Материал: Штейнберг, Ш. Е. Промышленные автоматические регуляторы

силы натяжения (на рисунке направленной вправо) пру­ жины 6 равновесие сил не восстановится вновь. Таким образом, шток привода «следит» за изменениями входно­ го пневматического сигнала. Мембранный пакет 7 выпол­ нен так, что изменения давления в силовых полостях ци­ линдра не сказываются на условиях равновесия сил на элементе сравнения.

Благодаря применению принципа силовой компенса­ ции следящий пневмопривод ПСП-1 обладает высокой чувствительностью (зона нечувствительности составляет не более 0,5% максимального значения входного сигна­ ла) . Время перемещения поршня из одного крайнего по­ ложения в другое при ненагруженном штоке равно 4 сек. Частотная граница области нормальной работы привода равна примерно 0,6 рад/сек.

11-2. П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е Л И Н И И П Е Р Е Д А Ч И

Пневматические линии (пневмопроводы) предназначены для передачи сигнала изменения давления от одного при­ бора (элемента пневматической САР) к другому. Как уже отмечалось, им принадлежит особое место среди всех других элементов пневматических систем автомати­ зации: характеристики пневмопроводов часто могут ре­ шающим образом повлиять на общие технико-экономиче­ ские показатели и на всю работоспособность пневматиче­ ской системы регулирования.

В зависимости от принятого варианта территориаль­ ной схемы (см. рис. 9-1) каждая одноконтурная пневма­ тическая система автоматического регулирования (вме­ сте со связанной с ней, как правило, системой контроля) содержит от двух до пяти длинных пневматических ли­ ний, соединяющих между собой территориально разоб­ щенные элементы САР. Наибольшее влияние на качест­ во работы системы регулирования при этом оказывают свойства двух основных пневмопроводов, входящих в замкнутый регулирующий контур: линии, соединяющей выход пневматического датчика со входом регулирующе­ го устройства, и линии, соединяющей выход регулирую­ щего устройства с пневматическим исполнительным ме­ ханизмом. Однако при проектировании и эксплуатации систем пневмоавтоматики необходимо иметь в виду, что работоспособность системы зависит практически от всех входящих в нее пневмопроводов.

405

По своим принципиальным схемам линии передачи, встречающиеся в пневматических САР, как правило, чрезвычайно просты. Обычно их можно отнести к одно­

ства к мембранному исполнительному механизму без по­ зиционера) ;

линия с разветвлением (рис. 11-5, в) соединяет выход источника с входами двух (редко трех и более) прием­ ников.

Основными параметрами, определяющими свойства пневматических линий передачи, являются внутренний диаметр d и длина /. Кроме того, как будет показано ниже, свойства пневмопроводов, существенно зависят от величины и характера их нагрузки.

Математическое описание и анализ процессов измене­ ния давления в пневмопроводах проводятся обычно при следующих основных допущениях:

в статическом режиме расход воздуха вдоль трубо­ провода в любом его сечении равен нулю (входная каме­ ра прибора-приемника глухая, «утечка» воздуха из ли­ нии в атмосферу отсутствует);

величина изменений давления в линии мала по срав­ нению со значением абсолютного давления в ней в ис­ ходном статическом режиме;

движение воздуха вдоль пневмопровода подчиняется

406

уравнениям установившегося ламинарного течения жид­ кости (газа) по цилиндрическому каналу с постоянным сечением.

При этих допущениях изменения давления Р и расхо­ да Q в любом сечении пневмопровода описываются сле­ дующей системой дифференциальных уравнений:

где x — расстояние рассматриваемого сечения от источ­ ника сигнала; t — время; R, L , С — коэффициенты, опре­ деляемые соотношениями

эти величины, описывающие процессы в пневматических

анализ процессов в линии при сделанном выше допуще­

в функции расхода на границах пневмопровода: в его

407

прибора-источника. При использовании системы уравне­ ний (11-1) обычно принимают, что на входе в пневмо­ провод поддерживается заданный закон изменения дав­ ления, независимо от величины расхода в этом сечении, т. е. предполагается, что расходную мощность источника , сигнала можно считать неограниченной. В большинстве практически важных случаев такое допущение можно считать справедливым. Однако при достаточно быстрых изменениях давления на входе в пневмопровод (при вы­ соких частотах передаваемых по линии сигналов) оно нарушается.

Зависимость между расходом и давлением на конце пневмопровода определяется характером его выходной нагрузки. В наиболее распространенных случаях, пока­ занных на рис. 11-5, а и в, она имеет следующий вид:

где Р о р — среднее значение абсолютного давления в рас­ сматриваемом динамическом процессе. Если же объем V не остается постоянным (рис. 12-5,6), то следует пользо­ ваться более сложным соотношением:

408

ческих задач. Поэтому представляют интерес более про­

ее кривой разгона. Типичный вид такой кривой показан нарис. 11-6. Она обычно имеет участок чистого запаздыва­ ния длительностью т и участок, на котором происходит постепенное изменение давления на конце пневмопрово­ да. Учитывая, что это изменение происходит по кривой, близкой к экспоненте, его обычно характеризуют пара­ метром Т, равным интервалу времени, в течение которо­ го изменение давления достигает 63% своего максималь­ ного значения. Характерным для пневматических линий считают также параметр Т63, равный сумме интервала чистого запаздывания т и постоянной времени Т.

На рис. 11-7 приведены полученные эксперименталь­ но зависимости параметров т и Т от длины пневмопрово­ да. Эти графики справедливы лишь для отмеченных на рисунке условий. При изменении условий (особенно при других значениях диаметра линии и величины на­ грузки) необходимо вносить соответствующие коррек­ тивы.

409