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

Вероятная погрешность контрольно-измерительной системы

Вариация. В зависимости от размера трения в опорах подвиж­ ной системы показания прибора при повторных измерениях одной и той же величины могут быть различными. Разброс показаний прибора будет тем меньше, чем меньше так называемая вариация..

В а р и а ц и е й п р и б о р а называется наибольшая (полученная экспериментально) разность между повторными показаниями прибора, соответствующими одному и тому же действительному значению измеряемой величины, при неизменны^ внешних усло­ виях. Вариация находится в прямой зависимости от сил трения в опорах подвижной системы; она обнаруживается как разность показаний при прямом и обратном ходах стрелки прибора. Допу­ стим, что действительное значение измеряемой температуры 200° С. При движении стрелки в направлении от начала к концу шкалы, т. е. при так называемом прямом ходе стрелки, подвижная система под влиянием сил трения в опорах успокоится раньше, чем следует, и стрелка, не дойдя до отметки 200° С, остановится, например, на­

началу, т. е. будет находиться в движении, именуемом обратным ходом, то под влиянием трения в" опорах подвижной системы стрелка не дойдет до отметки 200° С и остановится, например, напротив отметки 210° С. Таким образом, вместо действительной температуры 200° С при прямом ходе стрелки прибор покажет меньше, а при обратном ходе больше, чем следует. Разность этих показаний обычно считают величиной, определяющей вариацию.

В технических условиях на приборы предусматривается значе­ ние допускаемой вариации, которое обычно равно допускаемой основной погрешности прибора. Вариация, как и погрешность прибора, характеризует пригодность его к работе. Прибор, годный по значению вариации, может быть непригоден к работе по раз­ меру погрешности и наоборот.

Значения погрешности и вариации выявляются и пригодность средств измерений к применению устанавливается при его поверке, когда поверяемое средство измерения сличается (сравнивается) с образцовым средством измерений, например рабочий контрольно­ измерительный прибор сравнивается с образцовым.

Поверка бывает периодическая, производимая ведомственными органами метрологической службы при эксплуатации средств измерений и их хранении через определенные промежутки времени, и государственная, производимая органами государственной мет­ рологической службы в определенные сроки.

Международная система единиц. Развитие метрической системы мер в различных отраслях науки и техники происходило разоб­ щенно и привело к появлению многих систем единиц физических

31

величин и большого числа внесистемных единиц. Множественность единиц затрудняет их использование в связи с частой необходимо­ стью пересчета значений физических величии из одних единиц в другие. Возможность устранения многообразия применяемых единиц впервые появилась после разработки единой универсальной Международной системы единиц, обозначаемой СИ (система интернациональная). В эту систему входят шесть основных единиц:

М е т р — длина, равная 1 650 763,73 длины волн в вакууме излу­ чения, соответствующего переходу между уровнями 2рю и 5d5атома криптона-8 6 .

К и л о г р а м м — единица массы — равен массе международного прототипа килограмма.

С е к у н д а — 9 192 631 770 периодов излучения, соответствую­ щего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного со­ стояния атома цезия-133.

Амп е р — сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2- ІО-7 Н на каждый метр длины.

воды.

К а н д е л а — сила света, испускаемого с площади 1/600000 м2 сечением полного излучателя, в перпендикулярном этому сечению направлении, при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 101 325 Па.

В систему СИ входит также несколько десятков производных

1м/с2 в направлении действия силы.

Па с к а л ь — давление, вызываемое силой 1 Н, равномерно рас­

пределенной по поверхности площадью 1 м2.

Д ж о у л ь — работа силы 1 Н при перемещении ею тела на рас­ стояние 1 м в направлении действия силы.

32

Ва т т — мощность, при которой работа в 1 Дж совершается за время 1 с, а также тепловой поток, эквивалентный механической мощности 1 Вт.

Во л ь т — электрическое напряжение, вызывающее в электриче­

ской цепи постоянный ток силой 1 А при мощности 1 Вт.

Ом — сопротивление проводника, между концами которого при силе тока 1 А возникает напряжение 1 В.

Следует прекратить применение единиц давления — килограммсилы на квадратный сантиметр, миллиметра ртутного столба, мил­ лиметра водяного столба, единицы энергии — ватт-час, единицы количества теплоты — калория и килокалория и др.

При создании метрической системы мер был введен принцип образования кратных и дольных единиц, находящихся в десятичных соотношениях, путем присоединения приставок (милли, микро, кило и т. п.) к наименованиям основных и производных единиц. Этот принцип сохранен и в системе СИ. Наименование кратной или дольной единицы всегда должно начинаться с приставки. Если в наименовании единицы имеется числитель и знаменатель, то присоединение приставок возможно только к числителю. Присоеди­ нение приставки к единицам, стоящим в знаменателе, нарушает единый принцип образования кратных и дольных единиц и услож­ няет их перевод.

Подставляя в расчетные уравнения (формулы) числовые значе­ ния величин, следует переводить их из кратных или дольных

и той же степени и поэтому может быть выражена в любых еди­ ницах) .

Для буквенных обозначений единиц применяется шрифт текста,

вкотором они используются: прямой при прямом шрифте текста

икурсивный при курсивном. Обозначаются единицы строчными буквами, за исключением единиц, наименования которых образо­ ваны по фамилиям ученых. Эти единицы пишутся с прописной буквы. Помещение обозначений единиц в строку с уравнениями

(формулами), выражающими зависимости между величинами, не допускается.

Элементы и звенья систем автоматического регулирования. Си­ стема автоматического регулирования (САР) представляет собой совокупность взаимодействующих друг с другом автоматического регулятора и регулируемого объекта.

А в т о м а т и ч е с к и й р е г у л я т о р — автоматическое устрой­ ство, которое реагирует на изменение физической величины, харак­ теризующей технологический процесс, и осуществляет управление процессом с целью поддержания этой величины на заданном значении.

Р е г у л и р у е м ы й о б ъ е к т — любая промышленная установка (машина, агрегат, аппарат), в которой автоматически поддержива­ ются на заданном значении определенные параметры производ­ ственного процесса.

В каждой системе автоматического регулирования различают элементы и звенья. Как те, так и другие характеризуются вход­ ными и выходными параметрами или величинами. Факторы, воз­ действующие на элемент или звено и являющиеся причиной изме­ нения их состояния, называются входными величинами и обознача­ ются через X. Параметры, характеризующие изменения состояния элемента или звена и являющиеся результатом воздействия на звено, называются его выходными величинами и обозначаются через у.

Различают замкнутые и разомкнутые системы автоматического регулирования. Система автоматического регулирования является замкнутой, если воздействия регулятора на объект через входную величину объекта приводят к обратному воздействию на регулятор через выходную величину объекта. Разомкнутой системой автома­ тического регулирования называется система, в которой автомати­ ческое изменение какой-либо из входных величин производится без учета характера изменения регулируемой величины.

Кроме воздействия регулятора, для объекта регулирования входными величинами также являются внешние возмущения, на­ пример изменение давления греющего пара, изменение нагрузки. Для автоматического регулятора входной величиной будет измеряе­ мое им отклонение регулируемого параметра, а выходной — воздей­ ствия регулятора на объект.

В большинстве случаев элементы и звенья системы обладают свойством направленности действия. Это значит, что передача энергии или вещества в элементе или звене осуществляется в на­ правлении от входа к выходу. Кроме этих общих свойств, элементы и звенья имеют существенные различия. Элементы характеризу­ ются их функциональным назначением: измерительный элемент, усилительный или преобразующий (управляющий) элемент, испол­ нительный элемент, регулирующий элемент. Звенья же характери­ зуются статическими и динамическими свойствами. Таких элемен­ тарных звеньев имеется немного — пропорциональное, интегрирую­ щее, апериодическое, колебательное, дифференцирующее и звено запаздывания. Например, электронный трехкаскадный усилитель в комплекте автоматического регулятора является, во-первых, усилительным элементом и, во-вторых, состоит из трех последова­ тельно включенных пропорциональных звеньев.

Статические и динамические свойства звена. Статические свой­ ства звена выражаются зависимостью выходной величины от вход­ ной в установившихся режимах (обозначается нулевым индексом):

т е р и с т и к о й з в е на .

На рис. 1 приведена статическая характеристика электрического термометра сопротивления в виде графика зависимости RT.c=f(t)- Для этого звена входной величиной является измеряемая темпера­ тура среды, в которую погружен термометр сопротивления, а выход­

34

ной величиной — электрическое сопротивление медной проволоки термометра.

По статической характеристике звена можно определить коэф­ фициент усиления или передачи Ку звена, который показывает, во сколько раз отклонение выходной величины в установившемся режиме превышает обусловившее его отклонение входной вели­ чины, т. е.

(6)

Динамические свойства звена выражаются зависимостью изме­ нения выходной величины во времени при неустановившемся ре­ жиме, возникшем в результате воздействия со стороны входной величины.

вают разгонными, импульсными и частотными в зависимости от вида возмущающего воздействия ц.

Возмущающим воздействием ц считается любое изменение входной величины х, приводящее к изменению выходной вели­ чины у.

Разгонная характеристика отражает изменение регулируемого параметра во времени в результате мгновенного однократного ступенчатого возмущающего воздействия на входе звена.

На рис. 2 приведена разгонная характеристика объекта регу­ лирования (звена системы) в виде графика зависимости ^=/(т).

На некоторых объектах экспериментальное определение разгон­ ной характеристики неосуществимо по производственным условиям. Длительное и значительное по значению возмущение может привести к недопустимому отклонению регулируемого параметра,