянии друг от друга, а также при использовании одиночных регуляторов. Автоном­ ное маслоснабжение исключает необходимость в гидрав­ лических внешних соединительных линиях и устраняет возможность утечек.

Централизованное маслоснабжение целесообразно применять, когда несколько исполнительных механизмов расположены недалеко друг от друга. При этом обеспе­ чиваются меньшая стоимость всей системы регулирова­ ния и экономия электроэнергии на маслоснабжение.

Схема взаимодействия между устройствами дана на рис. 14-1. Электронные блоки БЭР-2к и ЭДР-2к устанав­ ливаются на лицевой панели пульта или щита. Исполни-

461