Описание системы автоматического регулирования расхода воды в трубопроводе.
Объектом регулирования (рис.6), является трубопровод. Датчик АСР расхода воды (ротаметр типа РЭД), соединённый с измерительной частью вторичного прибора типа КСД-3, вырабатывает сигнал, пропорциональный текущему значению регулируемого параметра Х. Заданное значение регулируемой величины ХЗАД устанавливается ручкой «установка задания», расположенной на лицевой стороне вторичного прибора типа КСД-3.
В суммирующем элементе
СЭ происходит сравнение заданного и
текущего параметра, в пневматическом
реле регулятора сигнал рассогласования
подвергается усилию. Регулирующее
воздействие регулятора поступает на
исполнительный механизм ИМ, который
регулирующим органом РО (шток с золотником)
воздействует на подачу воды в трубопроводе.
На рис.7 представлена структурная схема АСР расхода воды в трубопроводе.
Пневматические изодромные регулирующие устройства встраиваются в измерительные приборы комплекса КСЗ (КСПЗ, КСДЗ и др.) и конструктивно связываются с чувствительными элементами этих приборов.
В настоящей лабораторной работе пневматический изодромный регулятор встроен в электронный дифференциально-трансформаторный прибор типа КСД-3. Регулятор отрабатывает пропорционально-интегральный закон регулирования. Регулятор (рис.8) включает в себя регулирующий юлок БР-2-1, интегральный блок БИ-2-П, пневматическое реле-Ш.
Регулирующий блок служит для восприятия рассогласования между текущим и заданным значением параметра, преобразуя его (совместно с реле Ш) в выходной сигнал давления сжатого воздуха. Интегральный блок, предназначенный для отработки интегральной составляющей управлявшего пневматического сигнала, состоит из цепочки RC и выключающего реле. Пневматическое реле служит для усиления мощности пневматического управляющего сигнала.
Текущее значение расхода воды регистрируется пером 2 следующим образом: при включении реверсивного двигателя РД и шестерня Ш1 находящаяся на валу реверсивного двигателя. Через редуктор вращения двигателя передаётся зубчатому сектору ЗС, который находится на оси 01 пера 2. На оси 01 закреплён также рычаг Р1, который посредством рычажной системы и коромысла 4 соединён с тягой Т.
Заданное значение параметра устанавливается вручную. При изменении положения ручки « Установка задания» вращаются сидящая на одной оси с ней шестерня Ш3, сцеплённая с ней шестерня Ш2 и трубку, соединенная с сектором I С, закреплённым на оси 04 . Рычаг Р2, закреплённый на оси 04 , перемещает через шарнир 02 коромысло 4 и указатель задания 3.
Соединение суммирующего коромысла 4 с механизмами записывающего пера 2 и указатель задания 3 выполнено так, что перемещение пера 2 вызывает перемещение правого конца коромысла 4 и тяги Т, что в свою очередь вызывает перемещение левого конца коромысла 4 и тяги Т, при этом коромысло 4 не передаёт движения механизму пера 2.
Если положение пера и указатель задания совпадают, то тяга Т остаётся неподвижной, на вход регулирующего блока сигнал не поступает. Заслонка 27 остаётся в неизменном положении.
Регулятор может работать как пропорциональный или пропорционально-интегральный в зависимости от того, закрыта или открыта линия.
Рассмотрим работу пневматического регулятора в пропорциональном режиме (дроссель 20 закрыт). Отклонение положения пера от указателя задания изменяет снижение среднеё точки коромысла 4. Что вызывает перемещение тяги Т, и через рычаг Р3 и ось О4 угловой рычаг 32 поворачивается.
Штифт 33 отходит от заслонки 27 (при вращении рычага 32 по часовой стрелке), и под действием пружины 31 заслонка приближается к соплу 26. В результате повышения давления в камер В пневматического реле Ш.
Воздух для питания регулятора, предварительно очищенный фильтром, давлением, сниженным редуктором до 0,14 МПа, подводится к выпускному клапану 22 пневматического реле. Пройдя клапан 22, воздух попадает на выход и в камеру А, а также через дроссель 21 в камеру В системы сопла 26.
При повышении давления в камере В нарушается равновесие сил, действующих на мембраны. Верхняя мембрана 24 закрывает шариковый клапан 25 сброса воздуха в атмосферу, а нижняя мембрана 23 открывает впускной клапан 22. Это способствует быстрому подъёму давления в выходной лини и в верхней камере А до тех пор, пока не восстановится равновесие сил на мембранах. Таким образом, на выходе и в камере А устанавливается давление, соответствующее давлению в камере В. С выхода пневмореле давление передаётся в сильфон отрицательной обратной связи 12, в результате чего перегородка 13 перемещается влево, в перегородку впрессован штифт 2, который скользя вдоль рабочей поверхности рычага 10, позволяет поворачиваться ему под действием пружины 7. Шкала 5 проградуирована от 0 до 250% предела пропорциональности регулятора.
При повороте рычага 10 штифт В отходит от рабочей поверхности который под действием пружины 9 поворачивается по часовой стрелке и перемещает угловой рычаг 32 против часовой стрелки. Штифт 33 приближается к заслонке 27 и отводит ее от сопла на некоторое расстояние, соответствующее имеющемуся в данный момент давлению на выходе.
Регулятор в этом случае работает с жёсткой обратной отрицательной связью и отрабатывает пропорциональный закон регулирования (2 регулятор):
Коэффициент Кр зависит от передаточного отношения рычажной системы. 10-34-32 и от отношения эффективной площади сильфонов к суммарной жесткости упругих элементов сильфонного блока. Передаточное отношение рычажной системы можно изменить поворотом рычага 6 (в конической цапфе) вокруг оси, проходящей через штифты 11 и 8. На основании рычага 6 и плату нанесены риски, совмещение которых соответствует установке рычага на значение предела пропорциональности 100%.
Предварительно настраивается сносность штифтов 11 и 8 путём поворота плат на небольшой угол специальным винтом и эксцентриком. На контрольной точке штифты 11 и 8 и коническая цапфа сносны и поэтому перемещение рычага 6 не вызовет смещения рычага 34.
Мы рассмотрели «прямую» работу регулятора увеличения расхода воды в трубопроводе вызывает увеличение расхода воды в трубопроводе вызывает увеличение давления на выходе регулятора. При «обратной» работе регулятора переставляют тягу 30 с рычага 29 на рычаг 38, в результате чего угловой рычаг 32 будет при увеличении параметра перемещаться в противоположном направлении.
Работа регулятора в пропорционально-интегральном режиме (ПИ-регулятор). При полностью открытом дросселе 20 (отметка 0,1) давление с выхода пневмореле будет поступать в оба сильфона 12 и 14 одинаково, и отрицательная обратная связь полностью снимется, и регулятор будет работать в режиме, близком к релейному. При ПИ-алгоритме управления ввиду наличия RC цепочки (дроссель 20 и пневмоёмкость 19) и при изменении давления на выходе реле Ш давление в сильфоне положительной обратной связи 14 изменяется со скоростью, которая определяется величиной закрытия дросселя 20 и свободным объёмом линии положительной обратной связи.
В этом случае с выхода пневмореле давление сжатого воздуха подаётся в сильфон отрицательной обратной связи 12 и через открытое пружиной сопло 18-в камеру А выключающего реле 15. Проходя через дроссель 20 и пневмоёмкость 19, сигнал поступает в сильфон 14 положительной связи. Дроссель 20 проградуирован в единицах времени изодрома.
Таким образом, открытие дросселя 20 дополнительно вводится в действие положительная гибкая обратная связь, и регулятор отрабатывает ПИ-закон регулирования:
Вывод: в ходе лабораторной работы мы ознакомились с АСР расхода вода в трубопроводе, принципом действия и устройством пневматического изодромного регулирующего устройства, провести анализ качества АСР по осциллограммам.
ЛР-02068108-260302-20-2011
Лист
Лист
Изм
№ документа
Подпись
Дата
