книги из ГПНТБ / Березовец Г.Т. Приборы пневматической агрегатной унифицированной системы и их использование для автоматизации производственных процессов

пока сам параметр х не достигнет заданного значения х-,м , а за-

д

Рис. 57. Регулирование скорости изменения пара­ метра с последующим поддержанием самого пара­ метра на заданном значении.

а — блок-схема 14; б — график изменения регулируемой ве­ личины.

тем поддерживать его на этом значении. В качестве примера можно указать на регулирование скорости изменения температуры яагрева отжигательных печей с последующей выдержкой темпе­ ратуры на заданном значении (рис. 57, б).

аоо

Нагрев по прямой с углом наклона си протекает медленнее, чем при наклоне аг.

Обычно подобную задачу решают, применяя программные задатчики, но при этом переход на следующую программу сопря­ жен с необходимостью изготовления новых лекал, а скорость про­ цесса, например, нагрева не может быть строго выдержана. Если

давлением с выхода блока измерения БИ переменной х подается ко вторичному прибору, к блоку предварения БИ, к двухпози­ ционному регулятору РБ-Д и к первому реле переключения Plh.

На выходе блока предварения сигнал у, равен сумме х -f-

из которой затем в блоке суммирования Бсум вычитается соста­ вляющая х, так что к Plh от Б0ум подается сигнал, пропорцио­

нальный скорости изменения параметра х, равный к^-ж поступаю­

щий в среднюю камеру РПi; в верхнюю камеру реле подается

метра х давление, пропорциональное х3^Л В камере задания блока РБ-Д ручным задатчиком устанавливается давление, равное

^зад-

Когда х меньше xs№, давление на выходе РБ-Д равно нулю, и реле переключения P lh и РПъ пропускают в камеры РБ-Из

сигналы, равные dx и к dx зад вследствие чего происходит регули­

рование скорости изменения параметра. Когда х достигает значе­ ния £зад, давление на выходе РБ-Д возрастает скачкообразно до максимума, и реле РП1 и РПч. переключаются на подачу к каме­ рам РБ-Из сигналов, равных х и хзъл, т. е. происходит регули­ рование самой величины х. В момент достижения параметром значения а:зад может быть подан звуковой или световой сигнал и может быть включено реле времени, отсчитывающее время выдержки. (Линия к этим устройствам изображена пункти­ ром.)1

1 Для получения давления задания применяются блоки БД или вто­ ричные комбинированные приборы BCS или ВП3. Схема их включения аналогична блок-схеме 10 и отличается от последней тем, что задание по­ дается не непосредственно к регулятору РБ-Из, а через реле переключе­ ния ПРг.

101

§ 3. СХЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СООТНОШЕНИЯ

(БЛОК-СХЕМЫ 20—24)

Регулирование соотношения двух параметров

(Блок-схема 20, вариант 1)

Схема предназначена для автоматического поддержания соот­ ношения двух параметров. В большинстве случаев этими пара­ метрами являются расходы различных веществ.

Один из этих параметров ведущий и управляет процессом регулирования второго параметра. Поддержание соотношения осуществляется регулированием только одного ведомого пара-

Ку

Рис. 58. Регулирование соотношения двух парамет-

х

ров — = к регулятором типа 5РБ-9/1. Блок-схема

20, вариант 1.

метра, для чего на линии этого параметра устанавливается регулирующий орган, управляемый от регулятора соотношения.

В рассматриваемой схеме (рис. 58) параметр х является веду­ щим, а параметр у — ведомым.

Параметр х изменяется независимо, а параметр у изменяется так, что при изменении параметра х поддерживается установлен­

ное соотношение — = к.

При постоянном х все отклонения у, вызванные возмуще­ ниями, приложенными к объекту у, снимаются регулирующим воздействием на него регулятора, так как регулирующий орган системы регулирования устанавливается на объекте ведомого параметра.

Схема построена на базе изодромного регулирующего блока и олока соотношения.

102

Сигнал давления от блока измерения параметра у [БИ(у)\ умножается в блоке соотношения БСО на коэффициент к и по­ дается в камеру измерения изодромного регулирующего блока РБ-Из, а сигнал от блока измерения параметра х [БИ(х)] по­ дается в камеру задания регулирующего блока.

Рассогласование системы, определяемое разностью давлений, подведенных к регулирующему блоку, равное х — ку, является тем сигналом, на который реагирует регулирующий блок и кото­ рый воздействует на объект у для того, чтобы свести к нулю это рассогласование.

В равновесном состоянии система регулирования обеспечи­ вает равенство х — ку.

Отсюда видно, что приведенная схема поддерживает соотно­

шение — — к.

У

Значение к в случае необходимости изменяется вручную. Если объект регулирования у имеет малую инерцию и обла­

дает малой емкостью, то для обеспечения спокойной работы системы рекомендуется включить после регулирующего блока блок обратного предварения БЗ.

Для этой же цели может быть применен гидравлический поршневой исполнительный механизм, подобный описанному в блок-схеме 12, обладающий необходимой частотной характе­ ристикой.

В рассматриваемой схеме для записи параметров х ж у при­ менен вторичный прибор с записью двух величин.

Однако следует заметить, что так как параметр у пропорцио­ нален параметру х достаточно записывать только одну из этих переменных, измеряя вторую переменную, показывающим при­ бором лишь для контроля работы регулятора.

Для дистанционного управления процессом, т. е. положением регулирующего органа РО, в схеме показано включение панели дистанционного управления ПДУ или же вторичного показы­ вающего прибора с узлом задания и дистанционного управления исполнительным механизмом ВПз. Давление задания к регуля­ тору не подводится, а узел задания служит лишь для ручного управления.

Дистанционное управление осуществляется посредством реле переключения РП (РПЛ1А).

При рассмотрении данной схемы следует иметь в виду границы ее применимости, определяющиеся той чувствительностью, ко­ торую необходимо обеспечить, исходя из требований техноло­ гического процесса при автоматическом регулировании соотно­ шения двух параметров х ж у.

Чувствительность пневматического регулятора, рассматрива­ емого а приведенных схемах, равна 0,01 кГ/см2, т. е. равна 1% от принятого максимального значения параметра х, так как предел изменения давления на выходе измерительного устрой­

103

ства или датчика равен пределу изменения измеряемой вели­ чины.

В большинстве схем регулирования соотношения двух рас­ ходов последние измеряются при помощи дросселирующих орга­ нов постоянного сечения. В этом случае о величине расхода судят по перепаду, измеренному на дросселирующем органе.

Так как расход пропорционален корню квадратному из пере­ пада, то при уменьшении расхода, например, в 3 раза перепад уменьшится в 9 раз. Во столько же раз уменьшится и величина выходного сигнала датчика, который измеряет данный перепад.

Вэтом случае зона нечувствительности регулятора по отношению

кперепаду будет составлять 1%, а по отношению к расходу 9%.

При уменьшении расхода в 4 раза и, следовательно, перепада в 16 раз зона нечувствительности уже составит 16% действитель­ ного значения расхода.

Так как принимаемые предельные значения параметров всегда больше их действительно возможных максимальных значений, то и зона нечувствительности получается фактически соответ­ ственно большей.

Отсюда видно, что, например, при большом отношении ^макс/^мин регулятор будет малочувствителен и вариации зна­ чения у могут оказаться недопустимо большими.

В этих случаях рекомендуется применять блок-схему 24, обеспечивающую сохранение постоянной чувствительности в боль­ шом диапазоне отношений хткс/хмт.

Описанная блок-схема 20 регулирования соотношения при­ меняется во всех отраслях промышленности в случаях, когда

Основными областями, где применяется регулирование соотно­ шения двух потоков различных реагентов, являются нефтеперера­ батывающая, газовая, химическая и другие отрасли промышлен­ ности. Регулирование соотношения топливо — воздух приме­ няется в пламенных печах, котельных установках, газосмеситель­ ных станциях и других теплоэнергетических агрегатах.

Регулирование соотношения двух параметров

(Блок-схема 20, вариант 2)

Настоящая схема по своим возможностям ничем не отличается от блок-схемы 20 (вариант 1, рис. 58).

В этой схеме (рис. 59) вместо панели дистанционного управле­ ния применяется комбинированный вторичный прибор ВС3, снабженный панелью задания и дистанционного управления, который позволяет записывать величину одного параметра и, кроме того, позволяет контролировать еще два параметра.

104

Во многих схемах, где применяются такие вторичные приборы,, записывается значение регулируемого параметра и контроли­ руются (показывается) значение задания и положение I регули­ рующего органа, управляемого мембранным исполнительным, механизмом или любым исполнительным механизмом, обладаю­ щим статической характеристикой.

Так как для контроля работы схемы необходимо видеть и сопо­ ставлять значения как ведущего, так и ведомого параметров, то. важно, чтобы стрелки показывали эти значения по одной или.

Рис. 59. Регулирование соотношения двух параметров — = к регулято­

ром типа 4РБ-32Л. Блок-схема 20, вариант 2.

о— подключение Р П -П А .

вкрайнем случае по двум находящимся рядом шкалам. Для этого,

атакже для сокращения дополнительного прибора и так как при автоматическом регулировании соотношения двух параметров узел задатчика не используется и, следовательно, измерительная

сопоставить значения х та. у жнаблюдать за правильностью работы регулятора.

Узел задатчика используется только при ручном управлении, тогда давление задания совпадает с давлением воздуха в линии И М ; вернее давление в линии ИМ и есть давление задания.

105

Однако плавный переход с ручного управления на автоматиче­ ское и обратно при этой схеме затрудняется. В самом деле, для плавного перехода необходимо, как описывалось выше, создать давление задания равным давлению в линии ИМ при положении П переключателя. В данной схеме это не осуществимо, так как при положении П давление задания неизвестно, поскольку изме­ рительная система задания занята измерением х или у.

В тех случаях, когда некоторый толчок при переходе с ручного на автоматическое управление и обратно допустим, данная схема является наиболее дешевой и удобной. В тех же случаях, когда плавный переход совершенно обязателен, то можно поставить, как показано пунктиром, переключатель, например, Р /7-17.4, который при ручном управлении будет отключать х от измери­ тельной системы задатчика и подключать значение задания. Если -отключить х невозможно, то измерения х выполняются отдельным прибором. В этом случае при автоматическом регулировании шкала задатчика не используется.

(Блок-схема 21)

Схема (рис. 60) предназначена для автоматического поддер­ жания соотношения двух параметров, один из которых содержит постоянную составляющую.

Схема обеспечивает поддержание соотношения, определяе­

Данная схема от блок-схемы 20 отличается тем, что в нее вклю­ чен блок суммирования (Бсуш), в котором пружинным задатчиком устанавливается значение величины Ь, прибавляемой к у.

Воздух под давлением, пропорциональным ведущему пара­ метру х, созданным на выходе блока измерения БИ(х), подво­ дится к камере задания регулирующего блока РБ-Из. Воздух под давлением выхода блока БИ(у), измеряющего ведомый параметр, подается к суммирующему блоку Р>оум, где к нему прибавляется (или вычитается) создаваемая натяжением имеющейся в блоке пружины величина постоянной составляющей Ъ. Результирую­ щий сигнал давления с выхода Бауы после умножения в Б СО на коэффициент к поступает в камеру измерения регулирующего блока. В дальнейшем работа схемы происходит так же, как это было сказано при описании блок-схемы 20, вариант 1. В связи

-106

с этим все соображения, высказанные относительно блок-схемы 20, справедливы и для данной схемы.

Приведенная схема применяется, например, для регулирова­ ния соотношения с коррекцией на величину примерно постоянных

Рис. 60. Регулирование соотношения у л. = ^ Блок-

схема 21.

нерегулируемых добавок или потерь, которые могут быть оценены как -\-Ь или —Ъ(например, подсосы или потери воздуха в рекупе­ раторах или других узлах печи при регулировании соотношения топливо — воздух).

(Блок-схема 22)

Данная схема (рис. 61), как и блок-схема 20, предназначена для автоматического поддержания заданной величины соотноше­ ния к двух параметров х и у. Отличие от блок-схемы 20 заклю­ чается в том, что вместо блока соотношения БСОЛЪ и регулирую­ щего блока РБ-Из в настоящей схеме используется изодромный регулятор соотношения PC-1.

Давление от датчиков БИ(х) и БИ(у), измеряющих параметры х и у, подводится к камерам элемента сравнения регулятора, которые в отличие от камер измерения и задания регулирующего блока РБ-Из изготовлены не глухими, а проточными. Заданная величина соотношения к устанавливается изменением положения рукояток настроечных дросселей а или б, смонтированных на выходе из этих проточных камер.

107

Командное давление, поступающее с выхода регулятора РС-1Г воздействует на исполнительный механизм органа, регулирую­ щего параметр у.

Переход с автоматического управления регулирующим органом на ручное управление и обратно может осуществляться с панели дистанционного управления ПДУ или как в блок-схеме 10.

Применение данной схемы ограничено теми же условиями, что и блок-схемы 20.

Регуляторы соотношения по приведенной схеме могут приме­ няться для регулирования соотношений потоков различных реа­ гентов в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, соотношений топливо — воздух в печах и котельных установках и т. д.

Регулирование соотношения двух параметров к = х : у

с автоматической коррекцией по третьему параметру z или с дистанционным изменением величины к

(Блок-схема 23)

Настоящая схема (рис. 62) аналогично блок-схемам 20 и 21 предназначена для регулирования соотношения двух параметров к = х : у, однако она отличается от этих схем тем, что в ней авто­ матически корректируется величина к по третьему параметру г. Эта же схема может быть использована при необходимости ди­ станционного управления величиной к со щита.

Необходимость автоматической коррекции к по третьему пара­ метру z часто возникает в химической, нефтеперерабатывающей и

108

ряде других отраслей промышленности. Например, регулирова­ ние соотношения потоков каких-либо веществ, поступающих в контактный или другой аппарат, часто требует введения кор­ рекции по температуре в заданной точке аппарата. Другим при­ мером может явиться регулирование соотношения топливо — воздух с коррекцией по газовому анализу или регулирование соот­ ношения двух газов х и у на газосмесительной станции с тем, чтобы получить газ необходимого состава при давлении г.

Величина z

Рис. 62. Регулирование соотношения двух параметров —'= к

■с автоматической коррекцией по третьему параметру z либо с дистанционным изменением величины к, изодромным регулятором PC-2.

В схеме применен выполненный для этих целей регулятор соотношения PC-2. К камерам элемента сравнения регулятора подводится давление от датчиков, измеряющих параметры х и у, а к верхней камере — от датчика третьего параметра z или от ди­ станционного задатчиках. Номинальная величина соотношения к устанавливается так же, как и в регуляторе РО-1, т. е. соответ­ ствующей настройкой регулируемых дросселей. В качестве задат­ чиков, при помощи которых можно дистанционно, по требуемому1

1 Это давление определяет величину коэффициента соотношения к так, как описано в главе I, положение мембраны, к которой приложено это да­ вление определяет сопротивление регулируемого дросселя, помещенного в эту камеру. Другой регулируемый дроссель б, подсоединенный к камере у, может служить для изменения коэффициента соотношения вручную на месте установки регулятора.

109