Материал: Штейнберг, Ш. Е. Промышленные автоматические регуляторы

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

вниз, открывая сопло

сброса

С С б

и прикрывая сопло

питания

С п и т

(или наоборот). Это приведет

к

изменению давления Р в ы х

на

выхо­

де элемента 1 и, как

следствие,

к

изменению давления

Р в

ы х

на

вы­

ходе повторителя-усилителя мощности б и на выходе прибора. Из­ менения выходного давления будут продолжаться до тех пор, пока вследствие изменений усилия, развиваемого давлением Р В ы х на мем­ бранах камеры Б, равновесие сил на мембранном пакете элемента / не восстановится вновь. Таким образом, выходное давление «отсле­ живает» все изменения входных сигналов, непрерывно «стремясь» обеспечить равновесие сил, соответствующее условию (10-36а). Дру­ гими словами, прибор действует как многовходовой усилитель-сум­ матор с единичным коэффициентом усиления по каждому из вход­

ных каналов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частотная

граница

О Н Р

данного

прибора

лежит

около

20 рад/сек,

что

превосходит основную

рабочую

частоту

большинст­

ва промышленных пневматических САР.

 

 

 

 

 

 

Единственным параметром

настройки

прибора

является

величи­

на смещения РСМ = РІР$,

изменяемая

вручную

с

помощью

задат­

чиков 3 я

4. Величина Р е м обычно выбирается

такой,

чтобы избе­

жать нарушения стандартного диапазона давлений на

выходе

прибора.

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

Конструктивно прибор

типа

ПФ1.1

выполнен

аналогично

другим

приборам системы «Старт». Основные технические характеристики приведены в табл. 10-1.

в) ПРИБОР ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГО КОРНЯ ТИПА ПФ1.17

Прибор типа ПФ1.17 предназначен для извлечения квадратного кор­ ня из величины стандартного пневматического сигнала, т. е. для вы­ полнения алгоритма

 

 

 

 

Хъых=Ухвх,

 

 

 

 

 

 

(10-37)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* в х = -Рвх — 0,2,

кгс/см2;

 

 

 

 

 

(10-37а)

 

 

 

*вых =

£ (Рвых 0,2),

кгс/см2,

 

 

 

(10-376)

здесь

Рвх входное давление,

изменяющееся

в

стандартном

диа­

пазоне 0,2—1,0

кгс/см2

при

изменении

параметра х в х

от

нуля

до

максимального

значения

х к

а к с ;

Р В ы х выходной

сигнал

 

прибора,

изменяющийся в стандартном диапазоне 0,2—1,0

кгс/см2;

 

£ « 1 , 1 —

нормирующий коэффициент.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив

(10-37а)

и (10-376) в (10-37), можно

записать алго­

ритм функционирования

прибора ПФ1.17 в другом

виде:

 

 

 

 

 

 

Р в ы х = К о , 8 ( Р в х

0,2 . )+ 0,2,

кгс/см*.

 

 

(10-38)

Обычно прибор используют для спрямления

нелинейных

(квад­

ратичных)

характеристик

дифманометрических

датчиков

 

расхода

жидкостей или газов. Его включают в контур САР расхода

между

датчиком и регулятором.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип действия прибора основан на кусочно-линейной

аппрок­

симации нелинейной функции (10-38). В основном

рабочем

диапа­

зоне

изменений

входного сигнала Р в ы х

от 0,3

до

1,0

кгс/см2

эту

функцию с

достаточной

для

практики

точностью

можно

аппрокси-

396

мировать ломаной линией, составленной из участков трех прямых (рис. 10-29). При этом график функции (10-38) разбивается по оси Я В ых на три интервала, в пределах каждого из которых нелинейная функция (10-38) заменяется отрезком прямой

р в ы х г = ^ в х + ^ " « =

1.2.3

(10-39)

с соответствующим образом подобранными угловым коэффициентом kt и смещением Р®,

Прибор собран из элементов УСЭППА по принципиальной схе­ ме, показанной на рис. 10-30. Уравнение прямой каждого і-го ин­ тервала разбиения реализуется цепочкой, состоящей из элементов:

1,0

Рвых

0,8

.0,6

0,k

 

 

 

 

 

рвх

О

0,2

ОМ

0,6

0,8

1,0

Рис. 10-29. К принципу действия прибора

ПФ1.17.

дроссельных делителей /, 2 и одномембранных

элементов — повтори­

телей со сдвигом

3—5

(цепочка,

реализующая

уравнение для перво­

го интервала, дроссельного делителя не имеет). Проходя через дрос­

сельные делители, входной сигнал

Рв% умножается на соответству­

ющие угловые

коэффициенты ki

(для

первого интервала

ftj = l ) .

Необходимые

значения смещений

Р °

обеспечиваются с

помощью

опорного давления Р О п = 0,6 кгс/см2, поступающего на вторые полю­

сы дроссельных делителей / и 2 от задатчика

6, и за счет надлежа­

щей настройки пружинного сдвига в элементах

3—5.

Выбор необходимого і-го интервала разбиения и соответствую­ щего уравнения, справедливого при текущем значении Рвх, достига­ ется автоматически тем, что выходные камеры элементов 3—5 объ­ единены общим коллектором, соединенным через дроссель 7 с источ-

397

ником питания. При таком соединении в коллекторе устанавливается давление Р в т , равное наименьшему из реализуемых каждой це­ почкой. В силу выпуклости нелинейной функции (10-38) минималь­ ными всегда являются значения именно того отрезка прямой, кото­ рый аппроксимирует кривую в интервале, включающем текущее значение входного сигнала РВх (см. рис. 10-29).

Сигнал Рвых в коллекторе поступает на усилительный каскад, состоящий из трехмембранного элемента 8 и усилителя мощности 9,

Рис. 10-30. Прибор

извлечения квадратного

корня ПФ1.17.

 

 

которые охвачены

общей отрицательной обратной связью. Благода­

ря этому на выходе каскада и прибора в

целом формируется

сиг­

нал РВы1,

непрерывно

отслеживающий (с

усилением по

давлению

примерно в

1,18 раза)

изменения Р в ы х

в коллекторе. Таким

образом,

прибор реализует

операцию

(10-38)

извлечения квадратного

корня

с помощью

алгоритма

(10-39) кусочно-линейной аппроксимации.

Наличие в приборе инерционных задросселированных камер (на

входе в элементы

3, 4

я 8) приводит к заметному ограничению его

О Н Р . Нелинейный

характер

операции

извлечения квадратного

корня

и описанный ранее способ

ее аппроксимации затрудняют

аналити­

ческую оценку динамических характеристик данного прибора. Экспе­

риментальные исследования

показали,

что

частотная граница О Н Р

прибора ПФ1.17

составляет

примерно

1,5

рад/сек.

В приборе

использованы

одномембранные элементы УСЭППА

с пружинным сдвигом, обладающие относительно невысокой ста­ бильностью, поэтому рекомендуется регулярно, через 4—6 мес. про­ водить проверку и подстройки каждого прибора ПФ1.17.

Технические данные прибора приведены в табл. 10-1.

398

Глава одиннадцатая

И С П О Л Н И Т Е Л Ь Н Ы Е М Е Х А Н И З М Ы И В С П О М О Г А Т Е Л Ь Н О Е О Б О Р У Д О В А Н И Е П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Х С А Р

11-1. П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е И С П О Л Н И Т Е Л Ь Н Ы Е М Е Х А Н И З М Ы

В качестве исполнительных механизмов в пневматиче­ ских системах автоматического регулирования применя­ ются устройства, обеспечивающие преобразование ко­ мандного пневматического сигнала с выхода регулиру­ ющего устройства в перемещение регулирующего орга­ на. Существует несколько типов таких исполнительных механизмов: мембранные и сильфонные приводы, золот­ никовые и поршневые механизмы и т. п.

Пневматические исполнительные механизмы характе­ ризуются высокой надежностью, дешевизной и просто­ той конструкции. Многие из них обладают значительной мощностью, т. е. способны при значительном ходе раз­ вивать большие перестановочные усилия.

В промышленных системах автоматизации процессов наибольшее распространение получили пневматические мембранные (мембранно-пружинные) исполнительные механизмы (МИМ). Серийно выпускается также порш­ невой следящий привод типа ПСП-1.

а) МЕМБРАННЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Пневматические МИМ предназначены для пропорцио­ нального преобразования входного пневматического сиг­ нала в механическое перемещение выходного звена (што­ ка, рычага) при относительно небольшой величине этих перемещений (до 100—160 мм). Именно такой диапазон перемещений обычно требуется для управления золотни­ ковыми клапанами, чаще всего применяющимися в ка­ честве регулирующих органов на различных технологи­ ческих объектах.

Как правило, МИМ выпускаются конструктивно объ­ единенными с регулирующими клапанами в единые из­ делия, иногда называемые исполнительными устройства­ ми. Конструкции, технические характеристики и необхо­ димые справочные данные по таким регулирующим кла­ панам с пневматическими МИМ, выпускаемым отечест-

399

венной промышленностью, достаточно подробно освеще­ ны в технической литературе [Л. 18, 22]. Поэтому ниже приводятся лишь краткое описание принципа действия МИМ, их типичные статические и динамические харак­

 

 

теристики

и

некоторые

до­

 

 

полнительные

рекомендации

 

 

по их

применению.

 

 

 

 

 

Типичный

 

МИМ

 

(рис.

 

 

11-1)

 

состоит

из

мембраны

 

 

/ с жестким центром 2, отде­

 

 

ляющей

 

пневматическую

 

 

входную камеру, штока 5 и

 

 

пружины

3,

зажатой

между

 

 

мембраной

и

корпусом 4.

 

 

При

 

изменении

давления

 

 

РВх,

действующего

на

 

мем­

 

 

брану / во входной камере,

 

 

мембрана

прогибается,

сжи­

 

 

мая

или

отпуская

пружину

 

 

4,

и

перемещает

выходной

 

 

шток 5, жестко

соединенный

 

 

с золотником 6 клапана.

 

 

 

Статической

характери­

 

 

стикой МИМ

является

зави­

 

 

симость хода штока от вход­

 

 

ного

пневматического

сигна­

 

 

ла

установившемся

со­

 

 

стоянии). Она

определяется

 

 

в

значительной

мере свойст­

 

 

вами

 

противодействующей

Рис.

11-1. Мембранно-пружин-

пружины. Обычно

статичес­

кая

точность

подобных

ис­

ный

исполнительный механизм.

полнительных

механизмов

 

 

 

 

невысока: даже при

посто­

янном направлении изменений входного сигнала отклоне­ ния статической характеристики от линейной составляют около 2,5% полного рабочего хода. Кроме того, вследст­ вие трения, существующего в сальнике и в самой пружи­ не, характеристика МИМ имеет гистерезис, достигающий величины 10—15% полного хода. Однако во многих слу­ чаях такие статические характеристики исполнительно­ го механизма приемлемы.

Динамические характеристики пневматических МИМ также удовлетворяют требованиям большинства систем

400

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/155571