Файл: Шински Ф. Системы автоматического регулирования химико-технологических процессов.pdf

параметры настройки регулятора должны быть определены в зави­ симости от коэффициентов передачи остальных элементов контура.

До сих пор мы рассматривали лишь динамический коэффициент передачи объекта. Но ведь и любой другой элемент системы, выход­

на вход датчика подается отклонение параметра, а после него возни­ кает выходной сигнал, пропорциональный этому отклонению. На вход клапана подается командный сигнал, а его выходом является изменение расхода.

Каждый из указанных элементов влияет на изменение величины сигнала, проходящего через него. При нахождении безразмерного коэффициента передачи контура регулирования должны быть учтены коэффициенты передачи всех его элементов.

Коэффициент передачи датчика. При регулировании уровня жидкости по схеме, приведенной на рис. 1-14, значение параметра h определялось по количеству жидкости в резервуаре, а постоянная времени резервуара — по его емкости V и номинальной пропускной способности F. При оснащении установки контрольно-измеритель­ ными приборами не обязательно иметь датчик з'ровня жидкости, диапазон измерения которого соответствовал бы изменению уровня жидкости во всем объеме резервуара. Можно применить датчик с меньшим диапазоном измерения, соответствующим только той части объема жидкости в резервуаре, в пределах которой изменяется уровень при его регулировании и объем резервуара можно сократить до величины, соответствующей диапазону измерения датчика.

Сокращение диапазона измерения датчика подобно уменьшению диапазона пропорциональности регулятора. При определении послед­ него необходимо учитывать диапазон измерения датчика — для достижения заданной степени демпфирования и получения соответ­ ствующего коэффициента передачи контура регулирования.

его выходного сигнала к входному и является размерной величиной. Числитель в уравнении (Л,5) выражает изменение выходного сигнала датчика в процентах, соответствующее изменению входного сигнала в пределах всей его шкалы. Если шкала датчика уровня

контура умножить на GT.

56

Коэффициент передачи GT может быть переменной величиной, если, например, характеристика датчика нелинейна. Изменение коэффициента передачи датчика хотя бы в полтора раза существенно' влияет на работу контура регулирования.

Наиболее распространенным примером датчика с нелинейной характеристикой может служить дифмаиометр, используемый при

и является дополнительным безразмерным множителем, учитыва­ ющим нелинейность характеристики дифмаиометрического датчика. Коэффициент же передачи этого датчика находится по равенству;

Следовательно, коэффициент передачи дифмаиометрического датчика прямо пропорционален относительному расходу жидкости /.

В качестве примера рассмотрим дифманометрический расходомер

Таким образом, при нелинейной характеристике датчика контур регулирования будет по-разному работать при различных, расходах жидкости. Если диапазон пропорциональности регулятора настроитьиа требуемое демпфирование колебаний контура при 50% -ном

57

расходе жидкости, то при 100%-ном расходе колебания в контуре

.регулирования будут затухать медленно, а при расходе, близком к нулю, система будет плохо реагировать на возмущения. Это может быть легко устранено введением в конструкцию датчика устройства

.для извлечения квадратного корня, которое линеаризует зависимость выходного сигнала датчика от расхода жидкости.

Коэффициент передачи клапана. Напомним, что при регулиро­ вании уровня жидкости в соответствии со схемой, приведенной на рнс. 1-14, постоянная времени резервуара определялась по максимальлому расчетному расходу жидкости F, пропускаемому регулиру­ ющим клапаном. Таким образом, постоянная времени и, следовательно, диапазон пропорциональности регулятора зависят от размера кла­ пана. Если прпмепить клапан, размеры которого позволили бы пропустить количество жидкости, превышающее F, то он исполь­ зовался бы только частично, так как перемещение штока клапана было бы меньше 100%. При применении такого клапана следует расширить диапазон пропорциональности регулятора.

Коэффициент передачи клапана определяют как отношение приращения расхода жидкости через клапан к перемещению штока клапана в ?6. Для клапана с линейной характеристикой коэффи­ циент передачи может быть найден как отношение максимального расчетного расхода жидкости к полному ходу штока клапана:

часто используют клапан, называемый «равнопроцентпым» *. У кла­ панов с логарифмической характеристикой относительное пере­ мещение штока вызывает пропорциональное изменение расхода жидкости при любом положении штока (рис. П-6). Математически -это можно записать следующим образом:

(П,10)

где т — относительное перемещение штока клапана; К — постоян­ ный коэффициент.

* «Равнопроцептпые» клапаны в отечественной литературе называют клапапамп с логарифмической характеристикой. Это название п будет исполь­ зовано далее. •— Примеч. ред.

58

Если для клапана с логарифмической характеристикой К = 4, то тогда безразмерный множитель коэффициента передачи, учитываю­

Подставляя это значение в уравнение (11,9), получим выражение-

Клапаны с логарифмической характеристикой обладают харак­ терной особенностью: изменение размера клапана не влияет на

1,0,

коэффициент передачи данного контура регулирования. Относитель­ ный расход жидкости /, умноженный на максимальный расход ее через клапан, равен действительному расходу жидкости через клапан. Следовательно, коэффициент передачи клапапа является функцией действительного расхода жидкости и не зависит от раз­ меров клапана. Это одна из причин, обусловивших широкое исполь­ зование клапанов с логарифмической характеристикой.

Иногда характеристику рассматриваемого клапапа представляют прямой линией в полулогарифмических координатах. Интегрирова­ ние уравнения коэффициента передачи клапана (11,11) приводит к выражению":

указать на быстродействующие тарельчатые клапаны и дроссельные заслонки. Как правило, эти устройства имеют нелинейные характе­ ристики (рис. I I - 7 ) , которые заранее не рассчитываются.

Влияние перепада давления в трубопроводе на расход жидкости.

Клапан с логарифмической характеристикой специально разработан

59