Материал: Штейнберг, Ш. Е. Промышленные автоматические регуляторы

ко наличием апериодических звеньев, включенных на входах блока и имеющих коэффициент передачи

Эти апериодические звенья обусловлены «паразитны­ ми» инерционностями входных делителей. Величины «вредных» постоянных времени делителей xki пропорци­ ональны коэффициенту усиления делителей ( т « І 4 - 2 сек).

Наладка и настройка регуляторов соотношения про­ изводится аналогично тому, как это делается для блоков типа 4РБ-32. При выборе значения коэффициента соот­ ношения необходимо учитывать характеристики первич­ ных приборов — датчиков, используемых для измерения регулируемых параметров. Кроме того, коэффициент k\, устанавливаемый во входном делителе в линии от дат­ чика одного из параметров (на изменения которого воз­ действует регулятор), изменяет фактическое значение пределов пропорциональности блока:

где б п р — значение пределов пропорциональности по гра­ дуировке на дросселе регулятора. Поэтому при опреде­ лении и установке оптимальных значений параметров настройки регулятора нужно вносить соответствующие поправки.

При использовании регуляторов типа РБС в промыш­ ленных системах автоматизации необходимо иметь в ви­ ду, что входные сигналы этих регуляторов не являются полностью унифицированными с сигналами всех осталь­ ных приборов и блоков АУС. Для блоков РБС давления Р\ и Р2, поступающие на его входы, должны быть про­ порциональны параметрам, отношение которых поддер­ живается постоянным. Однако для всех блоков АУС и большинства пневматических датчиков в качестве уни­ фицированного диапазона входных и выходных сигналов

(сдвинуть нуль) так, чтобы избыточное давление на их выходе было пропорционально величине параметров, ли-

327

бо несколько модифицировать регулятор соотношения так, чтобы поступающие на его входы сигналы также отсчитывались от условного нуля 0,2 кгс/см2. Для этого достаточно направить потоки воздуха, выходящие из делителей (см. рис. 9-8) не в атмосферу, а через допол­ нительный штуцер в линию с давлением 0,2 кгс/см2. Хо­ тя последний способ согласования характеристик датчи­ ков и регулятора требует некоторых конструктивных пе­ ределок в блоке, обычно он является технически более оправданным.

Аппаратурное решение блоков РБС и 4РБ-32 анало­ гично. Дроссельные приставки выполнены в виде отдель­ ных конструктивных узлов и крепятся в верхней части блоков. Установка выбранного значения коэффициента

порционально-интегральным регулирующим блоком для формирования ПИД-закона регулирования). Поэтому необходимо, чтобы выходной сигнал блока предварения, кроме составляющей, пропорциональной скорости изме­ нений входного сигнала, содержал и вторую компонен­ ту, повторяющую сам входной сигнал. Другими словами,

328

пых частей: элемент сравнения (мембранный блок), двухкаскадный усилитель (пневмореле с усилением по мощности, охваченное жесткой отрицательной связью) и устройства обратных связей. Элемент сравнения блока предварения представляет собой мембранный пакет, со­ ставленный из трех сдвоенных мембран, которые делят внутреннюю полость прибора на четыре основные каме­ ры: Д, Е, Ж и К. В камеру Е подводится входной сиг-

Рис. 9-11. Блок предварения БП-28В.

нал Рвх; камеры Д и К специальным каналом обратной связи соединены непосредственно с выходной линией, давление в которой равно Р В ы х . Камера Ж сообщается также с выходной линией через регулируемый игольча­ тый дроссель ДП и образует вместе с ним одноемкостное статическое звено обратной связи. Для реализации заданного ПД-закона в блоке предварения пневматиче­ ской АУС использованы три обратные связи с выхода блока: жесткая отрицательная связь через камеру Д,

Чтобы пояснить принцип действия блока предваре­ ния, рассмотрим, как изменяются давления в камерах обратных связей и на выходе прибора. Пусть входной

329

сигнал постоянен и равен Р ° х . Тогда в силу компенсаци­ онного принципа действия блока давление на его выхо­

ления в камере Ж. Так как камера Ж является непро­

предварения — уравнение его статической характеристи­ ки в виде

Таким образом, при постоянном сигнале на входе бло­ ка предварения выходной сигнал равен входному, т. е. повторяет его.

Рассмотрим теперь действие блока при изменяющем­ ся входном сигнале. Пусть давление на входе прибора растет от начального значения Р° х с некоторой постоян­ ной скоростью а (рис. 9-12):

330

на мембранном блоке может быть достигнуто за счет из­ менений давления в камере Ж . Это давление должно изменяться так быстро-, чтобы скомпенсировать измене­ ния усилия, развиваемого входным давлением. На дрос­ селе ДП возникает соответствующий перепад давления:

(9-20)

причем его величина пропорциональна скорости измене­ ний входного сигнала и зависит от степени открытия на-

* н

Рис. 9-13. Структурная схема блока БП-28В.

страиваемого дросселя ДП (от его сопротивления). Дру­ гими словами, при появлении на входе блока предваре­ ния равномерно нарастающего сигнала (9-19) его выход­ ной сигнал сначала быстро изменится на величину АР, пропорциональную скорости изменений входного сигна­ ла, а затем будет изменяться с той же скоростью а, обе­ спечивая динамическое равновесие сил на мембранном блоке. При этом, как показано на рис. 9-12, сам выход­ ной сигнал блока предварения можно разложить на две составляющие: одна из них является повторением вход­ ного сигнала, а другая пропорциональна скорости его изменений.

Таким образом, в первом приближении движение блока предварения БП-28В АУС подчиняется ПД-закону (с ненастраиваемым единичным коэффициентом при ста­ тической составляющей). Коэффициент Тл в уравнении (9-17) является параметром настройки блока и может изменяться с помощью дросселя ДП.

Однако более тщательный анализ динамики блока предварения показывает, что динамические взаимосвязи

331

между отдельными функциональными элементами блока характеризуются структурной схемой, приведенной на рис. 9-13. Передаточная функция линейной модели бло­ ка, соответствующая такой структуре, имеет вид:

sr JP + 1

функция (9-21) линейной модели реального блока пред­ варения (или соответствующее ей дифференциальное уравнение) близка к стандартному ПД-закону [выраже­ ние (9-17)] лишь при ограниченных частотах (скоро­ стях) изменений входного сигнала. В соответствии с пе­ редаточной функцией (9-21) область нормальной работы блока предварения по частоте ограничена сверху усло­ вием

Для большинства промышленных объектов соотно­ шение между основной рабочей частотой системы регу­ лирования и оптимальным значением параметра наст­ ройки Г д таково, что неравенство (9-22), как правило, удовлетворяется. Поэтому при расчете параметров на­ стройки блока предварения и ПДили ПИД-регуляторов АУС, реализованных с его применением, обычно можно пользоваться упрощенным уравнением (9-17) и соответ­ ствующей ему передаточной функцией. Однако в конце расчета целесообразно сделать проверку допустимости такого упрощения.

Установка нужной величины параметра настройки блока «времени предварения» — производится с помо-

•щью дросселя ДП (см. рис. 9-11). Настроечная головка дросселя имеет шкалу, оцифрованную непосредственно значениями времени предварения (в минутах). Градуи­ ровка этой шкалы производится при наладке прибора на заводе-изготовителе с погрешностью 10—45% номиналь­ ного значения.

332