|
|
|
|
|
Сигналы от |
|
Устройства, |
содержа |
датчиков |
Злентронньїй |
щие |
исполнцтельньїй |
|
механизм с |
индивидуаль |
|
дифференциатор |
|
ным |
маслоснабжением |
|
|
Злєнтронньїи. f регулирующий
блон
Исполни |
тельньїе |
блон элентрогид |
— |
равлияесних |
|
механизмы |
преобразователей |
|
Масло от паслонасоса
Рис. 14-1. Схема взаимодействия между устройствами.
тельные механизмы монтируются непосредственно на трубопроводе или вблизи регулирующего органа. Блок преобразователей БП-1 помещается на расстоянии не более 50—80 м от управляемых им устройств РКГП-1 и ПГК-1.
Основные |
технические |
характеристики |
регуляторов |
Минимальный |
коэффициент |
пропорцио |
|
|
нальности |
регулятора в ПИ- и П-ре- |
|
|
жимах kp |
|
|
Не |
более |
0,4 |
Минимальное |
значение времени интегри |
|
|
рования |
регулятора в ПИ-режиме |
|
|
Ти, сек |
|
|
Не |
более |
2 |
Максимальное |
значение TB/kp |
при макси |
|
|
мальной |
статической ошибке ± 1 % , |
|
|
сек |
|
|
_ Не |
менее |
700 |
Минимальная |
зона |
нечувствительности |
|
|
регулятора, % |
|
Не |
более 0,5 |
Рабочая жидкость |
|
|
Индустриальное 20 (вере |
|
|
|
тенное |
3), турбинное 22 |
|
|
|
|
(турбинное Л ) или транс |
|
|
|
форматорное масла |
Преимуществами электрогидравлических регуляторов завода «Теплоавтомат» являются возможность осущест вления ПИ- и ПИД-режимов с широким диапазоном
изменения параметров настройки, отсутствие контактов, возможность применения автономного маслоснабжения, исключающего появление утечек масла, работа с различ ными датчиками, имеющими электрический выход.
Электрогидравлические регуляторы завода «Теплоавтомат» используются в энергетике, металлургии, хими ческой промышленности. Область применения этих регу ляторов— объекты, где для управления регулирующими органами требуются значительные усилия и быстродей ствие и на которых одновременно с этим целесообразно применение датчиков с электрическим выходом (или же электрических линий связи между устройствами).
14-2. П Р И Н Ц И П ДЕЙСТВИЯ РЕГУЛЯТОРОВ
Принцип действия регуляторов основан на последова тельном, двукратном усилении сигнала ошибки — снача ла с помощью электронного, а затем с помощью гидрав
лического усилителя. Закон регулирования |
формируется |
с помощью электрических цепей. |
|
|
|
Функциональные схемы регулятора в различных ре |
жимах работы даны на рис. 14-2. |
|
|
|
В И-режиме (рис. 14-2, а) |
входной сигнал х\ от |
дат |
чика переменного тока в измерительной схеме ИС1 |
сум |
мируется |
с сигналом задания |
х3. |
Сигнал |
ошибки |
х = |
=Х\—ха |
сначала |
усиливается |
электронным |
усилителем |
переменного тока |
с фазированным выпрямителем |
ЭУ1, |
а затем электронным усилителем' постоянного тока |
ЭУ2. |
(С сигналом U2 на выходе электронного усилителя |
ЭУ1 |
при необходимости суммируется |
также входной сигнал |
х' от датчиков постоянного тока. В этом случае |
сигналом |
ошибки является разность напряжений х'—U2.) |
На вы |
ходе усилителя ЭУ2 включен электромеханический пре образователь ЭМП, управляющий гидравлическим уси лителем ГУ. Если сигнал ошибки равен нулю, то испол нительный механизм ГИМ неподвижен. При появлении сигнала ошибки управляющий элемент гидравлического усилителя отклоняется от среднего положения на вели чину, пропорциональную значению этого сигнала. Испол нительный механизм приходит в движение, направление которого определяется знаком сигнала ошибки, а ско рость пропорциональна величине этого сигнала. Так реа лизуется И-закон регулирования.
Д ля осуществления остальных режимов работы вво дится отрицательная обратная связь по положению ис полнительного механизма (рис. 14-2,6 и в). Обратная связь осуществляется с помощью датчика обратной свя
зи ДОС, |
связанного с валом исполнительного |
механизма |
ГИМ. |
Напряжение Us с выхода датчика ДОС |
поступает |
на вход |
пассивного корректирующего контура КК. |
В |
П- |
и ПД-режимах пассивный контур |
представляет |
собой |
делитель напряжения; сигнал х0,с |
на |
его выходе |
пропорционален положению исполнительного |
механизма. |
При этом каждому установившемуся значению входного сигнала Х\ соответствует определенное положение у ис полнительного механизма.
В ПИ- и ПИД-режимах пассивный корректирующий контур содержит делитель напряжения и дифференциру ющий PC-контур: сигнал лг0.с на выходе контура КК пропорционален скорости движения исполнительного ме ханизма. Такая обратная связь предназначена для полу чения пропорциональной и интегральной составляющих в законе регулирования.
Дифференциальная составляющая закона регулиро
|
|
|
вания в ПД- и ПИД-режимах (рис. 14-2, в) |
формируется |
с помощью дифференциатора, |
состоящего из измеритель |
ной схемы ИС2, электронного |
усилителя переменного то |
ка с фазированным выпрямителем ЭУЗ |
и пассивного |
контура КК1. Сигнал <УД на выходе этого контура, про порциональный скорости изменения регулируемой вели
чины х\, суммируется с сигналами U2 и |
х0.с. |
Таким образом, |
закон регулирования |
формируется |
как в обратной связи |
(И- и П-составляющие), так и в па |
раллельных каналах |
(Д-составляющая). |
|
14-3. ЭЛЕКТРОННЫЙ Р Е Г У Л И Р У Ю Щ И Й Б Л О К БЭР-2к
Электронный регулирующий блок БЭР-2к предназначен для суммирования сигналов от датчиков, задатчика, дифференциатора и обратной связи, усиления сигнала небаланса, управления электромеханическим преобразо вателем и формирования закона регулирования. Блок (рис. 14-2) содержит измерительную схему переменного тока ИС1, электронный усилитель переменного тока с фазированным выпрямителем ЭУ1, электронный усили тель постоянного тока ЭУ2 и пассивный контур КК. Упрощенная принципиальная схема блока в ПИ-режиме
совместно |
с |
гидравлическим |
исполнительным |
механиз |
мом дана |
на |
рис. 14-3. Сигналы |
xv х\, х\ от |
датчиков |
переменного |
тока подаются |
на |
потенциометры |
RI—R3, |
с помощью которых осуществляется настройка степени влияния того или иного входного сигнала на процесс ре гулирования. Суммарный сигнал от датчиков сравнива
ется с сигналом |
задания, снимаемым в виде падения на |
пряжения с резистора R4. Установка задания осущест |
вляется |
резистором |
R8, |
изменение |
чувствительности |
(цены |
деления |
шкалы |
задатчика) |
производится, сменой |
резистора R4. Сигнал на выходе измерительной схемы |
|
|
х = ky хх |
+ k'i х'і + k] х\ — х3, |
(14-1) |
где kv |
k[, |
k\ —коэффициенты, зависящие от |
положения |
рукояток соответствующих |
датчиков. |
|
|
Передаточная функция измерительной схемы в слу |
чае одного датчика |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* i ( P ) |
|
|
|
Напряжение |
х поступает на |
вход |
двухкаскадного |
электронного усилителя ЭУ1, собранного на двойном триоде Л1. Усилитель охвачен стабилизирующей обрат ной связью, подающейся на вход половины лампы Л1а через резистор R16 и конденсатор Сб.
Сигнал U'2 с выхода усилителя ЭУ1 через конденса тор С5 подается на вход фазированного выпрямителя. Опорное напряжение поступает со вторичной обмотки трансформатора Тр. В тот полупериод, когда полярность опорного напряжения совпадает с направлением пропу скания тока диодами, протекает ток по контуру: вторич
ная |
обмотка |
трансформатора |
— резистор |
R15 — диоды |
Д1 |
и Д2 — резистор R14. При |
этом диоды |
открыты для |
напряжения U'2. В следующий полупериод диоды запер |
ты |
опорным |
напряжением. Напряжение U2 |
на |
выходе |
выпрямителя |
и усилителя ЭУ1 |
пропорционально |
величи |
не переменного напряжения U'2 на входе в фазирован ный выпрямитель и косинусу угла сдвига фаз между на пряжением U'2 и опорным напряжением.
Передаточная функция усилителя с фазированным выпрямителем ЭУ1
^ > ) = ^ |
х (Р) |
= Т 7 Х 7 ' |
( Н - 2 ) |
|
Т2р |
+ I |
|
Рис. 14-3. Упрощенная принципиальная схема электронного регулирующего блока БЭР-2к в ПИ-режиме.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где k2 = 25— |
коэффициент |
усиления; |
В — коэффициент, |
зависящий |
от |
типа датчика |
(для |
реостатных |
датчиков |
6 = 1, ферродинамических |
6 = 0,96, |
индуктивных и |
диф |
ференциально-трансформаторных 6 = 0,8); |
72 = 0,17 |
сек — |
постоянная времени усилителя. |
|
|
|
|
|
Входной сигнал постоянного тока х' подается на за |
жимы 21 и |
22. Сигнал обратной |
связи х0.с |
снимается |
с резистора |
R 2 Q . Небаланс |
сигналов |
С/3 |
= |
1)2-\-х'—х0.с |
является входом электронного усилителя постоянного то ка ЭУ2.
При отсутствии сигнала обратной связи и входного сигнала постоянного тока
Us(P)
У 2 ( Р )
Усилитель ЭУ2 состоит из двух каскадов усиления. Первый каскад является электронным усилителем на пряжения и собран на лампе Л2 по последовательно-
балансной схеме. Плечами |
моста являются: лампа |
Л2б |
с резистором R24; лампа Л2а |
с резистором |
R23; резисто |
ры R29 и R31. В диагональ |
моста включен |
резистор |
R26 |
(рукоятка Чувствительность), |
|
с помощью которого изме |
няется коэффициент усиления |
электронного усилителя |
напряжения. Резистор R24 |
(рукоятка Корректор) |
слу |
жит также для балансировки усилителя при закорочен ном входе.
Второй каскад является усилителем мощности и соб ран по схеме параллельно-балансного усиления на лам пе ЛЗ. Анодной нагрузкой каскада являются управляю
щие |
катушки |
электромеханического |
преобразователя |
ЭМП; |
разность |
токов 1ц=1'4—1\ в этих |
катушках явля |
ется выходом усилителя ЭУ2. |
|
Передаточная функция усилителя ЭУ2 имеет вид:
где ki — коэффициент усиления (максимальное значение
^4 = 0,054 ма/мв); |
Т4 = 0,0\ сек — постоянная |
времени. |
КК, |
В блок БЭР-2к входит также пассивный |
контур |
на вход которого |
поступает сигнал U& от |
датчика |
об |
ратной связи. Плунжер датчика соединен с исполнитель ным механизмом.
Степень влияния сигнала обратной связи определяет ся положением движка потенциометра R22 (рукоятка
зирует о наличии стабилизированного напряжения пи тания, лампочка 8— о нормальном функционировании системы маслоснабжения.
На передней панели блока БЭР-2 расположены руко ятки статической и динамической настройки регулятора и сменные резисторы.
14-4. У С Т Р О Й С Т В А , С О Д Е Р Ж А Щ И Е И С П О Л Н И Т Е Л Ь Н Ы Е
М Е Х А Н И З М Ы И Э Л Е К Т Р О Г И Д Р А В Л И Ч Е С К И Е П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И
а) УСТРОЙСТВА С АВТОНОМНЫМ МАСЛОСНАБЖЕНИЕМ
Устройства, содержащие исполнительные механизмы с автономным маслоснабжением, выпускаются двух типов: автономный регулирую щий клапан АРК - 1, конструктивно объединенный с регулирующим
|
|
|
|
|
|
|
|
органом — клапаном, и автономный гидравлический привод |
АГП-1, |
предназначенный |
для управления |
регулирующими |
органами — шибе |
ром, заслонкой, клапаном и т. п. |
|
|
|
|
|
В каждое из этих устройств входят электромеханический |
преоб |
разователь ЭМП |
(см. рис. 14-2), |
гидравлический |
усилитель |
ГУ, |
ис |
полнительный механизм |
ГИМ, датчик обратной |
связи ДОС, |
а |
так |
же ряд вспомогательных |
узлов. |
|
|
|
|
|
Автономный |
гидравлический |
привод АГП-1. |
Упрощенная |
схема |
работы АГП-1 приведена |
на рис. |
14-5. Сигнал / 4 |
= / 4 — / 4 |
с |
выхода |
электронного регулирующего блока БЭР-2к поступает на управляю щие катушки 10 электромеханического преобразователя электро магнитного типа. Если токи в катушках преобразователя равны, равны и развиваемые ими усилия. Якорь 8 удерживается в среднем
положении |
плоскими |
пружинами 9. |
Если |
разность |
токов |
в катушках преобразователя не равна |
нулю, якорь отклоняется |
от среднего положения. Перемещение яко |
ря х$ является выходом преобразователя. Если пренебречь гистере зисом, трением, нелинейностью характеристик пружин, то передаточ
ную функцию линейной модели ЭМП для |
частот |
с о < 1 0 |
рад/сек |
можно представить |
в виде |
|
|
|
|
|
W, (р) = |
= *«• |
|
|
( 1 4 - 4 ) |
где £ 5 = 0 , 0 4 мм/ма |
U (р) |
|
|
|
— коэффициент |
усиления. |
|
|
|
С якорем 8 преобразователя |
соединена |
управляющая |
игла И, |
являющаяся частью первого каскада двухкаскадного |
гидравлическо |
го усилителя. Его вторым каскадом является |
цилиндрический золот |
ник 20 поступательного движения. Масло от маслонасоса 17 посту |
пает |
в камеру |
А через дроссель 12 и в камеру Б — непосредственно. |
Из |
камеры А |
рабочая жидкость через дроссельную щель, обра |
зованную |
иглой / / и диафрагмой 7, и через канал в золотнике про |
ходит на |
слив. Давление РА в камере А, действующее на золотник |
слева, определяется соотношением гидравлических потерь в посто
янном |
дросселе 12 |
и |
дроссельной щели |
и, следовательно, |
зависит |
от |
положения иглы относительно диафрагмы. Давление Рg |
в каме |
ре |
Б, |
действующее |
на |
золотник справа, |
постоянно. При |
равенстве |
r | — 0
0
Рис. 14-5. Схема |
автономного |
гидравлического приво |
да АГП-1. |
|
|
|
сил, действующих на золотник справа |
и слева, |
последний находится |
в равновесии. Условие равновесия золотника |
|
|
РБ |
F Б ' |
|
где FA и F B — площади |
торцов золотника в полостях А и 5. |
Среднему положению |
якоря соответствует |
такое положение зо |
лотника 20, при котором золотник перекрывает каналы, идущие к кри
вошипному исполнительному механизму 4. |
Поршень 5 и вал 3 ис |
полнительного механизма при этом неподвижны. |
|
Если токи в катушках не равны, якорь |
8 и игла |
/ / отклоняются |
от среднего положения. При перемещении |
иглы 11 |
влево давление |
