Меню

Статические регуляторы непрямого действия

Астатические и статические регуляторы давления газовых сетей — виды регуляторов, устройство, сравнительная характеристика, расчет пропускной способности, методика подбора.

Управление гидравлическим режимом работы системы газоснабжения осуществляют с помощью регуляторов давления, которые автоматически поддерживают постоянное давление в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа. При регулировании давления происходит снижение начального, более высокого давления, на конечное (более низкое).

Автоматический регулятор давления состоит из регулирующего и реагирующего устройств. Основной частью реагирующего устройства является чувствительный элемент (мембрана), а основной частью регулирующего устройства — регулирующий орган (у регуляторов давления дроссельный орган). Чувствительный элемент и регулирующий орган соединяются между собой исполнительной связью. На рис. 7.1 показаны схемы регулятора давления и условно газовая сеть, которая является объектом регулирования. Давление до регулятора обозначено через р1 давление после регулятора — через р2. Регулятор типа «после себя», поэтому давление р2 является регулируемым параметром.

Рис. 7.1. Схема регулятора давления

1 — регулирующий (дроссельный) орган; 2 — мембранно-грузовой привод; 3 — импульсная трубка; 4 — объект регулирования — газовая сеть

Рис. 7.2. График астатического .регулирования при отсутствии самовыравнивания

Если процесс регулирования представляет собой периодический незатухающий процесс, то регуляторы, работающие по этому принципу, называются астатическими. Эти регуляторы после возмущения приводят регулируемое давление к заданному значению независимо от величины нагрузки и положения регулирующего органа. Таким образом, равновесие системы при астатическом регулировании может наступить только при заданном значении регулируемого параметра, причем регулирующий орган может занимать любое положение. Если объект обладает свойством самовыравнивания, то процесс регулирования будет затухающим, а регулирование устойчивым.

Под самовыравниванием понимают такое свойство объекта, при котором после нарушения равновесия объект способен сам восстановить равновесие между притоком и стоком, но при другом значении регулируемого параметра. В качестве объекта, обладающего самовыравниванием, можно привести газовые сети низкого давления. Действительно, если увеличить отбор газа из этих сетей (включить новых потребителей), то давление газа уменьшится, вследствие чего сток сократится, а равновесие установится только при другом, более низком давлении газа.

Зона нечувствительности, люфты, трение в сочленениях и другие конструктивные недостатки регуляторов могут привести к тому, что колебательный процесс регулирования станет расходящимся, а регулирование— неустойчивым. Для стабилизации процесса (т. е. превращения его в затухающий) в регулятор вводят стабилизирующие устройства, в частности жесткую обратную связь. Такое регулирование называют статическим.

Регуляторы этого типа характеризуются тем, что значение регулируемого давления при равновесии системы зависит не только от задания (настройки регулятора), но и от нагрузки или от положения регулирующего органа. Каждому значению регулируемого параметра соответствует одно определенное положение регулирующего органа. При статическом регулировании равновесное значение регулируемого давления всегда отличается от заданной величины, и только при номинальной нагруз ке фактическое давление становится равным номинальному значению. Таким образом, статические регуляторы характеризуются неравномерностью, под которой понимают величину изменения регулируемого параметра, необходимую для перестановки регулирующего органа из одного крайнего положения в другое.

Рис. 7.3. Статический регулятор давления

1—регулирующий (дроссельный) орган; 2 — мембранно-пружннный привод; 3 — импульсная трубка; 4 — объект регулирования — газовая сеть

Рис. 7.4. График статического регулирования при отсутствии самовыравнивания

а — график регулирования; б — статическая ха. рактеристика регулятора

Регуляторы давления бывают прямого и непрямого действия, а также промежуточного типа. У регуляторов прямого действия регулирующий орган (клапан) перемещается усилием, возникающим в его чувствительном элементе (мембране) без использования энергии от постороннего источника. У таких регуляторов силовой элемент привода является одновременно и чувствительным элементом. Регуляторы прямого действия не имеют усилителей. Они просты по конструкции, надежны в работе и нашли широкое применение в системах газоснабжения.

У регуляторов непрямого действия усилие, возникающее в чувствительном элементе, приводит в действие управляющий элемент, который открывает доступ энергии постороннего источника (сжатого воздуха, газа и др.) в сервомотор, а последний развивает усилие, необходимое для перемещения регулирующего органа. Регуляторы этого типа всегда содержат один или несколько усилителей.

Регуляторы промежуточного типа имеют усилители, но для перестановки регулирующего органа используют энергию регулируемой среды. Если давление газа регулируется после регулятора, то регулятор называется «после себя»; если регулируется давление до регулятора, то регулятор называется «до себя». Для регулирования давления газа в городских системах газоснабжения применяют регуляторы «после себя».

Обычно при расчете пропускной способности регулирующего клапана проводят аналогию между движением газа через него и истечением из отверстия. Эта аналогия весьма приближенная по следующим причинам. Во-первых, многие клапаны выпускают с площадью прохода в седле, равной площади присоединительного патрубка. Во-вторых, при истечений из отверстия газ попадает в неограниченный объем, а при движении — через регулирующий дроссельный орган в трубопровод. В связи с этим в результате стабилизации потока давление в трубопроводе возрастет. Наконец, несмотря на то, что основной перепад давления, а следовательно, и основное гидравлическое сопротивление регулятора приходятся на регулирующий орган, определенная часть давления теряется в корпусе и при полностью открытом клапане может составлять значительную долю общего перепада давления.

Читайте также:  Регулятор гелиевый г 70 кр1

Указанные отклонения действительного движения газа через дроссельный орган от истечения из отверстия компенсируются экспериментальным коэффициентом, вводимым в расчетную зависимость. В этом случае точность расчета будет зависеть от того, насколько удачно выбран метод корректировки расчета, основанный на эксперименте. Вместе с тем расчет регулирующего клапана по формуле истечения позволяет исходя из теоретических соображений приближенно определить коэффициент, учитывающий расширение газа.

При малых перепадах давления на регуляторах пренебрегают сжимаемостью газа. Если р/p1>0,08, то ошибка не будет превышать 2,5%. При p/p1>0,08 следует учитывать сжимаемость газа, где р — перепад давлений на регуляторе, a p1—давление газа до регулятора.

Определим пропускную способность регулятора с помощью коэффициента гидравлического сопротивления по известной формуле

где W — скорость движения газа в присоединительном патрубке; р — плотность газа.

Источник



Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

Навигация:
Главная → Все категории → Производство железобетонных изделий

Характеристики автоматических регуляторов
Характеристики автоматических регуляторов

Автоматические регуляторы классифицируют по ряду признаков.

По способу действия регуляторы подразделяют на регуляторы прямого и непрямого действия.

Регуляторы прямого действия наиболее просты по устройству. Они приводятся в действие усилием, развиваемым измерительной системой регулятора при изменении величины регулируемого. параметра. Эти регуляторы для своей работы не используют посторонней энергии. В большинстве случаев регулирующий орган приводится в действие системой рычагов (механической передачей) и давлением жидкости или газа, заключенного в системе самого прибора.

Регуляторы непрямого действия для своей работы используют источник энергии — электрической, пневматической или гидравлической. Усилие, возникающее в измерительном элементе, при изменении величины регулируемого параметра включает в работу вспомогательное устройство — управляющий элемент. Это устройство открывает доступ энергии (электрической, пневматической или гидравлической) от постороннего источника в исполнительный механизм, развивающий усилие для перестановки регулирующего органа.

Чувствительность регуляторов непрямого действия выше, чем у регуляторов прямого действия.

Автоматические регуляторы различают также по характеристике их действия, т. е. зависимостью между изменением регулируемого параметра и перемещением регулирующего органа.

Рис. 1. Условные изображения автоматических регуляторов в функциональных схемах и их классификация

Позиционными регуляторами называют такие, у которых регулирующий орган может занимать два или три определенных положения. У двухпозиционных регуляторов регулирующий орган может занимать только два положения: полностью открытое или полностью закрытое. Перестановка регулирующего органа с одного положения на другое происходит почти мгновенно.

Двухпозиционные регуляторы применяют лишь на объектах с большим коэффициентом емкости и незначительным запаздыванием.

У трехпозиционных регуляторов регулирующий орган может занимать три положения: полностью открытое, среднее (нормальное) и полностью закрытое.

Статическими (пропорциональными) называют такие регуляторы, у которых величина перемещения регулирующего органа пропорциональна отклонению регулирующего параметра. Это означает, что каждому значению регулируемого параметра соответствует определенное положение регулирующего органа.

Величину перемещения регулирующего органа при отклонении регулируемого параметра, на 1% можно установить заранее. Для этого пропорциональные регуляторы снабжают устройством, называемым механизмом пропорциональности. С помощью механизма можно установить соответствующий предел пропорциональности — участок шкалы регулятора в процентах от всей шкалы, причем изменение регулируемого параметра вызывают перемещение регулирующего органа из одного крайнего положения в другое.

Чем больше зона регулирования, тем на меньшую величину перемещается регулирующий орган при одном и том же изменении параметра.

При регулировании объектов с большим коэффициентом емкости и без запаздывания пользуются малым пределом пропорциональности. По мере уменьшения коэффициента емкости и возрастания запаздывания объекта предел пропорциональности увеличивают.

Астатическими (интегральными) регулятор а-м и называют такие, у которых при отклонении регулируемого параметра от заданного значения регулирующий орган перемещается в одном направлении до тех пор, пока регулирующий параметр снова не примет заданного значения. Направление действия регулирующего органа изменяется только тогда, когда параметр при изменении перейдет через заданное значение.

Изодромные (пропорционально-интегральные) регуляторы обладают свойствами статических и астатических регуляторов. У изодромного регулятора регулирующий орган сначала принимает положение, зависящее от величины отклонения регулируемого параметра, т. е. действует как статический регулятор. Затем он совершает дополнительное перемещение, необходимое для ликвидации возникшего отклонения от заданного значения, т. е. действует как астатический регулятор.

Читайте также:  Реле регулятор зарядки генератор

Изодромные регуляторы применяют при быстро и резко меняющихся нагрузках, а также на объектах с малым коэффициентом емкости и при наличии передаточного запаздывания.

Изодромные регуляторы с предварением (пропорциональные и интегрально-дифференциальные регуляторы). На тех регулируемых объектах, у которых часто и резко меняется нагрузка и велико запаздывание, используют изодромные регуляторы. В результате такой конструкции дополнительно вводят воздействие по производственной регулируемой величине. В результате получается пропорциональный интегрально-дифференциальный регулятор или сокращенно ПИД-регулятор.

Действие такого прибора можно рассматривать как совместное действие статического Ст и астатического Ас регуляторов с дополнительным воздействием по скорости изменения регулируемой величины.

По назначению различают регуляторы расхода, давления, температуры, уровня и т. д.

По характеру изменения скорости регулирующего воздействия различают регуляторы с постоянной и переменной скоростью перемещения регулирующего органа.

Навигация:
Главная → Все категории → Производство железобетонных изделий

Источник

Регуляторы непрямого действия.

Основнымиявляются объект регулирования ОР, чувствительный элемент ЧЭ, элемент сравнения ЭСи регулирующий орган РО.

В системе непрямого действия (рис.1, б) измеренное с по­мощью чувствительного элемента текущее значение выходной величины преобразуется с помощью датчика Ди источника энер­гии ИЭв сигнал, удобный для последующих операций, и поступает на элемент сравнения, где сравнивается с аналогичным по роду используемой энергии сигналом задатчика З.

Формирующее устройство ФУпреобразует отклонение теку­щего значения выходной величины от заданного для получения определенного закона регулирования.

Законом регулирования называется зависимость выходной ве­личины регулятора от входной (отклонения).

Элемент сравнения и формирующее устройство вместе соста­вляют регулирующее устройство.

Исполнительный механизм ИМпреобразует выходной сигнал регулирующего устройства в выходную величину регулятора. Чаще всего выходной величиной регулятора является механическое перемещение выходного штока, который сочленен с регулирующим органом.

Таким образом, в системе непрямого действия под регулято­ром понимается сочетание датчика, задатчика, элемента сравне­ния, формирующего устройства и исполнительного механизма.

Наибольшее распространение получили регуляторы непря­мого действия, которые в зависимости от рода используемой энер­гии подразделяются на электрические, пневматические и гидравлические.

Пневматические регуляторы

В качестве источника энергии и носителя сигналов в пневма­тических регуляторах используется сжатый воздух. Информация о текущем значении регулируемого параметра, сигнал задания, командный сигнал к исполнительному механизму — все эти ве­личины представлены в современных пневматических регуляторах в виде сжатого воздуха под давлением 0,02-0,1 МПа. Обычно пневматический регулятор состоит из датчика, задатчика, регулирующего устройства и исполнительного механизма.

Пневматические датчики предназначены для непрерывного преобразования текущего значения регулируемого параметра в пневматический сигнал. В настоящее время широко применяется большое число пневматических датчиков разного типа. В схемно-конструктивном отношении их можно подразделить на две группы: датчики приборного типа, представляющие собой по существу разнообразные измерительные приборы с встроенными в них пневмопреобразователями (автоматический электронный мост для измерения температуры с помощью термометра сопротивления), и специальные датчики-преобразователи, действующие как первичные приборы пневматических систем автоматического контроля и ре­гулирования (дифманометры).

В качестве задатчика в пневматических регуляторах обычно применяются редукторы-стабилизаторы давления «после себя». С помощью настроечной пружины редуктора можно устано­вить на выходе задатчика определенное давление в пределах стан­дартного диапазона 0,02-0,1 МПа.

Регулирующее устройство состоит из элемента сравнения и формирующего устройства. Элемент сравнения в пневматических регуляторах выполняется в виде сборок мембран, а формирующее устройство — в виде узла «со­пло-заслонка» и усилителя, охваченного обратными связями.

Пневматический исполнительный механизм служит для преобразования командного пневматиче­ского сигнала с выхода регулирующего устройства в перемещение регулирующего органа. Наибольшее распространение получили мембранные исполнительные механизмы.

В качестве линии связи для передачи информации в пневматических регуляторах используются металлические или пластмассовые трубопроводы. По ним сигнал в виде избыточного давления сжатого воздуха, изменяющегося в стандартных преде­лах 0,02-0,1 МПа, передается от датчика и задатчика к регули­рующему устройству и от этого устройства — к исполнительному механизму. Протяженность пневматических линий связи заметно ограни­чена, обычно она не превышает 300м.

Особенность пневматических регуляторов — высокий уровень их эксплуатационной надежности. Они могут безотказно работать в тяжелых эксплуатационных условиях в течение длительного времени. В их состав не входят элементы с существенно ограни­ченным сроком службы. Для эксплуатации пневматических регу­ляторов не требуется высокой квалификации обслуживающего персонала.

Электрические регуляторы.

В состав системы промышленных приборов и средств автоматизации входит агрегатный комплекс электри­ческих средств регулирования «Каскад» с сигналом связи по­стоянного тока. Система «Каскад» может использоваться для регулирования любых технологических параметров, которые с помощью соответствующих датчиков могут быть преобразо­ваны в унифицированный электрический сигнал постоянного тока 0-5 или 0-20 мА.Применение аппаратуры «Каскад» эффективно как в одно­контурных системах регулирования, так и в многоконтурных системах, использующих каскадное регулирование, корректиру­ющие воздействия, перекрестные связи и команды от управля­ющей машины. Основными блоками системы «Каскад» явля­ются регулирующие, алгебраические и логические блоки, за­дающие устройства, усилители мощности.Регулирующие блоки системы «Каскад» осуществляют фор­мирование закона регулирования. В состав системы входят аналоговый и релейный регулирующие блоки. Выходной сигнал аналогового регулирующего блока изменяется в диапазоне 0-5 мА. Блок формирует ПИД-закон регулирования. На выходе релейного регулирующего блока образуется последовательность импульсов напряжения (24 В) постоянного тока. Работая в комплекте с электрическим исполнительным механизмом по­стоянной скорости, такой блок формирует ПИ-закон регули­рования. Алгебраические блоки являются устройствами статического преобразования сигналов. Они выполняют операции суммиро­вания, умножения, деления, возведения в квадрат, извлечения квадратного корня. Эти блоки применяют для построения ре­гуляторов соотношения, а также для внесения корректирующих импульсов. Логические блоки осуществляют операцию аналого-релейного преобразования сигналов. Эти блоки используются в схе­мах защита, сигнализации, выделения максимального и мини­мального сигналов, а также для переключения сигнальных или управляющих цепей. Задающие устройства представляют собой регулируемый активный источник тока, сигнал которого изменяется в диапа­зоне 0-5 мА с установкой по шкале в диапазоне 0-100 %. Усилители мощности предназначены для усиления аналого­вого сигнала 0-5 мА, усиления дискретного сигнала 0; ±24 В, а также для формирования сигнала, осуществляющего тормо­жение электродвигателя. Аналоговые усилители мощности представляют собой бесконтактные тиристорные устройства с фазовым управлением. Они используются в комплекте с ана­логовым регулирующим блоком. Релейные усилители мощности применяются в комплекте с релейными регулирующими блоками и электрическими исполнительными механизмами посто­янной скорости. Используются два типа релейных усилителей: бесконтактные тиристорные усилители и магнитные пускатели. В комплекте с системой «Каскад» используются электриче­ские исполнительные механизмы постоянной скорости типа МЭО. Эта система имеет малые габариты устройств, хорошую помехозащищенность, высокую технологичность изготовления. Система «Каскад» содержит такие модули, как операцион­ный усилитель, генератор, ограничитель, источник питания, компаратор и др. Упрощенная схема операционного усилителя, являющегося основным модулем системы. Этот усилитель относится к классу усилителей посто­янного тока с управляемым генератором.

Читайте также:  Кто регулятор контрактной системы

Гидравлические регуляторы.

В качестве основного носителя сигнала для реализации закона регулирования и источника вспомогательной энергии в гидравли­ческих регуляторах используется жидкость под давлением, кото­рая управляет движением исполнительного механизма. Носите­лями сигнала о текущем и заданном значениях регулируемого параметра в гидравлических регуляторах обычно являются пере­мещение или усилие. Гидравлические регуляторы завода предна­значены для регулирования расхода, давления, уровня и соот­ношения расходов и давлений различных сред. Они могут реали­зовать П-, И- и ПИ-законы регулирования. Датчик, гидравлический усилитель и задатчик этих регуляторов входят в единый блок. При реали­зации П- и ПИ-законов регулирования здесь же помещается уст­ройство обратной связи. В качестве чувствительных элементов датчиков пере­численных регулируемых параметров применяются мембраны и сильфоны.

В мембранных датчиках типов УИМН, УИМС (устройство импульсное с мембраной соответственно низкого и среднего да­вления) и в сильфонных датчиках типов УИС, УИРС (устройство импульсное соответственно сильфонное и рычажное сильфонное) выходным сигналом является усилие, поступающее через выход­ной рычаг на элемент сравнения. В качестве задатчика используется механизм ручной настройки (МРН-1).

В качестве усилителя используются однокаскадный или двухкаскадный гидравлические усилители со струйной трубкой (соответственно УОКГ и УДКГ). Обратная связь осуществ­ляется механическим (МОС) или гидра­влическим (ГОС) способами. МОС вклю­чает в себя регулируемое лекало ЛР-1 и механизм настройки лекала МНЛ-1. ГОС включает в себя гидравлический изодром ИГ-1 и механизм настройки с приводом от изодрома МНПИ-1. В качестве исполнительных механизмов применяют сервопривод гидравлический проходной и кривошипный (соответственно СПГП и СПГК). Мощность гидравлических исполнительных механизмов в не­сколько раз больше, чем электрических пли пневматических при тех же габаритах и массе. Гидравлические исполнитель­ные механизмы имеют высокое быстродействие, обусловленное малой инерцией подвижных частей. Именно использование гид­равлического привода в рассматриваемых регуляторах обусловли­вает их основные преимущества перед электрическим и пневма­тическими регуляторами.

Для снабжения гидравлических регуляторов рабочей жидко­сти применяются специальные маслонасосные установки. В качестве рабочей жидкости служит трансформатор­ное масло. Максимальное давление рабочей жидкости 1,3 МПа.

Расстояние между отдельными устройствами, из которых ком­понуются гидравлические регуляторы, ограничено. Так, датчик и задатчик, выходные сигналы которых представляют собой обла­дающие небольшой мощностью перемещения или усилия, устана­вливаются в непосредственной близости к регулирующему устрой­ству. Расстояние между усилителем и исполнительным механиз­мом обычно не превышает 100-150 м.

Для питания гидравлических регуляторов необходим специаль­ный источник рабочей жидкости.

Основная причина отказа этих регуляторов — попадание в ра­бочую жидкость посторонних твердых частиц.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 1200 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Adblock
detector