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

где /(per — коэффициент передачи регулятора (коэффициент про­ порциональности), величина, обратная пределу пропор­ циональности брег;

Лір — давление сжатого воздуха, поступающее на вход регу­ лирующего устройства по каналу связи от измеритель­ ного преобразователя;

Р3— давление воздуха от задатчика; Рн— давление воздуха согласно настройке (уровень регули­

рования).

Выходное давление сумматора V поступает в камеру Гуі уси­ лителя мощности VI, где усиливается и через сопло Сг выключаю­ щего реле VII направляется в канал связи исполнительного уст­ ройства. Настройка предела пропорциональности осуществляется регулируемым дросселем III.

Рис. 52. Принципиальная схема регулирующего устройства пропорциональ­ ного пневматического регулятора

Диапазоны настройки предела пропорциональности 5—100, 10—300, 40—500, 100—1000, 150—1500, 500—3000%. Основная до­ пускаемая погрешность при температуре 20 + 2° С от диапазона вы­ ходного давления составляет ±1% . Максимальный расход воздуха на регулятор в установившемся режиме равен 8 нл/мин.

Р е г у л и р у ю щ е е у с т р о й с т в о п р о п о р ц и о н а л ь н о - и н т е г р а л ь н о г о р е г у л я т о р а (рис. 53) состоит из трех пя­ тимембранных сумматоров, усилителя мощности, задатчика, вы­ ключающего реле, нескольких регулируемых и постоянных дрос­ селей и емкости.

В регуляторе разность сил от воздействия на мембраны давле­ ний воздуха, пропорциональных заданию и регулируемой величине, уравновешивается силами, создаваемыми давлениями на мембраны отрицательной и положительной обратной связи.

При наличии рассогласования между сигналами вводятся про­ порциональная и интегральная составляющие в общее регули­ рующее воздействие регулятора. Пропорциональная составляющая

а (регулируемый дроссель) и у (нерегулируемый дроссель), то дав­ ление в камере Бу в момент равновесия выразится уравнением

его значение из выражения (78). В результате получим уравнение, выражающее зависимость выходного сигнала (регулирующего воз­ действия) от сигнала рассогласования:

где Арег— коэффициент передачи пропорциональной составляющей регулятора, настройка размера которого производится изменением проводимости d регулируемого дросселя элемента I V настройки предела пропорциональности.

При закрытом дросселе коэффициент передачи АРег имеет ми­ нимальное значение, т. е. АРег->-0, а предел пропорциональности

( бper= —77— 100% )->оо. Если же дроссель полностью открыт, то

'Аper >

коэффициент передачи АРег принимает максимальное значение, т. е. Арег—>- оо, а предел пропорциональности

Время интегрирования настраивается регулируемым дросселем //. Когда дроссель I I закрыт, то воздействие интегрального звена прекращается и регулятор превращается в пропорциональный. Ми­ нимальное время интегрирования соответствует полному открытию

лирующего устройства от исполнительного устройства при пере­ ходе на неавтоматическое (ручное) управление. Для этого посред­ ством переключателя давления питание подводится в камеру Луц, в результате чего закрывается сопло Сіѵп и открывается сопло

165

СгѴІІ, соединяющее выходной канал регулятора с камерами Д щ ,

Д у и В і . Таким образом, в камерах положительной обратной связи при ручном управлении процессом сохраняется такое же давление, как и над мембраной исполнительного устройства, что обеспечи­ вает в последующем плавный переход на автоматическое регули­ рование.

Для гашения автоколебаний, возникающих в системе, вводятся две (положительная в камеру B y и отрицательная в камеру Г у ) обратные связи, взаимно исключающиеся в статике. Автоколеба­ ния, возникающие в случае нарушения равновесия системы, затор­ маживаются посредством нерегулируемого дресселя П Д , вклю­ ченного в положительную обратную связь (перед камерой B y ) .

Рис. 54. Принципиальная схема регулирующего устройства пневматического пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора

Технические данные регулятора: рабочий диапазон входных и выходных сигналов 20—100 кПа; давление питания 140 кПа; зона нечувствительности от максимального входного давления 0,1%; диапазон настройки предела пропорциональности 5—1000% или 5—3000%; время интегрирования 0,05—100 мин; максималь­ ный расход воздуха в установившемся режиме 8 нл/мин; основ­ ная допускаемая погрешность от диапазона выходного давле­

ния ± 1 %.

Р е г у л и р у ю щ е е у с т р о й с т в о п р о п о р ц и о н а л ь н о - и н т е г р а л ь н о - д и ф ф е р е н ц и а л ь н о г о р е г у л я т о р а (рис. 54) состоит из трех пятимембранных и одного трехмембран­ ного сумматоров, усилителя мощности, трехклапанного и двухкла­ панного выключающих реле и нескольких регулируемых и постоян­ ных дросселей и емкостей.

В регуляторе разность сил от воздействия на мембраны дав­ лений воздуха, пропорциональных заданию и регулируемой вели-

166

чине, уравновешивается силами, создаваемыми давлениями на мембраны отрицательной и положительной обратных связей.

При наличии рассогласования между сигналами вносятся про­ порциональная, интегральная и дифференцирующая составляющие в общее регулирующее воздействие регулятора. Пропорциональ­ ная составляющая вводится воздействием отрицательной обратной связи, интегральная — воздействием положительной обратной связи.

Степень воздействия обратных связей настраивается регулируе­ мыми дросселями предела пропорциональности (диапазон дрос­ селирования), времени интегрирования (время изодрома) и вре­ мени предварения (время опережения, время воздействия по пер­ вой производной)

Входной сигнал Рпр в виде давления сжатого воздуха по ка­ налу связи от измерительного преобразователя поступает в ка­ меры Bj и Гі трехмембранного сумматора I дифференцирующего звена и в камеру Д іу пятимембранного сумматора IV интегрирую­ щего звена.

В камеру Аі трехмембранного сумматора / через постоянный дроссель ПДі поступает сжатый воздух питания. Давление воздуха

В том случае, когда скорость отклонения регулируемой вели­ чины равна нулю или близка к нулю, на выходе сумматора I дав­ ление воздуха Рд равно давлению от измерительного преобразова­ теля Рпр.

При изменении давления Рпр, например при увеличении с по­

на мембранах в камерах Б/ и Л7, так как перед камерой Б7 име­ ется сопротивление — дроссель II. В результате сопло в камере Аі закроется и давление в камере резко возрастет. На выходе полу­ чится сигнал, опережающий давление, подаваемое на вход (Яд> > Р пр). Размер опережения будет тем больше, чем больше скорость изменения давления РПр и чем меньше установлено при настройке проходное сечение регулируемого дросселя II (время предваре­ ния). С уменьшением скорости изменения давления Рпр размер опережения уменьшится и станет равным нулю, когда давление Рир перестанет изменяться.

Интегрирующее звено состоит из пятимембранного сумматора IV, регулируемого дросселя V (время интегрирования) и емко­ сти VI.

Пропорциональное звено состоит из пятимембранного сумма­ тора VII и регулируемого VIII (коэффициент передачи) и посто­

167

В момент равновесия давление в камере БІХ пятимембранного сумматора IX равно давлению в камерах Д ІХ и Д ІѴ (камера сум­ матора VII), т. е. давлению Ри на выходе сумматора IV интегри­ рующего звена.

С учетом совместного действия пропорционального и интегри­ рующего звеньев выходное давление (давление воздуха в канале связи с исполнительным устройством) определяется уравнением

где Ти— время интегрирования.

Введя в уравнение (84) выражения (85) и (86), получим об­ щее уравнение регулирующего воздействия регулятора:

X

Выключающее реле XI служит для отключения регулятора при

камера ВХі, в которую поступает давление с выхода усилителя мощности X. Под действием пружины открыто сопло Сз в камере Дхі, через которое воздух поступает в дроссель времени интегриро­ вания V и далее.

При переходе на ручное управление в трехклапанное реле XI подается команда Рк=1 (питание), вызывающая закрытие сопла Сі и разъединение камер ВХІ и ЕХІ, открытие сопла Сг и закры-

168