Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
64
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
29.76 Mб
Скачать

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

 

 

 

 

472

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

473

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.

476

"

'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

478

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 )

479

=

 

 

^ 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

(^?igвеличина введенной части сопротивления резистора

R18);

г ? 2 = 7 ' і і + ї , і і г І і ; Т\Ъ=ТП

+ 'п>

Тп

=0,03

сек; Т'п

=0,3

сек-

постоянные времени.

 

 

 

 

 

 

Величина Г д И ф = 0 - і - 5 сек

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.

480

 

1*

к5

4&УЇ

е-~Р

У

Тгр+І

Ър+1

 

Ти.нР

 

 

 

J T

4

 

а,

 

X

Г)

kftflTdmpp

 

 

 

 

 

 

 

 

Tau0Ttrf3^3TgulpT,,-tfjj)p\(Tgutp+Tt3)p+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ив

 

А/

 

 

ML

из

х 5

 

 

 

ТцмР

 

 

T&E+L

 

*1

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

ТГдр2+Тр+7

Рис. 14-11. Структурные схемы регулятора.

 

 

 

о — И-режим;

 

б — П-режим; « — ПИД-режим (или ПИ-режим при отсутствии цепи дифференцирования, т.е. при С/ д =0).

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ