Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

линию потенциального значения параметра спроектировать точку

Постоянная времени Т представляет собой коэффициент при производной в дифференциальном уравнении объекта- с самовыравниванием и характеризует инерционность объекта. Она пред­ ставляет собой время, в течение которого регулируемый параметр, начав изменяться от некоторого установившегося значения, достиг бы нового установившегося значения, если бы он изменялся с по­

* а

т. е. коэффициент передачи объекта регулирования, обладающего самовыравниванием, представляет собой отношение постоянной времени к постоянной емкости.

Т'а всегда больше Т и поэтому коэффициент самовыравнива­ ния всегда больше единицы, а коэффициент передачи объекта меньше единицы. Заметим, что для объектов без самовыравнива­ ния понятие постоянной времени Т неприменимо.

На рис. 32, в приведена кривая разгона одноемкостного аста­ тического объекта, на рис. 32, д —■двухъемкостного астатического объекта, а на рис. 32, г — двухили многоемкостных статических объектов. В последнем случае касательная проводится через точку перегиба кривой.

Запаздывание. Изменение регулируемого параметра в объектах начинается не сразу после появления возмущающего воздействия, т. е. с некоторым запаздыванием.

124

В одноемкостных объектах различают передаточное, или, иначе, транспортное запаздывание то, а в многоемкостных объектах, кроме того, еще переходное запаздывание тп.

Передаточным запаздыванием объекта регулирования называ­ ется запаздывание, зависящее от места расположения первичного преобразователя или отборного устройства измерительной части регулятора и представляющее собой промежуток времени, необхо­ димый для того, чтобы поток, параметр которого регулируется, прошел расстояние от регулирующего органа до места установки первичного преобразователя или отборного устройства чувстви­ тельного элемента регулятора.

Передаточное запаздывание с увеличением нагрузки объекта уменьшается, так как поток быстрее проходит расстояние от ре­ гулирующего органа до первичного преобразователя или отборного устройства и регулятор раньше реагирует на изменения регулируе­ мого параметра. Чем больше время передаточного запаздывания, тем труднее регулировать процесс.

Переходным запаздыванием объекта регулирования называется запаздывание, зависящее от тепловых, гидравлических и других сопротивлений между емкостями объекта. Величина переходного запаздывания почти не зависит от нагрузки объекта и возмущаю­ щего воздействия. Переходное запаздывание неблагоприятно ска­ зывается на ходе регулирования, поэтому стремятся к всемерному уменьшению его отрицательного влияния на процесс регулирова­ ния.

Сумма времени передаточного то и переходного тп запаздыва­

На рис. 32 на кривых разгона показан графический метод опре­ деления всех трех видов запаздываний.

При оценке динамических свойств объектов регулирования важ­ ным является не столько абсолютное значение запаздывания т3, сколько отношение запаздывания к постоянной времени, т3/7\

Чем больше отношение т3/Т, тем труднее обеспечить необходи­ мое качество регулирования параметра, тем сложнее будут при­ меняемый регулятор и процесс его настройки.

Взаимовлияние параметров. В сложных объектах с несколькими контролируемыми и регулируемыми параметрами регулирование усложняется взаимовлиянием параметров. Например, в варочном котле с естественной циркуляцией для варки сульфитной целлю­ лозы любое регулирующее воздействие приводит к изменению сразу нескольких параметров. Если, допустим, регулятор давления сдувочных газов начинает сдувку, то вследствие понижения дав­ ления расширяются пузырьки пара и несколько повышается уро­ вень варочной жидкости в котле, а также возрастает поступление греющего пара, что приводит к увеличению температуры содержи­ мого котла. При наличии регулирующего воздействия со стороны

125

регулятора температуры варки, выразившегося, например, в уве­ личении подачи греющего пара, возрастет давление в газовой фазе, что приведет к срабатыванию регулятора сдувок, а это от­ разится на работе регулятора температуры и т. д.

Взаимовлияние между контурами регулирования часто приво­ дит к необходимости усложнения регулирующих устройств введе­ нием всякого рода компенсаторов воздействий влияющих величин.

ГЛАВА 8. АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ ОБЩЕПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Классификация автоматических регуляторов. В зависимости от вида регулируемого параметра различают регуляторы темпера­ туры, уровня, давления, расхода и соотношения двух или более потоков и др.

По принципу действия различают регуляторы непрямого и пря­

комбинированные. В конечном счете, большинство регуляторов ис­ пользует электроэнергию как первоисточник энергии. Так, если регулятор пневматический, т. е. работающий на сжатом воздухе или на каком-либо другом газе, то компрессия воздуха достигается

вкомпрессоре, имеющем электропривод и использующем электро­ энергию. Если регулятор гидравлический, работающий на неагрес­ сивной жидкости под давлением, то жидкостный насос приводится

вдействие электродвигателем, т. е. используется электроэнергия.

Вэлектрических и комбинированных (электропневматических, электрогидравлических и др.) регуляторах также используется

электроэнергия.

Основными преимуществами п н е в м а т и ч е с к и х р е г у л я ­ т о р о в являются: надежность и простота обслуживания; в 5 раз меньшая по сравнению с электрическими регуляторами нечувстви­ тельность; пожаро- и взрывобезопасность; хорошая ремонтопри­ годность. Недостатками являются: сравнительно высокий удель­ ный расход электроэнергии; необходимость тщательной очистки и осушки воздуха; сжимаемость воздуха и ограниченность расстоя­ ния между регулятором и исполнительным механизмом.

К преимуществам г и д р а в л и ч е с к и х р е г у л я т о р о в отно­ сятся: надежность и простота обслуживания; широкий диапазон выходной мощности; пожаро- и взрывобезопасность (при специ­ альных силиконовых маслах); относительно невысокий расход электроэнергии. К недостаткам этих регуляторов относятся: гро­ моздкость; худшая по сравнению с пневматическими регуляторами ремонтопригодность; возможность загрязнения помещения и про­ дукции маслом в случае негерметичности соединительных трубок; возможность ухудшения динамических характеристик регулятора при наличии воздуха (газов) в масле, находящемся в соедини­ тельных трубках; необходимость систематического наблюдения

126

за герметичностью соединительных трубок и отсутствием в них воздуха; необходимость прокладывания двухтрубных коммуни­ каций.

К преимуществам э л е к т р и ч е с к и х р е г у л я т о р о в отно­ сятся: универсальность; быстродействие; отсутствие преобразовате­ лей (компрессоров, насосов), что упрощает их использование и об­ служивание. Недостатками этих регуляторов являются: пожаро- и взрывоопасность; недостаточная надежность, особенно электроконтактных регуляторов, в условиях влажной и загрязненной пылью и парами агрессивных жидкостей окружающей среды; боль­ шая нечувствительность, в 5 раз превышающая нечувствительность пневматических регуляторов, что вызывает возрастание запазды­ вания срабатывания регулятора.

К преимуществам к о м б и н и р о в а н н ы х р е г у л я т о р о в относятся: сочетание электрического метода измерения с пневмати­ ческой или гидравлической системой управления; быстродействие со стороны измерительной части; унификация. Недостатками этих регуляторов являются: сравнительно высокий удельный расход электроэнергии; сложность конструкции и другие недостатки, при­ сущие пневматическим и гидравлическим регуляторам.

В целлюлозно-бумажной промышленности в основном приме­ няются пневматические регуляторы, в меньшей степени — электри­ ческие и еще меньше — гидравлические. Комбинированные регу­ ляторы применяются при регулировании композиции бумажной массы и в некоторых других случаях.

По динамическим свойствам различают регуляторы непрерыв­

времени постоянная функциональная связь между воспринимаю­ щим и управляющим элементами.

работает прерывисто, скачками, “перемещая регулирующий орган из одного фиксированного положения в другое.

В регуляторах и м п у л ь с н о г о д е й с т в и я выходная вели­ чина регулятора представляет собой ряд последовательных им­ пульсов, отличающихся своей амплитудой и длительностью, что за­ висит от входных величин.

Регуляторы н е п р е р ы в н о г о д е й с т в и я по закону регули­ рования (по характеристике регулирующего воздействия) подраз­ деляются на следующие типы:

1. Пропорциональные регуляторы, или, сокращенно, П-регуля- торы. Эти регуляторы иногда называют статическими или регуля­ торами с жесткой обратной связью, если она в них имеется, так как П-регуляторы могут и не иметь механизма обратной связи.

2. Интегральные регуляторы, или, сокращенно, И-регуляторы. Эти регуляторы иногда называют астатическими или регуляторами без механизма обратной связи.

127