Тема 2.3. Автоматические регуляторы
Классификация автоматических регуляторов.
Автоматическим регулятором называется совокупность устройств, присоединяемых к регулируемому объекту для автоматического регулирования его выходного параметра.
Чувствительный элемент регулятора присоединяется к выходу регулируемого объекта, а регулирующий орган – ко входу. Т.е., входной величиной для регулятора является регулируемый параметр, а выходной- положение затвора регулирующего органа.
Автоматический регулятор измеряет отклонение регулируемого параметра от заданного значения и в соответствии с заложенным в регулятор законом регулирования, воздействует на регулирующий орган так, чтобы уменьшить отклонение регулируемого параметра от заданного. Регулятор начинает переставлять регулирующий орган не одновременно с началом отклонения регулируемого параметра, а лишь при некотором его значении. Это свойство регуляторов называется нечувствительностью.
Минимальное значение параметра, вызывающее срабатывание регулятора, называется порогом чувствительности.
Кроме этого, регуляторы обладают запаздыванием. Запаздывание проявляется в том, что перемещение регулирующего органа начинается спустя некоторое время после появления отклонения регулируемого параметра.
Классифицировать регуляторы можно по следующим признакам:
Ø Виду регулируемого параметра: регуляторы расхода, давления, температуры и т.д.
Ø Конструктивному выполнению: аппаратные, приборные, агрегатные и элементные.
Ø Виду регулирующего воздействия: регуляторы прямого и непрямого действия.
Ø Закону регулирования: П – регуляторы (пропорциональные), Пз – регуляторы (позиционные), И – регуляторы (интегральные), ПИ- регуляторы (пропорционально- интегральные), ПД – регуляторы (пропорционально – дифференциальные), ПИД – регуляторы (пропорционально – интегрально - дифференциальные).
Регуляторы прямого действия.
Регуляторы прямого действия конструктивно сочетают в себе чувствительный элемент, элемент сравнения и регулирующий орган. Для перемещения регулирующего органа не используется посторонний источник энергии. Эти регуляторы предназначены для стабилизации какого – либо определённого параметра.
А)Регулятор температуры прямого действия.
|
Регулятор построен на базе манометрического термометра, основными элементами которого являются термобаллон, капилляр и сильфон. При погружении термобаллона в измеряемую среду в термосистеме устанавливается давление, пропорциональное температуре измеряемой среды. Сильфон выполняет роль элемента сравнения. Он сравнивает воздействие со стороны давления жидкости, пропорционального текущей температуре, и воздействие со стороны пружины, которое определяет заданное значение температуры. При превышении текущего значения температуры заданного значения сильфон сжимается и перемещает шток вниз, вызывая уменьшение проходного сечения регулирующего органа. При этом уменьшается количество нагревающего продукта, поступающего в объект регулирования.
б)Регулятор давления прямого действия.
Регулятор давления прямого действия предназначен для стабилизация давления газа.
|
Газ, отбираемый со стороны входа регулятора, поступает через редуктор в полость над мембраной, а газ, отбираемый со стороны выхода регулятора – в полость под мембраной. Мембрана с помощью штока связана с регулирующим органом, который перемещается вдоль направляющего цилиндра. Заданное давление газа на выходе регулятора устанавливается редуктором по манометру.
С увеличением давления газа после регулятора давление под мембраной также увеличится и станет больше заданного. Мембрана прогнётся вверх и переместит регулирующий орган относительно его седла. Перемещение будет продолжаться до тех пор, пока давление на выходе регулятора не будет равно заданному.
Контроль положения регулирующего органа осуществляется с помощью указателя. Затвор регулирующего органа разгружен от действия регулируемой среды благодаря отверстиям. Стакан с отверстиями предназначен для предварительного редуцирования входного потока газа.
Позиционные регуляторы.
Автоматические регуляторы, у которых регулирующий орган может занимать ограниченное число определенных положений, называются позиционным.
Позиционные (Пз) регуляторы относятся к группе регуляторов прерывистого действия. Чаще всего применяется двух- или трехпозиционные регуляторы.
У двухпозиционных регуляторов, в зависимости от знака отклонения управляемой величины, регулирующий орган либо полностью открыт, либо полностью закрыт. У двухпозиционных регуляторов, кроме двух крайних, регулирующий орган имеет еще одно (среднее) положение, что способствует более плавному изменению управляемой величины и сокращению числа срабатываний регулирующего органа в единицу времени.
Принцип действия Пз регулятора следующий. Например, в объект управления – бак 1 по трубе 2 подается жидкость, а по трубе 10 она расходуется потребителем.
Чувствительный элемент регулятора – поплавок 6 измеряет уровень в баке; текущее значение уровня определяется положением штока 5 и жестко с ним соединенного рычага – контакта 7, который через пружину 11 соединен с источником питания напряжением U. Заданные значения верхнего и нижнего уровней определяются положением передвижных упоров – контактов 8 и 9, устанавливаемых вручную.
|
При подъеме уровня выше заданного контакта 7 замкнется с контактом 8 и под напряжением окажется обмотка В тягового электромагнита, благодаря чему сердечник 4 мгновенно переместится вверх, что приведут к закрытию регулирующего органа 3 (клапана). При понижении уровня ниже заданного контакт 7 замкнется с контактом 9, под напряжением окажется обмотка А тягового электромагнита, якорь 4 переместится вниз, что приведет к открытию регулирующего органа. Приведенная схема является примером двухпозиционного регулирования.