§7. Класифікація автоматичних регуляторів

Автоматичний регулятор виконує завдання, яке визначається задаючим елементом (важіль, педаль, колесо, заслінка). Завдяки дії задаючого і чутливого елементу регулятор виробляє регулюючу дію, яка через виконавчий елемент і регулюючий орган діє на об’єкт регулювання. При роботі системи регулювання чутливий механізм постійно виконує вимірювання регулюючої величина, а регулятор може діяти на виконавчий механізм постійно або мати перервний характер дій. В залежно від характеру регулюючої дії на об’єкт регулювання або залежно від конструкції регулятора вони поділяються на регулятори прямої і непрямої дії.

7.1. Регулятор прямої і непрямої дії

У регуляторах прямої дії перестановка регулюючого органу об’єкту регулювання виконується за рахунок енергії чутливого механізму.

На рис.3 показано регулятор прямої дії, який служить для підтримки постійної швидкості обертання ротора турбіни.

Рис.3. Регулятор прямої дії:

1 – ротор турбіни; 2 – регулюючий орган (клапан); 3, 10 – впускний і випускний патрубки; 4 – двуплечий важіль; 5 – відцентровий чутливий механізм; 6 – муфта регулятора; 7, 9, 11 – вали регулятора та ротора турбіни; 8 – конічна зубчата передача.

При відхиленні кутової швидкості ω вала машини 11 від заданого значення міняється також відцентрова сила Р_ц тягарців відцентрового чутливого механізму 5, яка передається на муфту регулятора 6.Муфта через двуплечий важіль 4 змінює положення регулюючого органу клапану 2. В приведеному прикладі (рис.3) відцентровий чутливий механізм 5 безпосередньо управляє регулюючим органом 2 машини. Такі схеми регуляторів застосовують на машинах малої потужності. На машинах середньої і великої потужності використовують регулятори непрямої дії.

7.2. Принципові та структурні схеми системи автоматичного регулювання

Принципова схема відцентрового регулятора прямої дії, який управляє пуском пару в турбіну показано на рис.4. Регулятор прямої дії працює так.

Муфта регулятора 3, яка приводиться в рух від вала турбіни через вал регулятора 2 з’єднана в точці А з важелем АВ, який коливається на опорній точці С. На кінці важеля АВ в точці В підвішений клапан 8, який управляє подачею пару в турбіну.

Відцентровий регулятор 4 розрахований так, що його муфта 3 проходить повний хід z, якого достатньо щоб клапан 8 перемістився на величну ∆h – від повного відкриття h₁ до положення h₂, яке відповідає холостому ходу турбіни. При цьому оберти вала турбіни змінюються від n₁ до n₂. Зміна обертів від n₁ до n₂ при яких потужність N змінюється від 0 до N_max повинна бути обмежена упором.

Відношення різниці обертів n₂ - n₁ до середнього значення числа обертів n_ср, виражена в долях називається ступінню нерівномірності δ, або нерівномірності регулятора.

, (1)

, (2)

Найбільш практичний спосіб визначення нерівномірності регулятора є різниця обертів n₂ - n₁ до номінальної швидкості обертання n_ном при цьому:

, (3)

В сучасних парових машинах нерівномірність регулювання швидкості знаходиться в межах δ= 3,5 – 6% при розрахунках δ вибирається в межах 4,5 – 5,5%.

Рис.4 Схема прямого регулювання:

а) – принципова схема регулятора; б) – залежність h=f(n);

1 – корпус регулюючого органу; 2 – вал приводу регулятора; 3 – муфта; 4 - регулятор; 5 – тягарці відцентрового механізму; 6 – опора; 7 – вал регулюючого органу (клапана).