тпвленпе линейно, то элемент предварения можно описать уравнением апериодического звена (см. гл.III, п. 2):
(T , S + 1)р2 = р,
где то— постоянная времени.
Давление р2 преобразуется в силу N5 сильфоном. Уравнение
•сильфона, если пренебречь его ходом, будет иметь вид
N5 ~ РІ7 с2>
где /р. 2 — эффективная площадь сильфона.
За исходный статический режим выберем положение сн- •стемы, когда сила У, равна силе N2. Будем рассматривать ■отклонение давлений температуры и других параметров именно
■от этого исходного статического |
режима. Запишем |
исходную |
•систему уравнений при этих условиях: |
|
(T,S + |
1)6р, =£jör; |
|
6/Ѵ, = |
Fcl6pi; |
|
|
б Л гз = |
б /Ѵ 1в 1 — |
6/Ѵ 565; |
2 2 |
б/Ѵ3 = 6pF- |
|
|
(T2S + |
1)бр2 = бр; |
|
бNs = S>p2 Fc2. |
|
|
Здесь 6 обозначает приращение соответствующих парамет ров относительно их значений на выбранном исходном статиче ском режиме.
Из системы уравнений (122) исключим все переменные, кроме входного параметра — температуры бТ п выходного пара метра — давления бр. Тогда передаточная функция датчика
8р |
_ |
|
£(T2S+ I) |
|
|
ST |
|
(т2«+ l)(T[S+ 1) |
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
т' = ----------т2; |
k = |
fe|SlFc2 - , |
|
|
F + |
F C2E2 |
|
|
F + F c28 2 |
|
|
причем k — коэффициент усиления датчика. |
и тогда |
прибли |
Так как т,' мало, нм можно пренебречь, |
женную передаточную |
функцию |
системы |
можно |
записать |
.в следующем виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 р |
_ |
£ |
T2s + |
1 |
|
|
|
б Т |
~ |
|
T ,S + |
1 ’ |
|
|
а уравнение датчика примет вид выражения |
|
|
(Т|5+ 1)бр = /г(т2s+ 1)бТ |
|
(123) |
Из последнего уравнения видно, что тг является |
временем |
предварения. |
|
В статическом режиме |
(124) |
8 р = к8 Т. |
Для определения изменения давления бр на выходе датчика во времени решим уравнение (123) в предположении, что темие-ѵ ратура в начальный момент времени претерпевает скачкообраз ное изменение от своего значения на исходном статическом ре жиме, т. е.
/< 0 , |
бГ = 0; |
I |
t > 0, |
67’ = 6Т1. |
I |
Найдем значение давления па выходе датчика температуры Ьро в момент времени / = 0, для чего проинтегрируем уравнение, умножив предварительно его на dt:
т, I |
d8 p + j бpdt = ki2 |
b |
o |
Вследствие того, что t* = 0 (рассматривается нулевой момент
<• |
<* |
времени), интегралы j 8 pdt и |
| бTdt будут равны нулю и |
оо
для приращения давления в нулевой момент получим следующее выражение:
Ті6/?0 = kx2 8 Tl и 8 po —k — 8 T\.
Из последнего равенства следует, что в первый момент вре мени давление на выходе достигает значительной величины. Ре шение уравнения (123) будет представлять собой сумму общего решения (динамическая часть) и частного решения [статическая часть — уравнение (124)]. Общее решение является решением уравнения
И dt |
+ 8 р = 0 |
|
1 |
|
и имеет вид |
__ |
|
|
|
брд= С е т'. |
|
Следовательно, решение уравнения (123) будет |
|
8 р —Се |
__t_ |
|
Т| +/гб7Ѵ |
(125) |
Постоянная интегрирования С в этом уравнении определяет ся из условия, что при t —0
8 р = бpo = k — 6Г,.
Ті
Подставляя в уравнение (125) найденное таким способом
С = Іг&Т! IL _ 1 Tl
<окончательно получим
8 p = köTt |
— Л е '. + 1 . |
В |
/ |
Из полученного решения следует, что в начальный момент •Бремени на выходе происходит увеличение давления до величины
k — 6Г| (в этом проявляется эффект предварения), а затем медті
ленный спад до установившегося значения kbT\ (кривая 2 на рис. 147). В реальной системе давление сразу не может возрасти
Рис. 147. Изменение давления на выходе датчика при скачко образном изменении темпера туры:
J — |
кривая |
изменения |
темпера |
|
туры ; |
2 |
— |
идеализированная |
кри |
|
вая изменения давления па выходе |
|
датчика; |
3 — реальная |
кривая |
из- |
Рис. 148. Структурная схема |
.менсння |
давления на выходе |
дат |
|
|
|
чика |
|
|
датчика температуры ТП-331 |
до определенного значения, так как на это затрачивается неко торое время (кривая 3). При выводе уравнения было получено несколько идеализированное решение, так как в ходе решения ■были приняты некоторые допущения. На основании системы уравнений (122) и схемы датчика, представленной на рис. 145, ■можно составить структурную схему датчика температуры (рис. 148). В каждом прямоугольнике, обозначающем отдельное
.звено датчика температуры, записывается его передаточная 'функция (в общем случае динамический коэффициент усиления звена).
Датчик уровня бесшкальный компенсационный УП-332.
.Датчик УП-332 (рис. 149) предназначен для измерения уровня
.жидкостей в открытых пли находящихся под давлением сосудах 'Он снабжен дистанционной пневматической передачей и работа ет совместно с измерительными приборами и блоками АУС и ІУСЭППА. Принцип измерения уровня жидкости основан на ис пользовании эффекта потери веса тонущего поплавка при увелп-
ченпн уровня (при погруженьи). |
Датчик уровня |
отличается от |
датчика температуры, |
описанного |
выше лишь чувствительным |
элементом, в качестве |
которого |
здесь применен |
тонущий по |
плавок.
Измерительная часть датчика уровня состоит из буйка 1У трехплечего рычага 2 и уплотнительного сильфона 3. Устройство задания (винт 4 и пружина 5) служит для настройки начальной
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
точки |
или того |
значения |
|
уровня жидкости, с кото |
|
рого датчик начинает вы |
|
давать показания. |
Меха |
|
ническая рычажная систе |
|
ма, |
включающая тягу 7„ |
|
рычаги 8 |
и 1 1 , |
преобразу |
|
ет моменты, |
создаваемые |
|
усилием No, |
развиваемым |
|
пружиной 5, и усилием 5, |
|
создаваемым |
поплавком* |
|
в |
усилие N3, |
передавае |
|
мое |
через шток на |
мем |
|
брану |
пневмопреобразо |
|
вателя 15. |
Пневмопреоб |
|
разователь |
15 |
работает |
|
по принципу компенсации |
|
усилий и имеет два |
кас |
|
када |
|
усиления. |
Первый |
|
каскад усиления — усили |
|
тель давления реализован |
|
в |
виде |
усилителя |
типа |
Рис. 149. Датчик уровня бесшкальныі'і ком |
сопло — заслонка, |
а вто |
пенсационный УІІ-332 |
рой |
каскад •— |
|
усилитель |
|
мощности в |
виде мощно |
го управляемого клапана. Часть усилия с рычага 8 |
через под |
вижную регулируемую опору 9 и рычаг 11 передается на шток элемента предварения 1 2 .
Перемещаемая опора 9 изменяет соотношение длин плеч ры чагов 8 и 11 и тем самым коэффициент усиления датчика. На
стройка коэффициента усиления датчика необходима при изме нении диапазона измерения уровня и корректировке выходного' сигнала в соответствии с изменением плотности контролируемой жидкости.
Элемент предварения предназначен для введения производной в закон изменения выходного давления р датчика уровня и со стоит из пневматического апериодического звена, составленного из регулируемого сопротивления для настройки времени предва рения 13, надсильфонной емкости и сильфона 14. Вход апериоди ческого звена (регулируемый дроссель 13) включен к выходу датчика. Сильфон 14 преобразует давление, возникающее на вы-
