книги из ГПНТБ / Гинзбург, И. Б. Автоматическое регулирование и регуляторы в промышленности строительных материалов учебник

ности». С помощью этих органов настройки измерительный блок регулирующего прибора настраивается на заданное значение ре­

воначально настраивается потенциометром «корректор». Затем выбираются положения потенциометров «чувствительность». Для этого снимается зависимость напряжения на выходе измеритель­ ного блока от изменения регулируемой величины при различных положениях а ручки потенциометра «чувствительность». При этом потенциометр «зона нечувствительности» находится в ну­ левом положении. Положение а потенциометра «чувствитель­ ность» выбирается исходя из требуемого значения точности под- ■держания регулируемой величины.

Например, если регулятор стабилизирует расход воды в объ­ ект, то нужно установить точность, требуемую для поддержания регулируемой величины. Предположим, это 1,5 м3/ч. При снятии характеристик путем изменения регулируемой величины от нуля до максимума найдем, при каком положении движка потенцио­ метра «чувствительность» зона нечувствительности прибора, со­ ставляющая для регуляторов РПИБ-Ш 2,7 мВ, равна 1,5 м3/ч. Допустим, что при этом а = 4,5 делений. Эту величину устанав­ ливаем и переходим к настройке других параметров.

Если на регулирующий прибор подключены несколько датчи­ ков и регулируется их соотношение, следует выбрать положения потенциометров «чувствительность» этих датчиков и совместить их статические характеристики. Для этого необходимо знать крутизну характеристик первичных приборов — датчиков. Ха­ рактеристики датчиков снимаются обычным способом. Напряже­ ние, развиваемое датчиком, определяется по милливольтметру переменного тока на гнездах Д—Е измерительного блока. Мак­

Для совмещения статических характеристик необходимо урав­ нять значения 1ДМакс и Ѵгмаис. что достигается поворотом соот­ ветствующих ручек потенциометров «чувствительность» измери­ тельного блока. Углы поворота ручек сц и а2 от их нулевого положения должны выбираться с таким расчетом, чтобы

Ѵі макс/І^г макс= 0.2І0-1-

Положение а одного из датчиков выбирается аналогично опи­ санному выше случаю, когда на регулирующий прибор подклю­ чен один датчик. Допустим, это сц. Тогда

СС2— Иі • ( Ѵі м а к с / Е г м а к с ) ■

140

В тех случаях, когда необходимо использовать максималь­ ную чувствительность измерительного блока, угол поворота ручки потенциометра «чувствительность» в цепи первичного прибора с меньшим значением ѴМакс (например, ІЛмакс) выбирается мак­ симальным. В этом случае cti=10 делений по шкале соответст­ вующего потенциометра «чувствительность». Тогда угол пово­ рота ручки второго потенциометра «чувствительность» опреде­ лится как

а2= ю - (Ѵі макс/ѵ2макс) [делений].

Когда крутизна характеристики первичного прибора превы­ шает требуемое значение, необходимо ее уменьшить. После вы­ полненного расчета устанавливают значения сц и а2 и произ­

ство) датчика устанавливается в поло­ жение, при котором сигнал, передаваемый от датчика, равен

нулю. На рис. 90 показан способ совмещения характеристик чувствительности двух датчиков Qі и Q2, заданное соотношение которых требуется реализовать в измерительном блоке регули­

а требуемое соотношение параметров (в данном случае Qi'/Qz') устанавливается соответствующими потенциометрами «чувстви­ тельность».

Выбранные параметры настройки корректируются путем про­ верки их на действующем объекте. Для этого в сбалансирован­ ный при. расчетных настройках и включенный в систему автома­ тического регулирования регулирующий прибор искусственно вводят возмущения и в зависимости от поведения системы про­ водят соответствующую корректировку настроек. ■

Для изменения диапазона действия задатчика и цены его деления служит потенциометр «чувствительность задатчика»

№ 5 )• При перемещении движка потенциометра от нулевого до де­

сятого деления его шкалы диапазон действия задатчика изме­

141

няется от нуля до максимального значения. Цена деления за­ датчика определяется по формуле

2 = Д/100 [мВ],

где Д — выбранный диапазон действия задатчика в мВ; 100 — количество делений задатчика.

Д л я п р и б о р о в РПИБ-Т (Т2) грубая настройка измери­ тельной схемы на заданную температуру производится смен­ ными сопротивлениями Д52 и Ri3, величины которых выбираются в зависимости от величины регулируемой температуры и градуи­ ровки термопары по графику, имеющемуся в инструкции на приборы серии РПИБ. Сопротивление шунта задатчика Яы опре­ деляется по формуле

Ди = 13,6Д/(55,5-Д ) [Ом],

где Д — необходимый диапазон действия задатчика в мВ. Цена деления задатчика

2=Д/100 мВ.

Однако эти методы определения величин Яы, Яы, Яьз на прак­ тике оказываются неточными, и поэтому их рекомендуется под­ бирать экспериментально в следующем порядке.

1. На измерительный блок подают напряжение. Величину со­ противления Дбі вначале устанавливают по приведенной выше формуле. Корректор измерительного блока и задатчик устанав­ ливают в среднее положение.

2.На клеммы 38—39 подключают медное, сопротивление Яы, по величине такое же, какое затем будет установлено в коробке холодных спаев. Его величина при температуре 0° С при исполь­ зовании термопары ХК должна быть 11,5 Ом, при использова­ нии термопары ХА — 5,1 Ом. Величина Яы+Яьв всегда должна быть равна 15 Ом, поэтому измерительные блоки комплекту­ ются сопротивлениями Яьв, равными 3,5 или 9,9 Ом. Если вели­ чина Яьв не соответствует типу термопары, то его следует за­ менить.

3.На клеммы 37—38 (вместо термопары) подключают пере­

носный потенциометр типа ПП, при помощи которого измеряют напряжение компенсационного моста Ѵк, компенсирующего

э. д. с. термопары Ѵт.

4. Вместо сопротивлений Яы, Яю и Яьз подключают мага­ зины сопротивлений. На магазинах подбирают такие значения сопротивлений Яь2 и Яьз, при которых напряжение компенсаци­ онного моста Ѵк станет равным э. д. с. термопары Ѵт. Величина Ѵт определяется по градуировочной таблице для термопар при­ меняемого типа по формуле

142

таблице для медного сопротивления при темпе­ ратуре окружающей среды во время подбора со­ противлений магазинов.

Величина R32 +Rs3 должна быть равна 30 Ом, поэтому при подборе сопротивлений магазинов следует одновременно изме­ нять оба сопротивления таким образом, чтобы их сумма оста­ валась равной 30 Ом.

5. Из манганинового провода наматывают сопротивления и R53, равные сопротивлениям магазинов, после чего под­ ключают их вместо магазинов. Затем для контроля при помощи

ППпроверяют напряжение компенсационного моста.

6.На магазине сопротивлений, подключенном вместо Rm, под­ бирают такое сопротивление, при котором изменение положения задатчика на одно деление соответствует заданной (в градусах) цене деления задатчика. Наматывают из манганинового провода сопротивление ^ 5і, равное сопротивлению магазина, и подклю­ чают его вместо магазина. Затем при помощи ПП проверяют цену деления задатчика при повороте ручки задатчика.

При включении измерительного блока в систему регулирова­ ния баланс схемы на «нуль» (точная настройка) производится потенциометром «корректор» (/?54).

Выбор зоны нечувствительности регулятора. Зоной нечув­ ствительности А [мВ] регулятора называется минимальное зна­ чение напряжения, поданного на вход электронного блока, при­ водящее к переключению триггера. В качестве зоны нечувстви­ тельности регулятора предусмотрен потенциометр «нечувстви­ тельность» (/?і2) в электронном блоке прибора.

Сточки зрения качества регулирования зону нечувствитель­ ности желательно выбирать минимальной, что имеет место при повороте движка потенциометра «нечувствительность» до упора против часовой стрелки. Однако при этом увеличивается частота срабатывания регулятора, что может привести к изнашиванию пускателей, сервомоторов, регулирующих органов, а также мо­ гут возникнуть автоколебания, что практически недопустимо.

Сдругой стороны, чрезмерное увеличение зоны нечувстви­ тельности электронного блока также нежелательно, поскольку может привести к загрублению регулятора, к потере чувстви­ тельности. Поэтому на практике устанавливают значение зоны нечувствительности, равное допустимому отклонению регули­ руемой величины:

А = (Хдоп Y >

где у — крутизна характеристики первичного прибора (дат­ чика) ;

Идоп — допустимое значение «нечувствительности» регули­ руемой величины.

Практически зону нечувствительности регулятора устанавли­ вают по графику (рис. 91), предварительно определив по приве­

143

денной выше формуле величину Ä и экспериментально мини­ мальную зону нечувствительности АЛШп-

Динамическая настройка. Основными параметрами динами­ ческой настройки регулятора РПИБ являются время изодрома Та [с] и скорость обратной связи ѵ [мВ/e]. Дополнительный орган настройки — длительность импульса Дп. Чтобы выбрать параметры динамической настройки регуляторов, необходимо знать динамические свойства объекта регулирования. Для оценки этих свойств служат динамические характеристики объекта, по­

лученные экспериментальным путем, например разгонные характеристики.

При снятии на объекте разгонных харак­ теристик необходимо соблюдать следующие условия.

1. Возмущение должно быть близко к сту­ пенчатому, его величина должна привести к изменению регулируемой величины, большему, чем это имеет место в эксплуатационном ре­ жиме.

2. До момента нанесения возмущения ре­ гулируемую величину нужно стабилизировать.

Для приближенной оценки динамических свойств объекта следует провести касатель­ ную к кривой разгона в наиболее крутой ее части, как это показано на рис. 92, а, и опре­

делить основные динамические параметры регулируемого объек­ та по формулам:

Величины 6 и Оо приведены ко входу электронного блока. Затем рассчитывается произведение ерт, по которому определя­ ются основные параметры динамической настройки регулятора. Изодромный регулятор (с упругой обратной связью) имеет два

где S — скорость регулирования (единица возмущающего воздействия/с);

144

если

0,2<ерт< 1,5,

то

V= 2,6S/p • [(ерт—0,08) / (ерт—0,6) ]

и

тп= 0,8- (1/ерт) -т.

Если ерт>1,5, то 6 = 2 S/p и Ти= 0,6т.

Этот метод дает возможность определить ориентировочные (на­ чальные) значения оптимальных настроек, которые затем в про­ цессе наладки регулятора должны быть уточнены. Для получе­ ния расчетного времени изодрома сменное сопротивление Rg выбирается по формуле

/?9 [мОм] = Гц [с]/С3 [мкФ].

Сз в зависимости от модификации равно 10 или 20 мкФ. Допу­ стимый диапазон изменения времени изодрома Ти для прибо­

ров серии РПИБ составляет 3—500 с.

Для изменения скорости обратной связи в электронном блоке предусмотрены сменное сопротивление Яіз И потенциометр Ru- С помощью сменного сопротивления Діз устанавливается диапа­ зон изменения скорости обратной связи (ступенчатое изменение скорости обратной связи), а с помощью потенциометра Ru обес­ печивается плавное изменение скорости обратной связи внутри

Друг от друга. Помимо основных параметров динамической на­ стройки имеется вспомогательный — длительность импульса. За­ висимость относительной скорости связи от величины входного сигнала и отношения сопротивлений R 1JR 9 показана на рис. 92, б.

Потенциометр «длительность импульса» R28 является эффек­ тивным средством ликвидации низкочастотных автоколебаний («перебросок»). Эффект его воздействия зависит от положения основных органов настройки. Поэтому подбирать положение ручки потенциометра «длительность импульса» следует после того, как выбраны основные органы настройки. При этом про­ должительность импульса не должна быть меньше, чем 0,1 с, так как при этом может нарушиться закон регулирования (маг­ нитный пускатель и исполнительный механизм не успеют четко сработать). Экспериментально настройка регулирующего блока выполняется в следующей последовательности.

1.Клеммы В—Г измерительного блока закоротить и при нулевом значении скорости связи сбалансировать электронный блок корректором.

2.Установить расчетные значения органов динамической на­ стройки /?9, Ri3 и R и, ручку потенциометра «длительность им­ пульса» повернуть до упора против часовой стрелки.

3.Корректором незначительно разбалансировать электронный блок. При этом можно установить один из двух режимов ра­ боты: либо «переброску» (автоколебания), либо периодическое включение в одну и ту же сторону.

4.Поворотом ручки потенциометра «длительность импульса» устранить переброску и установить требуемую по технологиче­ ским соображениям продолжительность импульса.

^относит

Рис. 92. Характеристики динамической настройки

а — разгонная характеристика объекта; 6 — зависимость относительной скорости связи от величины входного сигнала и отношения сопротив­ лений «скорость связи» и «время изодрома»

5. Корректором вновь сбалансировать электронный блок снять перемычку с клемм В—Г, сбалансировать измерительный блок корректором измерительного блока, установить расчетную величину скорости связи и включить прибор на управление.

2. Настройка регуляторов серии РП-2

Органами настройки регуляторов "серии РП-2 являются по­ тенциометры «чувствительность», «корректор», «нечувствитель­ ность», «демпфер», «импульс», переключатели «скорость связи», «время интегрирования».

1. Потенциометры «чувствительность» служат для изменения чувствительности по входному сигналу регулирующего прибора и для суммирования сигналов нескольких датчиков. Расчет по­ ложения ручек потенциометров «чувствительность» проводится аналогично регуляторам РПИБ.

2. Потенциометр «корректор» измерительного блока служит для балансировки измерительного блока регулирующего при­ бора. Прибор балансируется ручкой потенциометра «корректор» при отсутствии входного сигнала и сигнала задания.

146

3. Потенциометр «корректор» электронного блока баланси­ рует электронный блок прибора, для чего с помощью встроен­ ной кнопки закорачивается вход электронного блока, к контроль­ ным гнездам на выходе прибора подключается вольтметр постоянного тока напряжением 1,5—3,0 В. Баланс блока насту­ пает, когда стрелка вольтметра устанавливается на нуле.

4. Потенциометр «нечувствительность» служит для измене­ ния зоны нечувствительности регулятора.

грирования»

5.Потенциометр «демпфер» служит для демпфирования сиг­ налов датчиков. Под временем демпфирования понимается по­ стоянная времени инерционного звена. Зависимость времени демпфирования от угла поворота ручки «демпфер» изображена на рис. 93, а. Максимальное значение времени демпфирования получается при повороте ручки потенциометра до упора''тю ча­ совой стрелке. Расчетная величина времени демпфирования устанавливается согласно этой зависимости.

6.Переключатель «скорость связи» предназначен для изме­ нения скорости обратной связи прибора. Зависимость скорости связи от положения переключателя имеет вид, представленный на рис. 93, б. При изменении скорости связи ручка потенцио­ метра «нечувствительность» устанавливается в положение, при котором автоколебания («переброски») регулирующего прибора прекращаются.

7.Переключатель «время интегрирования» служит для изме­ нения времени интегрирования прибора. Прибор может быть вы­ полнен в двух модификациях: основная — со временем интегри­ рования от 2 до 500 с; по особому заказу — от 20 до 2000 с. Наибольшее время интегрирования получается при повороте

147

переключателя до упора по часовой стрелке. Градуировочная кривая имеет вид, приведенный на рис. 93, в. Расчетное значе­ ние времени интегрирования устанавливается по градуировоч­

ной кривой.

8. Потенциометр «импульс» уменьшает длительность импульса выходного напряжения, не изменяя основные параметры наст­ ройки. Способствует устранению автоколебаний («перебросок») регулятора.

9. При работе прибора РП2-УЗ с задатчиком ЗД-1000 со­ противление Ri закоротить, сопротивление Яз, определяющее диапазон действия задатчика, установить равным 150 Ом. При этом диапазон действия задатчика будет 100%.

Перед включением регулятора в работу все его элементы проверяют по инструкциям завода-изготовителя. Затем опро­ буют фазировку и работоспособность всех элементов, входящих в систему,— датчиков, усилителей, исполнительных механизмов, вторичных приборов и т. п. Затем регулятор включают в работу и длительное время наблюдают за его поведением. По записи параметров процесса судят об оптимальности проведенной на­ стройки и осуществляют при необходимости коррекцию установ­ ленных параметров настройки.

Г л а в а III. НАЛАДКА СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Прежде чем перейти к наладке систем автоматического ре­ гулирования, обычно налаживают схемы контроля и дистанци­ онного управления. Схемы контроля состоят из датчиков, пре­ образователей и вторичных показывающих или записывающих приборов. Настройка элементов схемы контроля производится по инструкциям заводов-изготовителей и не представляет осо­ бых затруднений. Наладка схемы дистанционного управления имеет некоторые специфические особенности, на которых мы остановимся.

1. Наладка схем дистанционного управления исполнительными механизмами

Требования, предъявляемые к исполнительным механизмам и регулирующим органам. Выбор того или иного типа испол­ нительных механизмов должен удовлетворять следующим ос­ новным требованиям.

1.Момент на выходном валу исполнительного механизма должен обеспечивать перемещение регулирующего органа без перегрева электродвигателя.

2.Время перемещения исполнительного механизма от мини­ мального до максимального положения должно обеспечивать

148

необходимое качество процесса регулирования при максималь­ ной скорости изменения регулируемого параметра.

3. «Выбег» исполнительного механизма (перемещение после прекращения воздействия регулятора) должен быть незначи­ тельным.

В качестве регулирующих органов применяются поворотные заслонки, регулировочные краны, шиберы, направляющие аппа­ раты, ножи питателей, вариаторы скорости и т. д. Основные тре­ бования к ним — соответствие регулируемого органа среде, диа­ пазону регулирования и линейность характеристики в рабочем диапазоне.

Все регулирующие органы требуют поворотного или посту­ пательного перемещения. Для этого на выходе исполнительных механизмов предусматриваются возвратно-поступательное дви­ жение штока или поворот выходного вала, что позволяет непо­ средственно сочленять исполнительный механизм с регулирую­ щим органом. Эти сочленения могут также служить для повы­ шения или понижения скорости регулирующего органа. Статиче­ ская характеристика регулирующего органа представляет собой зависимость расхода вещества от степени открытия регулирую­ щего органа. При снятии статической характеристики диапазон перемещения регулирующего органа разбивают на ряд равных участков (углов поворота или линейных отрезков). Посредством прибора контроля расхода статическую характеристику снимают несколько раз при прямом и обратном ходе регулирующего органа.

Нелинейность характеристики регулирующего органа ухуд­ шает качество процесса регулирования, даже если параметры настройки регулятора выбраны правильно. Если в рабочем диа­ пазоне изменения регулирующего органа нелинейность его ста­ тической характеристики превышает 5—7%, то необходимо «линеаризовать» характеристику путем выбора профиля ку­ лачка или подбора соотношения рычагов, установленных на вы­ ходных валах регулирующего органа и исполнительного меха­

рактерен для крана или ножа тарельчатого питателя: равным перемещениям регулирующего органа соответствуют разные изменения расхода вещества. Тогда подбором длины тяги 4 и исходного положения рычагов 4 и 4 системы можно добиться такой зависимости между углами поворота аи. м и ар. 0, при ко­ торой большим перемещениям исполнительного механизма будут соответствовать меньшие перемещения регулирующего органа ОСр. о = ф(Ии. м) •

При таком сочленении удается получить зависимость между углом поворота исполнительного механизма и расходом веще­ ства Q= ф (аи. м), близкую к линейной.

149