Материал: Штейнберг, Ш. Е. Промышленные автоматические регуляторы

тель пневматического входного сигнала с усилением по мощности.

Действительно, входной пневматический сигнал / V после преобразования на мембране элемента сравнения усиливается по амплитуде управляющим элементом «соп­ ло—заслонка». Сигнал Р В ы х . у . э на выходе последнего, ко­ торый действует через мембрану и шток усилителя, вто­ рично усиливается клапанным управляющим элементом. Благодаря высокой мощности сигнала Рвых на выходе клапанного элемента вся схема обеспечивает значитель­ ное усиление входного сигнала по мощности. Наличие жестких отрицательных обратных связей по давлению, охватывающих всю схему и отдельно ее второй каскад, позволяет реализовать устойчивое повторение входного сигнала по амплитуде.

Для устранения влияния колебаний давления питания на работу пневматических приборов (их управляющих элементов) применяются также усилители, построенные по еще более сложной, трехкаскадной схеме (рис. 7-7, б); такой усилитель обеспечивает стабилизацию перепада давления не только на переменном, но и на постоянном дросселе пневматического управляющего элемента, что приводит к некоторому дополнительному повышению точ­ ности прибора. В остальном его принцип действия анало­ гичен рассмотренному выше.

Для формирования нужного закона регулирования в пневматических регулирующих устройствах использу­ ются разнообразные элементы связей. К ним относятся такие пневматические элементы, как пневмоемкости, соп­ ротивления, каналы, а также механические элементы (тяги, рычаги, штоки и т. п.). В современных пневморегуляторах наиболее широко применяются чисто пневма­ тические варианты связей, составленные из последова­ тельно соединенных элементов типа «дроссель—объем» (рис. 7-8, а) . В качестве дросселей-сопротивлений ис­ пользуется либо капиллярная проволока (рис. 7-8, б), по­ мещаемая на пути воздушного потока, либо сужающее устройство типа «конус—конус» (рис. 7-8, в). Переме­ щая в последнем конусную пробку / относительно втул-

287

давление Рвых в емкости 2, то можно показать, что в пер-

'V,

У71//

Рис. 7-8. Пневматические элементы динамических связей.

а — дроссель — объем; б — капиллярный дроссель; в — настраивае­ мый дроссель конус — конус.

вом приближении такой элемент подчиняется уравнению движения апериодического звена первого порядка:

Действительно, расходная («токовая») характеристи­ ка пневматического сопротивления в первом приближе­ нии может считаться линейной:

288

воздуха расходная характеристика пневматического

показан на рис. 7-9. Переключающие элементы предна­ значены для ручного переключения пневматических ка­ налов, просты по конструкции и дополнительных поясне­ ний не требуют.

Особое место среди других конструктивных элементов

иузлов пневматических регуляторов принадлежит пнев­ матическим линиям передачи сигналов — пневмопрово­ дам. Время передачи пневматического сигнала по длин­ ной линии часто значительно превышает длительность пе­ реходных процессов ' в других элементах и узлах пневматических систем регулирования. Кроме того, ли­ ния передачи может вносить не только динамические, но

исущественные статические ошибки в передачу сигналов (например, при наличии в пневмопроводе «утечки» воз­

духа в атмосферу). Поэтому при проектировании, на­ ладке и эксплуатации систем с пневматическими регуля­ торами необходимо всегда особое внимание уделять пневмопроводам, учитывать их основные свойства и ха­ рактеристики.

Несмотря на то что принципиальная схема пневмопро­ вода (рис. 7-10) в типовых случаях предельно проста, точ-

ный расчет его основных характеристик затруднителен. Это объясняется тем, что в длинной пневматической ли­

характеристик пневмопроводов как элементов пневмати­ ческих систем регулирования обычно стремятся пользо­ ваться упрощенными зависимостями, полученными опыт­ ным путем. Наиболее представительные из них приво­ дятся в гл. 11.

7-4. П Р И Н Ц И П ДЕЙСТВИЯ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Х РЕГУЛЯТОРОВ

Рассмотренные выше конструктивные элементы исполь­ зуются для создания разнообразных пневматических устройств автоматики. Последние можно подразделить на

•твхи)

Рис. 7-11. Схема устройств, работающих по принципу компенсации перемещений (а) и компенсации сил (б).

устройства, действующие по принципу компенсации пе­

и принцип действия одного из таких устройств: простей-

290

нал пневматического датчика, соответствующий этим из­ менениям) преобразуются входным чувствительным эле­ ментом прибора в перемещение тяги 3. Через рычаг 2, поворачивающийся вокруг точки опоры О, эти переме­ щения передаются заслонке 4, что приводит к изменению зазора между ней и соплом 5. В соответствии с этим на выходе управляющего элемента «сопло—заслонка» в ли­ нии 6 происходит изменение пневматического сигнала — давления сжатого воздуха. Усиленный по мощности пневматическим усилителем 7, этот сигнал поступает на выход регулятора и далее на вход исполнительного меха­ низма. Одновременно выходной сигнал РВ ых поступает в сильфонное устройство 8 жесткой обратной связи, где преобразуется в пропорциональное перемещение штока 1. Последнее приводит к перемещениям точки опоры О ры­ чага 3 и, следовательно, вновь вызывает изменения за­ зора между соплом и заслонкой. Направления воздейст­ вий при этом подобраны так, что перемещения заслонки относительно сопла, вызванные изменениями входного сигнала прибора и действием обратной связи, противо­ положны. Так, если под влиянием отклонения регулируе­ мого параметра тяга 3 переместилась вправо, что приве­ ло к прикрытию сопла заслонкой, то вызванное этим увеличение давления на выходе прибора приведет через сильфон 8 к перемещению точки опоры О влево, т. е. к приоткрыванию сопла заслонкой — к «компенсации пе­ ремещений», вызванных входным сигналом.

Точность устройств, действующих по принципу ком­ пенсации перемещений, зависит от точности преобразо­ вания входного сигнала чувствительным элементом в пропорциональные перемещения, а также от линейно­ сти «ходовой» характеристики устройства обратной свя­ зи и свойств всей кинематической схемы. Наличие неиз­ бежных погрешностей в этих характеристиках, трение и люфты в кинематических передачах ограничивают точ­ ность пневматических приборов, действующих по этому принципу.

Принцип компенсации усилий позволяет строить пнев­ матические регуляторы и приборы так, что их действие практически не сопровождается механическими переме­ щениями. Рассмотрим схему простейшего прибора с си-