в камере Л упадет вследствие увеличения проходного сечения дрос сельной щели, образованной иглой и диафрагмой 7. Давление в ка мере Б остается неизменным. Равенство сил, действующих на золот
ник, нарушается, и золотник перемещается |
влево. Золотник движет |
ся до тех пор, пока давление РА |
не будет |
равно первоначальному. |
Это произойдет тогда, когда игла |
будет занимать прежнее положе |
ние по отношению к диафрагме, т. |
е. когда |
перемещение золотника |
2 будет равно перемещению иглы. При смещении золотника 20 от среднего положения перемещаются поршень 5 и вал 3 кривошипного шатунного механизма.
Передаточная функция золотника
w,{p) = — = - |
1 |
, |
* 5 |
( т 6 ) 2 р 2 |
+ Т 6 р + 1 |
где Гд и Т 6 —постоянные времени.
Уравнение движения исполнительного механизма, управляемого золотником, описывается соотношением (13-13). Однако передаточ ную функцию всей системы двухкаскадный усилитель — исполнитель ный механизм (вход — перемещение х^ иглы, выход — перемещение у вала исполнительного механизма), как показано в [Л. 28], можно упростить введением эквивалентного запаздывания т. Передаточная функция системы при этом имеет вид:
|
* Б (Р) |
Тя.ы Р |
где Ги-м =0,014 сек-мм/град; |
т = 0,09 |
сек. |
Поворот вала 3 через кулачок 2 передается на плунжер диффе ренциально-трансформаторного датчика / обратной связи. Величина сигнала Us (см. рис. 14-3) на выходе датчика зависит как от поло жения у вала исполнительного механизма, так и от положения ру коятки Статизм. Напряжение Us на выходе датчика без учета элек трической нагрузки связано с положением исполнительного механиз ма соотношением
W*(p) = j ^ - = k 8 k 8 , |
(14-6) |
где &g — коэффициент усиления кинематической передачи от испол нительного механизма к плунжеру датчика; ks —коэффициент уси- ' ления собственно датчика обратной связи при ненагруженном дат чике (£8 &8 = 266 мв/град).
Выходом обратной связи (см. рис. 14-2), включающей кроме дат чика обратной связи и пассивный контур КК, находящийся в блоке БЭР-2к, является напряжение х0.с- Передаточную функцию обратной связи в ПИ- и ПИД-режимах можно представить в виде
W9 |
(р) |
= |
J^lPL |
= _J^Z> |
, |
1 4 . 7 ) |
|
где |
|
|
у(р) |
ТТ,р> + |
Тр+Г |
{ |
' |
|
|
|
|
|
|
|
kg = ksks — |
2 |
2 |
— Коэффициент |
усиления |
(при #27 = |
0 |
Авн + |
А27 + |
^22 |
|
|
|
|
k9 = 2A0 мв/град); |
|
R B |
B — внутреннее |
сопротивление |
датчика; |
v |
— |
безразмерный коэффициент, численно равный отношению напряже |
|
ния, снимаемого с резистора R22, ко всему |
напряжению, |
подаваемо |
|
му на R22 (величина |
v |
определяется |
положением |
ручки |
Статизм); |
|
Т — постоянная |
времени |
^С-контура; |
|
Т9 |
— постоянная |
времени |
|
фильтра второй |
гармоники. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т = Я 2 0 ( С 1 0 |
+ |
С и ) ; |
|
|
|
|
(14-8) |
|
|
R |
2 J |
\ — |
|
|
— |
|
|
|
v W # 2 i ] c e - |
|
(14.9) |
|
Величина Т9 |
" V |
|
|
# В Н + Я 2 7 |
+ |
#22 |
/ |
J |
|
|
|
|
|
зависит |
от |
настройки |
регулятора и |
изменяется |
|
в пределах 0,06—0,1 |
сек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выражение (14-7) получено в предположении бесконечной вели |
|
чины сопротивления изоляции |
конденсаторов |
СЮ и |
СП. Если |
учесть |
|
величину сопротивления |
изоляции Rn3 |
ЭТИХ |
конденсаторов, |
то |
вмес |
|
то выражения (14-7) получим |
(см. [Л. 29]): |
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
t |
( Р ) = |
|
ТТ |
„«ХТ^Їі 4 - г |
> |
|
|
( 1 |
4 ' Ш |
) |
|
|
|
|
|
7 Т 9 р 2 R+ Тр -+ 1 + г |
|
|
|
( Н - П ) |
|
|
|
|
|
|
|
АИЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Передаточную функцию обратной связи в П- и ПД-режимах |
|
можно найти из |
(14-10): |
|
|
2^20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т9р+ 1
Рассмотрим дополнительные устройства, входящие в АГП-1, но прямо не участвующие в формировании закона регулирования.
Шестеренный маслонасос 17 (см. рис. 14-5) приводится во вра щение электродвигателем 16. На линии всасывания установлен фильтр 18. Клапан 15 поддерживает постоянным заданное давление масла на выходе из насоса. Манометр 19 контролирует давление пос ле клапана. Поток масла к первому каскаду усиления поступает через фильтр тонкой очистки 14. Давление масла в первом каскаде поддерживается постоянным посредством клапана 13.
Блокировка и переключение на ручное управление осуществля ются с помощью отсекающего золотника 21, установленного на пути масла между гидравлическим усилителем и исполнительным меха
низмом, и электромагнита |
6. |
|
|
|
Внешний вид АГП-1 дан на рис. 14-6. |
|
|
Основные |
технические |
характеристики |
АГП-1 |
Максимальный момент на валу (при дав |
|
лении масла 20 кгс/см2), |
кг-см |
. . |
115 |
Наименьшее время полного хода нена- |
|
груженного исполнительного |
меха |
|
низма |
(при |
давлении |
масла |
|
20 кгс/см2), |
сек . |
|
|
Не более 10 |
Угол поворота |
вала, |
град |
|
|
90 |
Основные |
технические характеристики |
АРК-1 |
Максимальное усилие |
(при давлении |
мас |
|
ла 8 кгс/см2), |
кгс |
. . . - . . |
. . |
1 200 |
Наименьшее время полного хода нена- |
|
груженного |
исполнительного |
меха |
|
низма при |
максимальном давлении |
|
масла, |
сек |
|
|
|
|
Не более 14 |
|
Ход поршня, |
мм |
|
|
|
60 |
|
Максимальное |
статическое |
давление |
ре |
|
|
гулируемой среды, |
кгс/см2 . . . . |
. 6 4 |
|
б) УСТРОЙСТВА С АВТОНОМНЫМ |
МАСЛОСНАБЖЕНИЕМ |
|
|
Исполнительные механизмы ПГК-1 и РКГП-1 |
с централизованным |
маслоснабжением |
управляются |
от блока |
преобразователей |
БП-1 |
(рис. 14-8). Сигнал |
с выхода электронного |
регулирующего |
блока |
БЭР-2к поступает на управляющие катушки 8 электромеханического
преобразователя. Якорь 7 преобразователя жестко соединен |
с иг |
лой 9 двухкаскадного |
гидравлического усилителя, аналогично |
при |
мененному в АГП-1. |
Золотник 6 отслеживает перемещение |
иглы |
и управляет потоком масла, поступающим к исполнительным меха низмам ПГК-1 (или РКГП - 1) .
Масло, подаваемое от источника централизованного маслоснаб-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жения под давлением |
Р П и т |
делится |
на |
два |
потока. |
Один из |
пото |
ков масла через дроссель / |
и фильтр |
тонкой |
очистки |
2 |
направляется |
в |
коллектор 12, давление |
в котором |
поддерживается |
постоянным |
с |
помощью клапана 4. Из коллектора |
12 масло через |
дополнительный |
фильтр 5 поступает к |
камерам Л и |
Б. Второй поток |
масла |
посту |
пает в коллектор 13, питающий второй каскад гидравлических уси лителей.
Отсекающий золотник / / и электромагнит 10 предназначены для переключения с автоматического на ручное управление и блокиров ки исполнительного механизма. Для контроля давления масла в кол лекторах 12 и 13 служат манометры 3 и 15. Все сливные линии вы ведены в бак 14, откуда масло поступает к маслобаку внешнего ис точника.
Блок БП-1 рассчитан на управление четырьмя исполнительными механизмами, с каждым из которых он связан двумя трубопровода ми. Внешний вид блока дан на рис. 14-9.
Перепад давления с выхода блока преобразователей БП-1 по ступает в полости кривошипного исполнительного механизма ПГК-1 и приводит в движение его поршень 16 (см. рис. 14-8). На валу 21 исполнительного механизма установлен кулачок 20, действующий на плунжер 19 датчика обратной связи. Поворотный шунтирующий зо
лотник 18 предназначен для перевода |
исполнительного механизма |
в режим ручного управления, а штурвал |
17 для перемещения испол |
нительного механизма вручную. |
|
Устройство РКГП-1 служит для регулирования расхода проте кающего через него газа или неагрессивной жидкости и в отличие от ПГК-1 имеет прямоходный исполнительный механизм и регули рующий клапац.
" |
'і' Слив |
к маслобаку |
\ |
|
• внешнего |
источника |
№ |
14-8. Схема блока преобразователей БП-1 с устройством ПГК-1.
Рис. 14-9. Внешний вид блока преобразователей БП-1.
/ — маслобак; 2 — плитка; 3— фильтр тонкой очистки; 4 — электромеханиче ский преобразователь с гидравлическим усилителем; 5 — штуцер для сое
динения с исполнительным механизмом; 6 — штуцер для соединения с ис точником маслоснабжения.
Основные технические характеристики устройств с централизованным маслоснабжением
Давление масла, кгс/см2 |
• . . |
12—25 |
Максимальный |
момент на валу устройства ПГК-1 (при дав |
|
лении масла 25 |
кгс/см2), кгс-м |
|
145 |
Угол поворота |
вала, |
град |
|
90 |
Максимальное усилие на поршне устройства РКГП-1 (при |
|
давлении |
масла |
25 кгс/см2), кгс |
|
3 600 |
Ход поршня, |
мм |
|
|
60 |
14-5. Э Л Е К Т Р О Н Н Ы Й |
Д И Ф Ф Е Р Е Н Ц И А Т О Р - Р А З М Н О Ж И Т Е Л Ь |
ЭДР-2к |
Электронный |
|
дифференциатор-размножитель |
ЭДР-2к предназначен |
для выработки сигнала, пропорционального скорости изменения или интеграла от изменения регулируемого параметра, а также для раз множения сигнала небаланса в виде нескольких пропорциональных сигналов. Он содержит измерительную схему ИС-2 (такую же, как в блоке БЭР-2к), электронный усилитель переменного тока с фазиро ванным выпрямителем и пассивный /?С-контур. Упрощенная принци пиальная схема ЭДР-2к дана на рис. 14-10. Сигналы щ, х\, х", от
датчиков |
переменного тока поступают на |
потенциометры |
Rl, |
R2, |
R3 |
и сравниваются с напряжением, снимаемым |
со сменного |
резисто |
ра R4. Резистор R4 включен в диагональ моста, плечами которого |
являются |
потенциометр |
R6, служащий |
для |
настройки |
условного |
нуля прибора, и вторичная обмотка трансформатора |
Tpl. |
Сигнал |
х" |
с выхода |
измерительной |
схемы подается |
на |
вход |
двухкаскадного |
усилителя переменного напряжения, собранного на лампе Л1. Уси литель охвачен отрицательной обратной связью, выполненной на кон денсаторе С4 и резисторах R13 и R10. С выхода усилителя напряже ния сигнал чепез разделительный конденсатор С5 поступает на вход
Рис. 14-10. Упрощенная принципиальная схема электронного диффе ренциатора-размножителя ЭДР-2к.
усилителя мощности, собранного на лампе Л2. Анодной нагрузкой лампы Л2 является первичная обмотка / трансформатора Тр2, шун
тированная |
конденсатором С8. Со |
вторичной обмотки VII |
транс |
форматора |
Тр2 снимается сигнал обратной связи, охватывающей |
оба |
усилителя. |
Вторичные обмотки IV, |
V и VI предназначены для |
раз |
множения |
сигнала небаланса и подключаются ко входам электрон |
ных регулирующих блоков БЭР-2к. Со вторичной обмотки III |
пода |
ется сигнал на вход фазированного |
выпрямителя, собранного |
на |
дио |
дах Д5 и Д6 и резисторах R21, R22 и R23. На выходе выпрямителя включены двухзвенный Г-образный #С-фильтр, состоящий из конден
саторов |
СИ |
и |
С12 и резисторов R19 и R20, и пассивный /?С-контур, |
состоящий |
из |
конденсатора СЮ |
и резистора R18, при помощи ко |
торого |
можно |
изменять постоянную |
времени |
дифференцирования |
и интегрирования. При работе в режиме |
дифференцирования выход |
ной сигнал |
снимается с резистора |
R18, |
в |
режиме |
интегрирования — |
с конденсатора |
СЮ. |
|
|
|
|
Передаточную функцию усилителя совместно с пассивным кон туром при работе в режиме дифференцирования согласно [Л. 30] можно представить в виде
^ а ( Р ) = х" |
(р) - |
У д |
( Р ) |
= |
|
|
^ і Р ^ д и Ф Р |
|
, (14-13)' |
Т*.ф |
Тп Р 3 (37-диф V |
+ |
Р 2 + (7-д.ф + |
Ти) Р + |
1 |
|
где ия |
— напряжение на выходе ЭДР-2к; й и = |
61 —коэффициент уси |
ления; |
р — коэффициент, |
изменяющийся в зависимости |
от типа |
дат |
чика |
(см. § 14-3); 7,диф = |
С 1 о ^ ] 8 — п о с т о я н н а я |
времени |
дифференциа |
тора |
(^?ig—величина введенной части сопротивления резистора |
R18); |
г ? 2 = 7 ' і і + ї , і і г І і ; Т\Ъ=ТП |
+ 2Т'п> |
Тп |
=0,03 |
сек; Т'п |
=0,3 |
сек- |
постоянные времени. |
|
|
|
|
|
|
Величина Г д И ф = 0 - і - 5 сек |
(с |
дополнительным |
конденсатором |
0—25 сек). |
|
|
|
|
|
|
Конструкция дифференциатора ЭДР-2к |
аналогична |
блоку |
БЭР-2к. |
|
|
|
|
|
|
14-6. 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
Впредыдущих параграфах были приведены передаточ ные функции устройств, из которых компонуются элект рогидравлические регуляторы. По этим передаточным функциям и скелетным схемам регулятора в различных режимах работы построены структурные схемы (рис. 14-11) и с их помощью определены передаточные функции (табл. 14-1) линейных моделей регулятора.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Структурные |
схемы и |
передаточные функции |
опре |
делены для |
регулятора с устройством АГП-1 |
или |
ПГК-1; |
чтобы |
перейти |
к описанию |
регулятора |
с |
устройством |
АРК-1 |
или |
РКГП-1, достаточно положить |
т = 0 . |
Диапа |
зон частот, |
приведенный |
в |
табл. 14-1, в |
пределах ко |
торого |
справедливы упрощенные передаточные |
функ |
ции, рассчитан из условий отличия их от полных пере даточных функций не более чем на 5° по фазе и 5% по модулю.
В электрогидравлических регуляторах завода «Теплоавтомат» имеют место следующие основные нелиней
ности, рассматриваемые ниже при расчете |
О Л Р : |
нечувствительность исполнительного |
механизма; |
насыщение |
электронных |
усилителей |
блоков БЭР-2к |
и ЭДР-2к; |
|
|
|
|
|
насыщение скоростной характеристики системы гид |
равлический |
усилитель — гидравлический |
исполнитель |
ный механизм; |
|
|
|
|
ограничение |
перемещения |
(концевые |
ограничители) |
исполнительного |
механизма |
(рис. 14-11). |
|
Рассмотрим |
особенности |
настройки, |
О Л Р и ОНР |
регулятора с устройствами АГП-1 или |
ПГК-1. |