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

трическими исполнительными механизмами. Для управ­ ления последними служат специальный магнитный ре­ версивный контактор СКР-0-66 и блок изодромной обратной связи БИОС-М.

Датчики устанавливаются вблизи точки измерения регулируемой величины, усилители — на лицевой панели

Редукционный

клапан

Гидравлические і исполнитель - \ные механизмы

Датчики Транзисторные усилители

блок

изодромной

обратной

связи

Рис. 16-1. Схема взаимодействия между устройствами.

щита, гидравлические исполнительные механизмы— вблизи регулирующего органа.

512

Преимуществами электрогидравлических регуляторов системы «Кристалл» является простота обслуживания, дешевизна, отсутствие необходимости в специальных уст­ ройствах гидравлического питания благодаря использо­ ванию в качестве рабочей жидкости обычной водопровод­ ной воды, весьма широкий диапазон изменения парамет­ ров настройки, отсутствие электрических контактов.

Недостатками электрогидравлических регуляторов си­ стемы «Кристалл», связанными с применением воды в ка­ честве рабочей жидкости, является невозможность рабо­ ты при отрицательных температурах и сложность борьбы с коррозией.

Область применения регуляторов системы «Кри­ сталл»— отопительные и энергетические котельные малой и средней мощности, а также другие промышленные объ­ екты, где имеется водопроводная вода под давлением. Для этих объектов характерны сравнительно невысокие требования к точности реализации закона регулирования, близость датчиков и исполнительных механизмов к щиту управления, а также отсутствие специальной службы КИП и автоматики.

В режиме постоянной скорости регулирующего воздейст­ вия (рис. 16-2, а) регулятор работает следующим обра­ зом. На измерительную схему ИС поступают сигналы от датчиков Х\ и задатчика х3. Небаланс этих сигналов х усиливается полупроводниковым усилителем ПУ с фазочувствительным выходным каскадом. Сигнал (У3 с выхода усилителя поступает на обмотки одного из двух электро­ магнитов ЭМ, играющих роль электромеханических пре­ образователей с релейной характеристикой. Сердечники электромагнитов соединены с гидравлическими клапана­ ми ГК, образуя трехпозиционное электрогидравлическое реле. При равенстве сигнала Х\ на входе в регулятор сиг­ налу задания х3 катушки электромагнитов ЭМ обесточе­ ны, клапаны ГК. закрывают слив и исполнительный ме­ ханизм ГИМ неподвижен.

При отклонении регулируемой величины от заданного значения на одной из обмоток электромагнита ЭМ появ­ ляется напряжение, сердечник соответствующего электро­ магнита и связанный с ним клапан перемещаются в край-

513

нее положение и исполнительный механизм приходит в движение с постоянной скоростью.

Пропорциональный режим осуществляется с помощью электрического датчика обратной связи ДОС, плунжер которого соединен с валом исполнительного механизма ГИМ (рис. 16-2,6). Жесткая обратная связь по положе-

ПУ, электромагниты ЭМ, клапаны ГК и исполнительный механизм ГИМ, обеспечивая тем.самым пропорциональ­ ность угла поворота у исполнительного механизма вели­ чине входного сигнала х\.

Пропорционально-интегральный режим (рис. 16-2, в) осуществляется с помощью пневматического корректиру­ ющего устройства ПКУ, соединенного с валом исполни­ тельного механизма. Перепад давлений на выходе этого

ционален скорости движения исполнительного механизма ГИМ. Этот перепад с помощью датчика ДОС преобразу­ ется в электрический сигнал обратной связи хох. Обрат-

514

пая связь охватывает те же элементы структурной схе­ мы, что и в П-регуляторе.

Ниже будут рассмотрены полупроводниковые усилите­ ли и гидравлические исполнительные механизмы. Описа­ ние и характеристики датчиков с дифференциальнотрансформаторными преобразователями приведены в § 4-2.

16-3. Т Р А Н З И С Т О Р Н Ы Е УСИЛИТЕЛИ УТ И УТ-ТС

Усилители предназначены для суммирования и усиления сигналов датчиков, задатчика и обратной связи. Усилитель транзисторный УТ суммирует сигналы от трех датчиков с дифференциально-трансфор­ маторными преобразователями, усилитель УТ-ТС — от одного такого датчика и двух термометров сопротивления.

ТрЗ Тр2-

Рис. 16-3. Упрощенная принципиальная схема усилителя УТ.

Упрощенная принципиальная схема устройства УТ дана на рис. 16-3. Сигналы от датчиков с дифференциально-трансформатор­

515

зона действия задатчика. Для получения минимального фазового небаланса на выходе измерительной схемы первичные обмотки датчи­

ля, состоящего из демодулятора, фильтра, модулятора, предвари­ тельного и выходного каскада.

Демодулятор, фильтр и модулятор служат для предотвращения усилителя от насыщения реактивным небалансом и небалансом по

и модулируется. Модулятор собран на транзисторе Т2 также по схе­ ме инверсного включения и управляется от специальной обмотки трансформатора Тр2. Демодулятор и модулятор работают в режиме ключа.

Сигнал с выхода модулятора усиливается двухкаскадным уси­ лителем, выполненным на транзисторах ТЗ и Т4. Оба триода вклю­ чены по схеме с общим эмиттером. Коэффициент усиления усилителя (зона нечувствительности регулятора) настраивается в первом кас­ каде потенциометром R4.

Связь между вторым и выходным фазочувствительным каскадом, собранным на транзисторах Т5 и Т6, осуществляется с помощью

Us(p)

где k2 — коэффициент усиления усилителя.

Усилитель УТ-ТС отличается от усилителя УТ только измери­ тельной схемой. В последней имеются мосты, к которым подключе­ ны термометры сопротивления.

516

обесточены, то клапаны 3 и 4 под действием давления воды и веса подвижной системы находятся в крайнем нижнем положении, закры­ вая слив. При этом в обе полости цилиндра 5 поступает водопро­ водная вода под давлением, устанавливаемым редукционным кла­ паном. Д л я стабилизации положения поршня при наличии односто­ ронней нагрузки со стороны регулирующего органа полости исполни­ тельного механизма при нижнем положении клапанов разобщаются между собой с помощью обратных клапанов.

Если напряжение С/З на катушке / достигает напряжения сра­ батывания Ь, то втягивается сердечник электромагнита и клапан 3 перемещается из нижнего в крайнее верхнее положение. Подвод во­

вверх. Поступательное перемещение поршня 6 и штока 7 с помощью

517

кривошипной передачи 8 преобразуется во вращательное перемеще­ ние вала 9 и рычага, насаженного на валу и соединенного с регули­ рующим органом. Статическая характеристика системы электрогид­ равлическое реле — исполнительный механизм дана на рис. 16-6.

Рис. 16-5. Схема гидравлического исполнительного механизма ГИМ-1И.

град/сек

Л

Рис. 16-6. Статическая характеристика системы электрогидрав­ лическое реле — исполнительный механизм.

Перемещение вала 9 (см. рис. 16-5) передается на задающие сильфоны 10 и 15: один из них сжимается, другой растягивается. Объем газа в сжимаемом сильфоне уменьшается, давление в нем

518

де устройства обратной связи пропорционален положению исполни­ тельного механизма. Регулятор при этом работает в П-режиме. При открытом дросселе после перемещения вала 9 давления в верхнем и нижнем сильфонах постепенно выравниваются за счет перетока воздуха через дроссель 12. Время выравнивания давления, т. е. вре­ мя возвращения плунжера 13 в среднее положение, зависит от сте­ пени открытия дросселя 12.

Допустим, что расходная характеристика дросселя линейна и что изменение объема сильфона значительно меньше его первоначаль­ ного объема. Тогда можно показать, что передаточная функция ли­

где k4 — коэффициент усиления.

Модификация исполнительного механизма ГИМ не имеет обрат­ ной связи, ГИМ-Д2И содержит пневматическое устройство обратной

расход воды — 80—120 л/ч.

519

В комплекте с гидравлическими исполнительными механизмами применяется редукционный клапан РК-2, который поддерживает давление питания постоянным с точностью 0,2 кгс/см2. Диапазон настройки клапана 1—2 кгс/см2, давление источника воды 2,5— 4 кгс/см2.

Как указывалось в § 16-1, в системе «Кристалл» могут исполь­ зоваться и электрические исполнительные механизмы (исполнитель­ ные двигатели с редукторами типа Р М ) . Они управляются от уси­ лителей УТ или УТ-ТС через магнитный контактор, аналогичный контактору МКР-0-58 (см. § 4-9). Сигнал с выхода электрического исполнительного механизма поступает на вход блока изодромной обратной связи БИОС-М.

По своей конструкции и техническим характеристикам этот блок аналогичен устройству обратной связи в гидравлических исполни­ тельных механизмах.

16-5. 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 Н А С Т Р О Й К И РЕГУЛЯТОРОВ

Существенной особенностью регулятора по сравнению с рассмотренными выше иными электрогидравлическими регуляторами является наличие нелинейного элемента —

Рис. 16-7. Примерные градуировочные характеристики регулятора.

а — рукоятка Чувствительность для настройки коэффициента пропорционально­ сти ftp; б —рукоятка Нечувствительность ( Д м и н — минимальная зона нечувст­ вительности регулятора).

трехпозиционного реле, охваченного обратной связью. Динамические свойства регуляторов с таким нелинейным элементом рассматривались в § 3-2. Согласно соотноше­ ниям (3-7), (16-1), (16-2) и (16-5) амплитудно- и фазо­ частотная характеристики П-регулятора в скользящем ре­ жиме имеют вид:

520

где

(16-6)

— коэффициент пропорциональности регулятора; А —ам­ плитуда сигнала на входе в регулятор.

Амплитудно- и фазо-частотные характеристики бал­ ластного звена ПИ-регулятора в скользящем режиме оп­ ределяются по соотношениям (1-19) и (1-20), где соглас­ но (3-14)

Коэффициент пропорциональности регулятора kp оп­ ределяется положением рукоятки Чувствительность в усилителе УТ или УТ-ТС по каналу от датчика обратной связи (т. е. величиной коэффициента усиления k\). При­ мерная градуировочная характеристика этой рукоятки дана на рис. 16-7, а. Величина зоны нечувствительности регулятора А настраивается изменением коэффициента усиления k% полупроводникового усилителя (рукоятка Нечувствительность). Примерная градуировочная харак­ теристика этой рукоятки приведена на рис. 16-7,6. Посто­ янная времени интегрирования Г и определяется положе­ нием дросселя пневматического устройства обратной связи.

33—681