Назначение автоматического регулятора. Законы автоматического регулирования. · по роду действия: регуляторы прерывистые и не прерывистые

14. Автоматические регуляторы. Классификация регуляторов по виду используемой энергии, законам регулирования, характеру регулирующего воздействия. Область применения, достоинства и недостатки.

Автоматические регуляторы.

Устройство, с помощью которого в системах регулирования обеспечивается автоматическое поддержание технологической величины около заданного значения, называют автоматическим регулятором. Регулятор является одним из элементов замкнутой системы.

Основные усовершенствования, которые в последние годы претерпели насосные машины, связаны с повышением эффективности, экономичности и мгновенной готовности к эксплуатации, тишины прохода, избегая любого удара и тому подобного. Управляемые насосами электродвигателей, особенно в качестве быстродействующих трехцилиндровых насосов с передаточным отношением и без них, всегда обеспечивали дополнительный вход. По достижении наиболее экономичной работы с двумя или тремя раз расширения паровых насосов парового парового двигателя обычно проектируются как двойные машины для большого числа оборотов в горизонтальном и вертикальном расположении.

На вход автоматического регулятора подаются текущее у т и заданное и 3 значения регулируемой величины. Рассогласование между ними у т -и 3 приводит к изменению выходной величины регулятора х р

Эту зависимость в относительных величинах (при и = 0)

называют законом регулирования . Каждый конкретный регулятор имеет свой закон регулирования.

Особая форма и режим работы показывают органы управления некоторых дуплексных паровых насосов прямого действия, которые часто используются в качестве насосов для подачи котлов. Симплексные насосы с комбинированным эффектом рабочего пара и без него характеризуются небольшим количеством отдельных деталей. Поршни двойного действия двух насосных цилиндров, заправленные одной деталью, управляются паровым поршнем, у соответствующих цилиндров имеются достаточные поперечные сечения притока и отвода пара в связи с высокой скоростью, с которой насос работает.

Классификация регуляторов.

По наличию подводимой энергии регуляторы подразделяют на не имеющие вспомогательный источник энергии и имеющие таковой. У регуляторов без вспомогательного источника энергии для перемещения регулирующего органа используется энергия регулируемой среды. Они просты по конструкции, надежны в работе, не требуют внешних источников энергии, но имеют ограниченную мощность для приведения в действие регулирующего органа. Такие регуляторы применяют в тех случаях, когда для приведения в действие регулирующего органа не требуются большие усилия и для этого достаточно мощности измерительного устройства, а также, если к качеству переходного процесса не предъявляются жесткие требования.

Плунжер насоса имеет диаметр 44, 5 мм и ход 152 мм. Выключение насоса происходит автоматически, когда плунжер аккумулятора достигает своего верхнего конечного положения; если он покрыл половину своего падения, насос снова перекачивается. Эта остановка и запуск насоса осуществляется электрическими средствами с помощью гидравлического выключателя, подача воды которого регулируется аккумулятором с помощью трехходового крана. Когда плунжер достигает своего верхнего конечного положения, остановка корпуса аккумулятора дает рычаг, установленный на шпинделе крана, такое вращательное движение, что находящаяся под давлением вода на конце небольшого гидравлического цилиндра Е может выходить через линию, которая может быть видна; Это отключит ток после двигателя.

У регуляторов с вспомогательным источником энергии перемещение регулирующего органа осуществляется дополнительным приводом, работающим от внешнего источника. Они требуют дополнительной внешней энергии и имеют более сложную конструкцию. Эти регуляторы способны обеспечить высокое качество регулирования.

По виду используемой энергии регуляторы делят на гидравлические, электрические и пневматические.

Если, с другой стороны, плунжер падает, вторая остановка на корпусе аккумулятора возвращает рычаг крана в прежнее положение. Конец цилиндра снова сообщается с резервуаром для воды под давлением, а соответствующий поршень позволяет посредством коммутируемых резисторов подавать питание на двигатель. Катаракта воды предотвращает появление обоев для двигателя. установка того же невыгодного, слишком быстрого отключения резисторов. Элементы гидравлического выключателя и контроллера мощности показаны на фиг. 11 и 12 в более крупном масштабе.

Как видно из иллюстраций, взятых из практического машинного дизайнера, паровой двигатель и насос имеют подошву, соединенную с двумя частями. Цилиндры с паровым двигателем окружены нагревательными цилиндрами. Диаметр 698 мм и ход поршня 508. Распределение пара цилиндра высокого давления осуществляется поршневым клапаном, а цилиндр низкого давления управляется плоским скольжением, которое уравновешивается небольшим вспомогательным поршнем. Поршневые стержни диаметром 76 мм, изготовленные из стали, кованые в одном куске с соответствующей крейцкопф.

По виду регулируемой величины различают регуляторы температуры, давления, расхода, уровня, концентрации и других величин.

По характеру действия регуляторы подразделяются на имеющие прямую и обратную характеристики. У первых из них возрастание входного сигнала обусловливает увеличение выходной величины, а у вторых - наоборот.

Скользящие челюсти крейцкопфа сделаны из металлического пистолета; стенды цилиндров, несущих направляющие, отлиты в единое целое с днищами цилиндров. Коленчатый вал, который направляется в трех широких металлических металлических подшипниках с металлическим металлическим покрытием, имеет диаметр 165 мм; два других подшипника для размещения этого вала установлены в коробке центробежного насоса.

Выхлоп затем закрывается, и поршень захватывается сжатием оставшегося пара. Когда основной поршень находится в начале его хода, пар может поступать в цилиндр только через вспомогательный канал до тех пор, пока главный паровой канал не откроется, так как поршень продолжает двигаться. В результате насосы работают плавно и мирно на всех скоростях и при любых давлениях. Из-за постепенного входа пара движение поршня начинается без удара. С другой стороны, сжатие постепенно приводит в движение подвижные части и предотвращает поражение поршня от концов цилиндра.

По характеру регулирующего воздействия можно выделить регуляторы прерывистого и непрерывного действия. У регуляторов прерывистого действия непрерывному изменению входной величины соответствует прерывистое изменение регулирующего воз действия хотя бы в одном из элементов регулятора, существенным образом влияющее на работу регулятора в целом. В свою очередь они делятся на позиционные , а также импульсные . У регуляторов непрерывного действия непрерывному изменению входной величины соответствует непрерывное изменение его выходной величины.

Метод автономной настройки регуляторов

Скользящий стержень О получает свое движение рычагом из поршневого штока; то же самое можно отрегулировать двумя воротами. Регулируя регулировочные кольца на стержне катушки и клапанах сжатия, насос можно запускать со скоростью от одного до 150 ходов в минуту, в зависимости от его размера.

В постоянно растущем распределении электрических панелей управления для городов, промышленных районов, заводов, шахт, ферм стр. Потребность в электроприводе для насосов все больше выходит на первый план. Для защиты от внешних воздействий и, таким образом, смазочное масло не может выбрасываться, операция кривошипа полностью герметизируется корпусом из листового металла литой рамы. Поскольку этот тип насоса в основном установлен на шахтах, электродвигатель, соединенный упругой муфтой с коленчатым валом, также защищен корпусом из листового металла от внешних воздействий.

По закону регулирования регуляторы непрерывного действия делят на интегральные, пропорциональные, пропорционально-интегральные, пропорционально-дифференциальные и пропорционально – интегрально - дифференциальные. В настоящее время при автоматизации химических предприятий используются позиционные регуляторы и в большей мере регуляторы непрерывного действия.

Размеры насоса приведены ниже. Основные размеры насоса. Тот факт, что два таких насоса, а также воздушные и циркуляционные насосы этого нового центрального блока получили электроэнергию, даже несмотря на наличие принудительного пара, говорит о растущей популярности электрических насосов в наше время.

Коленчатый вал, который приводится в действие с помощью двухступенчатого колеса от двигателя и рычага проворачивания, направляется во внешние сальники. Все предметы, подлежащие износу, имеют достаточные размеры. Коленчатый вал из лучшего сварочного чугуна работает в латунных подшипниках. Кривошипные стержни также подделаны; их верхние концы соответствуют типу, обычно используемому в морских двигателях.

Регулятором прямого действия называется регулятор, у которого чувствительный элемент, определяющий фактическое значение частоты вращения приводит в действие исполнительный элемент регулятора.

Рисунок 3.1 – Схема регулятора прямого действия

Регулятор состоит из чувствительного элемента 1 (датчик частоты вращения), включающего в себя центробежные грузики, размещенные на вращающейся опоре, задающего устройства 2 с поворотным кулачком-эксцентриком и рычагом, изменяющим затяжку пружины, элемента сравнения, представляющего собой рычаг 3, исполнительного устройства 4, изменяющего расход топлива.

Направляющие для крейцкопфов просверлены так, что последние находятся в соответствии с цилиндрами насоса. Клапаны легко доступны после снятия одной пластины. Это триплексный насос с плунжерами одностороннего действия диаметром 75 мм и шагом 100 мм, который обеспечивает скорость 60 л на 70 м в минуту.

Механизмы окружены защитными слоями. Каждый из дифференциальных плунжеров имеет 175 безразмерности. Диаметр цилиндра 914 мм для хода 762 мм. Машина в настоящее время откачивает 9, 1 куб.м воды в минуту до 400 метров, но ее расход топлива уже снизился с 30 до 8 тонн за 24 часа по сравнению с передней насосной машиной, установленной на шахте Чапин!

На установившемся расчетном режиме работы двигателя центробежная сила грузиков чувствительного элемента 1 уравновешивается силой затяжки пружины, при этом рычаг 3 занимает такое положение, при котором на вход в двигатель поступает расход топлива необходимый для работы на заданном режиме.

При изменении условий работы или внешней нагрузки (N ), действующей на двигатель (например, в сторону увеличения, как это представлено на рисунке 3.2) регулятор работает следующем образом. При уменьшении частоты вращения ротора точка «а » смещается по схеме вниз, соответственно точка «с » - вверх.

Машина, которая может использоваться в зависимости от местных условий либо в качестве парового насоса, либо как двигатель для работы с малыми вспомогательными машинами и т.д. Описывает «Инженер». Машина также включает в себя питающий насос, инжектор, предохранительный клапан, пароохладитель и устройство, которое позволяет котлу подаваться основным насосом. В зависимости от типа здания, размера системы, выбранных циркуляционных насосов, установленных теплогенераторов с разными температурами возврата и т.д. Мы делим системы на две группы.


Рисунок 3.2 – Изменение частоты вращения двигателя

при увеличении нагрузки

Расход топлива начинает увеличиваться. При этом и частота вращения ротора начнет увеличиваться. Однако этот процесс происходит с запаздыванием, обусловленным значительной инерционностью ротора ГТД. С течением времени изменение расхода топлива прекращается, переходный процесс изменения частоты вращения также заканчивается. В соответствии с нагрузочной характеристикой новой нагрузке, действующей на двигатель, соответствует новое значение расхода топлива, то есть новое положение точки С рычага а- b - c .

Системы с низким давлением в насосе

В жилых домах с насосной головкой до 15 кПа или в насосах с регулируемым питанием с уставкой до 15 кПа никаких особых мер предосторожности не требуется, принимая во внимание шум термостатических клапанов. Кроме того, насосы с плоской характеристикой должны использоваться для ограничения увеличения давления во время работы при частичной нагрузке. Другие меры не требуются.

ПИД - регулирование

Предварительно устанавливая термостатические клапаны, каждый радиатор получает требуемый расход и достигает своей номинальной мощности. В следующем примере показана система с 4 радиаторами, в которых установлены термостатические клапаны. Скорость потока нити составляла.

Это новое положение определяется новым равновесием силы пружины задатчика и фактической центробежной силой грузиков чувствительного элемента. Это равновесие наступает при новом (меньшем) значении частоты вращения, то есть при изменении нагрузки на двигатель частота вращения ротора отклоняется от исходной. Это отклонение зависит от нагрузочной характеристики двигателя, от конструктивных параметров и характеристик регулятора (жесткости, пружины, соотношения плеч рычага а- b - c , геометрии топливного крана и др.). Это отклонение имеет место при любом сочетании конструктивно-настроенных параметров регулятора прямого действия и носит название статической ошибки регулятора

.

Одним и тем же выходным параметром объекта можно управлять по разным входным каналам

Каждый радиатор получает номинальный расход. В радиаторах нет ограничений. Однако существует проблема, что распределение расхода для отдельных излучателей неверно. Гидравлический дисбаланс полностью эффективен, особенно при утреннем нагреве. Ночная редукция открыла все термостатические клапаны над проектной зоной. Однако выход тепла только увеличивается на 14%. Второй радиатор имеет практически свои номинальные условия и достигает желаемой комнатной температуры. Однако два последних радиатора имеют слишком низкий расход и не достигают желаемой комнатной температуры.

Кроме наличия статической ошибки недостатком регулятора прямого действия является необходимость увеличения массы грузиков и, следовательно, размеров и массы всего регулятора для приведения в действие исполнительного механизма регулятора.

Достоинством регулятора прямого действия является его простота.

Для составления структурной схемы САР с регулятором частоты прямого действия, структурную схему ГТД, представленную на рисунке 3.3 необходимо дополнить моделью регулятора. Динамические свойства регулятора прямого действия, принимая инерционные свойства тахометрического элемента, рычага a - d - c и дозирующей топливной иглы пренебрежимо малым по сравнению с инерционностью ротора ГТД, логично описать уравнением:

Только когда комнатная температура в первой комнате поднимается через долгое время, и клапан начинает закрываться, последние радиаторы получают необходимый поток и могут достигать желаемых температур в помещении. Тем не менее, существует больший сдвиг во времени до тех пор, пока он не произойдет, так что можно сказать, что удовлетворительная системная функция не может быть гарантирована.

Поэтому на практике необходимо регулировать как восходящие нити, так и радиаторы. Дифференциальное регулирование давления позволяет оптимально использовать три важных фактора. Обеспечение стабильного регулирования. Для обеспечения точного и стабильного управления в системах с переменным расходом перепад давления на непрерывных регулирующих клапанах или термостатических клапанах не должен слишком сильно колебаться.


, (3.1)

где - коэффициент усиления регулятора при изменении частоты вращения.

Из уравнения (3.1) можно получить передаточную функцию регулятора:




.

По значениям T kp и K kp рассчитываются параметры настройки регулятора

Избегание потока. Высота насоса выше 15 кПа увеличивает риск возникновения шума потока на термостатическом клапане. Насосная головка 35 кПа, разница в 20 кПа должна быть компенсирована подходящими штуцерами. Результатом является увеличение количества воды, протекающей через термостатический клапан, до 1, 4-кратного номинального количества воды, что приводит к нежелательным шумовым потокам. Регуляторы дифференциального давления действуют как динамический регулирующий клапан, т.е. час они закрываются при уменьшенном расходе, сохраняя перепад давления на линии постоянным.

При этом, структурная схема САР с регулятором прямого действия имеет вид, представленный на рисунке 3.3.


Рисунок 3.3 – Структурная схема САР с регулятором прямого действия