Файл: Автоматизация_Staroverov.doc

В схеме балансного реле БР-3 (рис. 138) главными элементами являются поляризованное реле РП-5 и выходные реле ВР1 и ВР2. Пока положения движков симметричны, силы тока, проте­кающего в двух обмотках поляризованного реле, равны и, сле­довательно, контакты его разомкнуты. Выходные реле ВР1 и ВР2 обесточены, и их исполнительные контакты разомкнуты. При отклонении регулируемой величины (например, при увеличении) изменяется положение движка реохорда датчика. В результате симметричность моста и равновесие сил тока, протекающего через обмотки поляризованного реле нарушаются, и соответствующий контакт замыкается. При этом срабатывает выходное реле, кон­такты которого включают исполнительный механизм, перемеща­ющий регулирующий орган в сторону уменьшения регулируемой величины. Одновременно перемещается движок реохорда обрат­ной связи. Исполнительный механизм работает до тех пор, пока движок реохорда обратной связи не займет положение движка реохорда датчика, после чего опять наступает равновесие. Кон­такты реле размыкаются, а исполнительный механизм останавли­вается. Так обеспечивается постоянная связь между значением регулируемой величины и положением регулирующего органа.

Для создания систем автоматического регулирования, реали­зующие И-, ПИ- и другие законы, применяют различные электрон­ные регуляторы, к числу которых относятся регуляторы типов ИРМ-240, ВРТ-2, ЭПП-17 и т. д.

Электронные регуляторы типа ИРМ-240 предназначены для пропорционально-интегрального регулирования с любыми изме­рительными приборами, оснащенными реостатными задатчиками с зоной пропорциональности 10 или 20 %. Они работают совместно с исполнительными механизмами с постоянной частотой вращения.

В качестве примера рассмотрим схемы регулирования (рис. 139) темпера­туры в рабочем пространстве топливной печи. Эта схема работает следующим образом. Помещенный в рабочем пространстве печи термоэлектрический термо­метр 6 вырабатывает сигнал, пропорциональный температуре. Этот сигнал по­ступает на вход автоматического потенциометра 5, откуда он передается на изо- дромный регулятор 3. Одновременно на ход регулятора подается сигнал от за­датчика 4. От изодромного регулятора сигнал поступает в усилитель 18, где он

15

Рис. 139. Схема регулирования температуры и соотношения газа и воздуха топливной печи

усиливается по мощности и напряжению до значения, необходимого для изме­нения положения заслонки 7, расположенной на газопроводе. Регулятор не­прерывно изменяет подачу топлива таким образом, чтобы температура в печи оставалась постоянной. Универсальный переключатель 1 имеет два положения: автоматическое и ручное. При ручном управлении используются кнопки 2.

Так как при регулировании температуры изменяется расход газа, то для экономического сжигания топлива приходится изменять и расход воздуха, т. е. поддерживвть заданное соотношение расхода газа и воздуха.

Вследствие изменения положения заслонки 7 в газопроводе изменяется перепад давления газа на диафрагме 9, что фиксируется чувствительными эле­ментами дифманометра 10. В днфманометре перепад давления преобразуется в электрический сигнал, который подается в усилитель 12 и на измерительный прибор И, оснащенный интегрирующей (суммирующей) приставкой для подсчета израсходоаанного количества газа. С выхода усилителя сигнал поступает на вход регулятора 13 соотношения газа и воздуха, который через усилитель 17 управ­ляет положением заслонки 20, установленной на воздухопроводе. Прн измене­нии расхода воздуха изменяется также перепад давления на диафрагме 8, что фиксируется дифманометром 19. Выходной сигнал дифманометра усиливается усилителем 16 и подается на вход регулятора соотношения газа и воздуха.

Для переключения режимов управления (автоматический или ручной) служит универсальный переключатель 15. При ручном режиме управление осу­ществляют с помощью кнопок 14.

Изодромные электрические регуляторы используются также в термических цехах в автоматических системах стабилизации атмосферы электрических печей.

Рассмотрим упрощенную структурную схему автоматического регулирова­ния. углеродного потенциала (цементизации) по точке росы (рис. 140, а). Точка росы — это температура, до которой необходимо охладить влажный газ, чтобы пары воды начали конденсироваться, т. е. точка росы является мерой влажности газа.

В схеме используется первичный преобразователь для косвенного регулиро­вания углеродного потенциала, описание которого приведено в гл. 10. Стабили­зация состава атмосферы печи осуществляется изменением расхода корректи рующего газа.

Газ от генератора поступает к печи по трубопроводу 7. На его пути часть газа отбирается и с помощью насоса 6 через фильтр 5 и регулятор расхода 4 подается в специальную камеру 3, где расположен первичный преобразователь 1. Камера снабжена фреоновым холодильником 2 и трубкой для отвода отработан­ной пробы в свечу. Преобразователь 1 соединен с электрическим изодромным

регулятором 10. При отклонении точки росы от заданного значения он подает команду на электрический исполнительный механизм 9, который с помощью регулирующего органа 8 изменяет соотношение газ—воздух, поступающий к ге­нератору.

При газовом азотировании (рис. 140, б) аммиак по трубе 4 поступает в гер­метически закрытый муфель печи. Печь снабжена отводной трубкой 3,по которой атмосфера печи непрерыпно подается в специальную камеру 1, где расположен термокондуктометрический газоанализатор 2, настроенный на определенные содержания водорода в газовой смеси. Описание этого прибора приведено в гл. 10. Газоанализатор 2 соединен с электрическим изодромным регулятором 7, который при отклонении содержания водорода от заданного значения подает команду на электрический исполнительный механизм 6 не помощью регулирующего органа 5 изменяет расход аммиака.

В настоящее время широко используется система автоматиче­ского регулирования «Каскад». Эта система предназначена для применения в системах автоматического регулирования различ­ных технологических процессов. Система составляет центральную часть электрической аналоговой ветви Государственной системы приборов (ГСП) и рассчитана на работу с отечественными измери­тельными приборами с дифференцированным выходным сигна­лом постоянного тока 0 ... 5 мА и 0 ... 20 мА и электрическими однооборотными исполнительными механизмами. Особенностями системы является блочно-модульное исполнение, использование современных высоконадежных элементов, малые габаритные раз­меры и расширенные функциональные возможности.

Для высокоточного регулирования температуры серийно вы­пускается регулятор ВРТ-2 с диапазоном регулирования ±0,5 "С. В качестве измерительных элементов в этом регуляторе исполь­зуются термоэлектрические термометры типов ПР и ПП. Регулятор состоит из измерительного блока и регулирующего прибора типа Р-111.

Программные и следящие регуляторы создаются путем сочле­нения стабилизирующего регулятора с программным или следя­щим задающим устройством.

Наиболее распространенная конструкция программных регу­ляторов приборного типа (например, ЭПП-17) предусматривает кинематическую связь положения задатчика с радиусом кулачка, вращаемого синхронным двигателем привода диаграммы.

Характерным представителем современных электронных про­граммных регуляторов аппаратного типа является регулирующее устройство типа РУ5, у которого носителем программы является диаграммная лента с нанесенной на ней кривой.

Программные устройства РУБ выпускаются в двух модифика­циях: для позиционного регулирования (РУ5-01М) и для П- и ПИ-регулирования (РУК-02М), предназначенные для работы в комплекте с регуляторами, например, РУ4-06, РУ4-15, РУ4-16А.

Программные регуляторы РУ5-01М и РУ4-02М комплек­туются электронными измерительными приборами, имеющими дополнительный реостатный датчик со 100 %-ной зоной пропор­циональности.

Погрешность программных устройств РУ5-01М и РУ5-02М не более 0,5 % от длины шкалы; порог чувствительности следящей системы составляет 0,2 % от длины шкалы.

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ КОСВЕННОГО'

ДЕЙСТВИЯ

При автоматизации технологических процессов, свя­занных с применением регулирующих органов, требующих для приведения их в движение больших усилий, особенно при посту­пательном движении, целесообразно использовать гидравлические исполнительные механизмы. В этой связи созданы различные ком бинированные электронно-гидравлические регуляторы, в которых точность и компактность электрических измерительных и команд­ных устройств сочетается с преимуществами гидравлических ис­полнительных элементов.

Электронно-гидравлическая система автоматического регули­рования «Кристалл», получившая довольно большое распростра­нение, представляет собой комплекс приборов и устройств, с по­мощью которых могут быть осуществлены регуляторы различной структуры, эта система предназначена для автоматизации тепло­технических процессов энергетического оборудования средней и малой мощности.

Рассмотрим принцип работы электронно-гидравлического ре­гулятора (рис. 141). Первичные преобразователи / (не более трех) измеряют регулируемую величину и преобразуют ее в сиг­налы переменного тока. В транзисторном усилителе 2 эти сигналы суммируются между собой и с сигналом задатчика 3, усиливаются и подаются на обмотки электрогидравлического реле 5, управ­ляющего гидравлическим исполнительным механизмом 6. Уст­ройство обратной связи 7 преобразует перемещение вала испол­нительного механизма в электрический сигнал, который подается

Рис. 141. Структурная схема электронйо-гидравли- ческого регулятора системы «Кристалл»

Рис. 142. Схема гидравлического струйного регуля­тора

на вход усилителя. Дистанционное управление осуществляется с помощью блока 4 с пульта 8.

В комплекте с электронно-гидравлическим регулятором при­меняются первичные преобразователи: дифференциальные тяго- меты, электрические манометры, термометры сопротивления и термоэлектрические термометры. В системе регулирования «Кри­сталл» могут быть реализованы И-, П- и ПИ-законы регулирова­ния. Эти регуляторы позволяют регулировать температуру, дав­ление, расход или уровень, тягу или напор, соотношение «топ­ливо (газ)—воздух» и другие параметры.

Наряду с рассмотренными электрогидравлическими регуля­торами находят применение также и гидравлические струйные регуляторы. Их используют для регулирования давления, расхода и уровня.

Ниже в качестве примера рассмотрено устройство гидравличе­ского струйного регулятора давления (рис. 142). Мембранный измерительный элемент 1 соединяется с объектом регулирования (воздухо- или газопроводом) 3 с помощью трубки 2. Входной величиной измерительного элемента является давление, а выход­ной — перемещение потока. В качестве усилительного преобра­зующего элемента используется струйная трубка 6, вспомогатель­ная энергия к которой подводится от маслонапорной установки 8. Струйная трубка преобразует поступательное движение штока в кинетическую энергию движущейся масляной струи. Энергия струи в несколько раз больше, чем энергия перемещающегося штока. Исполнительное устройство состоит из исполнительного механизма (гидроцилиндра) 5 и регулирующего органа (поворот­ной заслонки) 4.

Регулятор работает следующим образом. При снижении дав­ления газа в трубе 3 мембрана измерительного элемента 1 пере­мещается влево. Под действием пружинь! настройки 7 струйная трубка 6 переместится влево и заставит перемещаться шток ис­полнительного механизма 5 вверх, что приведет к открыванию заслонки 4. Приток газа или воздуха увеличится, а давление повысится.

Промышленность выпускает унифицированные узлы для агрега­тного комплектования гидравлических струйных регуляторов типа РАГС (регулятор автоматический гидравлический струйный) и регуляторов типа КИП для воздуходувных установок.

Чувствительные элементы таких регуляторов предназначены для восприятия давления, разрежения или перепада давления контролируемой среды и преобразования их в усилия, передавае­мые системой рычагов на струйную трубку гидравлического уси­лителя.