Файл: В.А. Старовойтов Одноконтурная автоматическая система регулирования расхода жидкости.pdf

10

плавка можно определить состояние прибора (отсутствие трения и засорения).

Ротаметры со стеклянной трубкой изготовляют на давление жидкости или газа не более 0,58 МПа. При более высоких давлениях жидкости или газа, а также для измерения расхода пара применяют ротаметры с металлической конусной трубкой. Показания такого прибора снимают при помощи указателя, соединенного с поплавком стержнем.

Рассмотренные ротаметры имеют недостатки: невозможность регистрации показаний и передачи их на расстояние; недостаточная чёткость шкал приборов.

В АСР используются приборы с металлической трубкой с электрической или пневматической передачей показаний на расстоянии.

4.2. Пневматический регулятор системы «Старт»

Устройство, с помощью которого в системах регулирования обеспечивается автоматическое поддержание технологической величины (в нашем случае расхода) около заданного значения, называ-

ют автоматическим регулятором.

Помимо электронных и гидравлических широкое распространение, особенно в химических технологиях, получили пневматические регуляторы (системы “Старт”), входные и выходные сигналы которых представляют собой давление сжатого воздуха, измеряющегося в пределах от 0,02 до 0,1 МПа . Принцип действия регуляторов основан на компенсации усилий при малых перемещениях чувствительных элементов – мембран или сильфонов [1, с.102;3,

с.111].

Типичным представителем регуляторов системы “Старт” является устройство регулирующее пневматическое пропорционально – интегральное типа ПР 3.31 – М1 (рис.7).

Данное устройство (регулятор) предназначено для получения непрерывного пропорционально – интегрального регулирующего воздействия давления сжатого воздуха на исполнительное устройство или какое – либо другое устройство системы регулирования с целью поддержания измерительного параметра (расхода) на заданном уровне.

11

Такого рода воздействия обеспечивает схема, представленная на рис. 8.

Рис.7 Устройство регулирующее пневматическое пропорционально – интегральное ПР 3,31 – М1 (со снятой крышкой): 1 – стенка щита; 2 – гнездо присоединительное; 3 – разъём штекерный; 4 – диск

12

Рис. 8. ИП-регулятор ПР 3.31

13

Входной сигнал Рвх , являющийся выходным для преобразователя перепада давлений, пропорциональный расходу в трубопроводе, и заданное давление Рзд (сигнал задания) подводят в камеры В и Б пятимембранного элемента сравнения 1. Его выходной сигнал Р1 направляется в камеру Г, образуя единичную отрицательную

ную обратную связь. Сигнал Ри выхода инерционного элемента 2 подводится к маломощному повторителю давления 4 , сигнал с выхода которого Р2 подаётся на дроссельные сумматоры 5 и 6. На сумматор 5 поступает также сигнал Р1, на сумматор 6 - сигнал Рд с выхода трёхмембранного элемента сравнения 7, который далее направляется через постоянный дроссель во входную камеру Д повторителя – усилителя мощности 8. На его выходе формируется выходное давление регулятора Рвых, которое проходит через выключающее реле 9 и поступает в выходную линию регулятора.

Если Рвх =Рзд, то мембранные узлы элементов 1, 4, 7, и 8 находятся в равновесии, и давление на выходе регулятора не изменяется. Повышение давления Рвх относительно давления Рзд приводит к увеличению сигнала Р1, а после прохождения инерционного элемента 2 также и сигнала Ри. Причем сигнал Р1 возрастает более интенсивно , чем сигнал Ри, что вызывает поток воздуха через дроссели сумматора 5 в направлении стрелки, показанной на рисунке. При этом давление Рв в камере В элемента сравнения 7 возрастает, его мембранный блок перемещается вниз, закрывая торцом штока мембран сопло в камере А. В результате этого дав-

Рб не станет равным давлению Рв. Увеличение давления Рд в линии входа повторителя 8 вызывает такое же увеличение давления на его выходе и на выходе регулятора. Уменьшение давления Рвх на входе регулятора сопровождается уменьшением давления Рвых на его выходе. Давление на выходе Рвых является выходным (командным) сигналом регулятора, подаваемым на пневматическое исполнительное устройство. При этом выходной сигнал регулятора Рвых (на схеме рис. 1 - х)

14

тверждает, что данный регулятор является ПИ – регулятором с независимыми параметрами настройки.

В соответствии с принятыми на схеме рис. 1 обозначениями воздействий закон ПИ – регулирования запишется как [3, с.118]

а график переходной характеристики (при ступенчатом входном воздействии) может быть представлен как на рис. 9.

Рис. 9. График переходной характеристики ПИ – регулятора

Выключающие реле 3 и 9 необходимы для отключения и включения регулятора при переходе с автоматического на ручное

мента 2. Для перехода на ручное управление в выключающие реле подаётся сигнал Рк = 1. В этом случае закрываются сопла С1

15

обоих реле, и сигнал Рвых разъединяется с линией выхода регулятора, а также прерывается линия инерционной положительной обратной связи, проходящая через реле 3. Но при этом выход реле 9 через открытое сопло С2 соединяется с камерой Д элемента сравнения 1 – камерой положительной обратной связи, в которой устанавливается давление, равное давлению в линии выхода регулятора. Это предохраняет линию выхода от скачка давления при промежуточном положении переключателя станции управления и

связи сигнала Рд - сумматор 6, на работу повторителя 8 на линии сигнала Рд устанавливают постоянный дроссель.

Предел пропорциональности δ регулятора ПР 3.31 – М1 настраивается в диапазоне от 2 до 5000 % (коэффициент передачи от 0,03 до 50) при помощи регулируемых дросселей сумматоров 5 и 6. При настройке δ в диапазоне 100 - 5000 % дроссель сумматора 6 устанавливают на отметку 100 %, что соответствует его полному открытию (при этом k4 ≈ 1), а дроссель сумматора 5 - на соответствующую отметку по его шкале. В этом случае регулятор реализует закон в соответствии с формулой (3), в которой k = k3; при полном открытии дросселя сумматора 5 величина δ = 100% (k4= 1). При закрывании дросселя значение δ уменьшается.

ставляющей сводится к минимуму и регулятор осуществляет П – закон регулирования. По мере открытия дросселя время Ти уменьшается, а воздействие И – составляющей усиливается. При полностью открытом дросселе Ти = 0,05 мин.

4.3. Пневматическое исполнительное устройство (ИУ)

Пневматические исполнительные устройства входят в отдельную функциональную группу изделий Государственной системы приборов ГСП. Эти устройства занимают в ГСП особое положение, так как являются одновременно элементами системы автоматизации и трубопроводной сети, в которой их устанавливают. Поэтому нормальное функционирование исполнительного устройства