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

Крупногабаритные приборы АУС

Регулирующие блоки и блоки вспомогательного назначения

5РБ-9А — регулирующий блок с изодромной характеристикой и дистанционным заданием.

5РБ-9Б — регулирующий блок с изодромной характеристи­

БД-18 — блок дистанционного задатчика и ручного управле­ ния.

БДВА9 — блок дистанционного задатчика с программой по времени.

БД/7-20 — блок дистанционного задатчика с программой в за­ висимости от другого параметра.

РБС-1 — регулятор соотношения с изодромной характери­ стикой.

РБС-П — регулятор соотношения с изодромной характери­ стикой с автоматической коррекцией соотношения по третьему

величины.

2МР-21Б — с дисковой диаграммой для контроля двух вели­ чин.

2МР-21В — с дисковой диаграммой для контроля одной ве­ личины и указания положения контрольной точки.

2РЛ-2АА — с ленточной диаграммой для контроля одной величины.

2РЛ-24В — с ленточной диаграммой для контроля одной величины и указания контрольной точки.

Показывающие

2МП-22А — для контроля одной величины. 2МП-22Б — для контроля двух величин.

2МП-22В — для контроля одной величины и указания поло­ жения контрольной точки.

2МПМ-23А — в малом корпусе для контроля одной величины. 2МПМ-23Б — в малом корпусе для контроля двух величин. 2МПМ-23В — в малом корпусе для контроля одной вели­

чины и указания положения контрольной точки. БЯ-16 — блок интегратора.

9

Малогабаритные приборы и блоки

Все малогабаритные приборы и блоки питаются очищенным воздухом под давлением р = 1,4 кГ/см?. Расход воздуха для отдельных приборов составляет 1—2,5 л/мин.

Все блоки и вторичные показывающие приборы можно при­ менять в пожаро- и взрывоопасных условиях.

Регулирующие блоки и блоки вспомогательного назначения

Малогабаритные регулирующие и вспомогательные блоки из­ готовлены в виде цилиндров, состоящих из набора различного

Регулирующий блок предназначен для подачи непрерывного сигнала воздействия, соответствующего требуемому закону ре­ гулирования. Этот сигнал, получаемый в виде давления сжатого воздуха, поступает на исполнительный механизм регулирующего клапана. Блок обеспечивает как пропорциональный закон регу­ лирующего воздействия с широкими пределами изменения диа­ пазона дросселирования, так и воздействие по интегралу (изодромное регулирование).

Регулирующий блок состоит из набора одинаковых по диа­ метру цилиндрических шайб, которые отделены друг от друга гиб­ кими мембранами из прорезиненного полотна. Мембраны и стенки шайб образуют пневматические камеры блока, которые могут соединяться каналами, проходящими в стенках шайб.

На внешней поверхности блока1 (рис. 1) расположены органы настройки диапазона дросселирования и времени изодрома, винт настройки контрольной точки, головки постоянных дросселей и устройство со штеккерами для подсоединения регулятора ко вто­ ричному прибору или к специальной вилке.

Блок (рис. 2) построен по принципу компенсации сил и состоит из следующих основных элементов: усилительного реле (пневмати­ ческие камеры А, Б, В и Г), элемента сравнения (камеры Е и Ж), элемента обратной связи (камеры Д и К), элемента изодрома (камеры Л и М) и отключающего реле (камеры Н, О и 77).

1 Так как различные по назначению блоки внешне схожи, для общего представления приведен общий вид только одного регулирующего блока.

10

пазоыа дросселирования блока, а клапан 12 — для настройки времени изодрома.

Камеры Д, Е, Ж и К разделены гибкими мембранами 13, 14 и 15, на жестких центрах которых укреплен шток 4. При из­ менении давления в какой-либо камере мембраны прогибаются и перемещают вверх или вниз шток 4 и укрепленную на его ниж­ нем конце заслонку 16. При этом заслонка 16 изменяет проход­

возникает усилие, направленное вниз, под действием которого мембранный блок переместится вниз, и 'заслонка 16 прикроет сопло 5. При уменьшении проходного сечения сопла давление в камере Г повышается, мембраны 1 и 2 прогибаются вниз, шток 3 открывает шариковый клапан. При открытии шарикового клапана давление в камере Б, в канале обратной связи 18 и в вы­ ходной линии регулятора (в линии исполнительного механизма) повышается. Повышение давления в камере Д отрицательной обратной связи действует на мембрану 15, создавая усилие, на-

12

правленное вверх и компенсирующее первоначальное усилие, возникшее вследствие разницы между давлениями в камерах Е

иЖ (измерения и задания).

Эффективность действия отрицательной обратной связи можно изменять при помощи дросселя 6, регулирующего пере­ пуск воздуха из канала в камеру К положительной обратной связи. Давление в этой камере создает противодействие давлению в камере Д отрицательной обратной связи.

При полностью открытом дросселе 6 давления в камерах Д и К почти выравниваются, что при равенстве эффективных пло­ щадей мембран 13 и 15 соответствует почти полному устранению действия обратной связи и приближению регулятора к двух­ позиционному. При полностью закрытом дросселе 6 отрицатель­ ная обратная связь максимальна по действию.

Изодромное устройство регулирующего блока состоит из камер Л и М, разделенных гибкой мембраной 9, прикрывающей выпуск­ ное сопло 8. Камера М — глухая, она может заполняться возду­ хом из выходной линии регулятора. Время заполнения этой камеры лимитируется открытием дросселя изодрома 12. Воздух

вкамеру Л поступает из канала питания через постоянный дрос­ сель и может выходить из нее через сопло 8 в атмосферу. Благо­ даря этому давление в камере Л всегда точно следит за давлением

вкамере М. Действительно, по мере заполнения камеры М мем­ брана 9 прогибается вниз и прикрывает сопло 8, вследствие чего

давление в камере Л повышается. При уменьшении давления в камере М мембрана 9 поднимается и приоткрывает сопло 8. Воз­ дух из камеры Л выходит в атмосферу.

Равновесие мембраны 9 возможно только при равенстве да­ влений в камерах Л и М. С повышением давления в камере Л повышается также давление в камере К положительной обратной связи, которая соединена через постоянный дроссель 7 с камерой Л”. Действие отрицательной обратной связи при этом уменьшается. Когда камера М окончательно заполнится, давления в камерах М, Л, К, Д, Б и в канале обратной связи выравниваются, дей­ ствие изодрома прекращается, обратная связь полностью сни­ мается и, если нагрузка объекта в это время остается неизменной, то регулирующий блок приходит в равновесие.

Так как мембраны из прорезиненного полотна практически не обладают жесткостью, то мембранный блок, состоящий из мем­ бран 13, 14, 15 и штока 4 с заслонкой 16, при равновесии может занимать любое положение. Он устанавливается так, что заслонка прикрывает сопло 5 настолько, насколько это требуется для того, чтобы на выходе блока установилось давление, достаточное для перемещения регулирующего клапана в положение, при ко­ тором параметр возвратится к заданному значению.

При изменении нагрузки, когда регулируемый параметр уменьшается, мембраны выгибаются в обратном направлении. Давление на выходе регулирующего блока понижается, а воз­

13

дух из пневматических камер выходит в атмосферу через канал в штоке 3 и отверстия в камере В.

Регулирующий блок 4РБ-32А может работать не только как изодромный, но и как пропорциональный регулятор. Для этого необходимо перекрыть полностью дроссель 12. Для настройки требуемых пределов пропорциональности (диапазона дроссели­ рования) пользуются дросселем 6. В конструкции блока пре­ дусмотрена возможность переключения камер Е и Ж, т. е. пе­ ремена действия блока на обратное.

Реле, состоящее из камер Н, О и Я, предназначено для отклю­ чения регулятора при переходе на ручное управление процессом. Действие реле сводится к следующему: когда рукоятка переклю­ чателя установлена в положение «П» (промежуточное) или «р» (руч­

меры Я и О, перекрывает сопло 10, в результате чего прекращается поступление воздуха из канала обратной связи регулятора в ка­ меру Я и в линию исполнительного механизма. Тем самым регу­ лятор отключается от процесса, и управление регулирующим клапаном осуществляется вручную от задатчика или редук­ тора.

Вследствие того, что при наличии отключающего реле камера изодрома М заполняется воздухом, поступающим не из канала обратной связи, а из выходной линии, то даже при отключенном регуляторе давление в камере М всегда равно давлению в ли­ нии исполнительного механизма. Это обеспечивает плавное вклю­ чение регулятора при переходе с ручного управления на автома­ тическое и обратно.

Как указывалось выше, регулятор приспособлен к штеккерному включению. Для этой цели в средней части его имеется специальная деталь, представляющая собой вилку с пятью шты­ рями. К этой детали подведены все основные линии: питание, выход и т. д. Регулятор может подключаться или ко вторичному

В регуляторе имеется также специальное устройство, служа­ щее для настройки контрольной точки и состоящее из винта и плоской фигурной пружинки 17 (расположенных в камере Я). Регулирование винта, упирающегося в пружину, вызывает не­ которое небольшое перемещение штока 4 и заслонки относительно сопла 5. Пружинка создает при этом дополнительное усилие, действующее на тот же шток 4. Это усилие компенсируется давлением в камере отрицательной обратной связи. Таким образом,

14

Технические данные регулятора

Пределы настройки дросселирования 10—250%. Пределы на­ стройки времени изодрома от 3 сек. до 100 мин.

Смещение контрольной точки регулятора не превышает ±1% от максимального значения давления на входе. Вес блока 4,5 кг.

Блок предварения ВГ1-28В

Этот блок предназначен для введения в закон регулирования воздействия по первой производной от отклонения параметра, т. е. по скорости отклонения. Блок предварения БП-28В (рис. 3) состоит из стандартного усилительного реле шарикового типа

Рис. 3. Принципиальная схема блока предварения БП-28В.

Линии: I — подвод сжатого воздуха от регулирующего блока или датчика; I I — подвод воздуха под давлением р = 1,4 -кГ/см2 для питания; I I I — выход воздуха под давлением

р = 0,2— 1 кГ/сж2.

(камеры А, Б, В, Г), над которым последовательно расположены камера Д отрицательной обратной связи, входная камера Е, камера предварения Ж и камера К положительной обратной связи.

На гибких мембранах 6, 7 и 8, разделяющих эти камеры, укреп­ лен шток 5 с заслонкой, прикрывающей сопло 4.

Блок предварения, как и регулирующий блок, представляет собой цилиндр, собранный из отдельных шайб, стянутых болтами.

Величина времени предварения настраивается при помощи дросселя предварения ]0, представляющего собой игольчатый клапан. Головка клапана со шкалой расположена на боковой поверхности блока. Здесь же размещены подсоединительные штуцеры.

15

Блок предварения в схемах автоматики можно включать в раз­ личных местах цепи регулирования, например между датчиком и регулирующим блоком, между регулирующим блоком и испол­ нительным механизмом.

В зависимости от этого на вход блока предварения (в камеру Е) подводится давление от датчика или от регулирующего блока.

Если давление, поступающее во входную камеру Е, не изме­ няется, то блок находится в равновесии, а давления в камерах Б, Д, Е, Ж, К и в канале 9 равны, т. е. давление в выходной линии блока равно давлению на входе. Допустим, что входное давление начинает увеличиваться с постоянной скоростью, тогда равнове­ сие блока нарушается, и на мембранах возникает усилие, ко­ торое направлено вниз из-за того, что эффективная площадь мембраны 6 больше эффективной площади мембраны 8.

Под действием этого усилия мембранный блок, соединенный штоком 5, перемещается вниз, а заслонка прикрывает сопло 4, что приводит к повышению давления в камере Г, и мембраны 1, 2 усилительного реле вместе со штоком 3 опускаются. Шток 3, нажимая на шариковый клапан, открывает его, вследствие чего давление в камере Б и выходной линии блока повышается. Воз­ дух по каналу 9 поступает в камеры Д я К я через регулируемый дроссель предварения 10 в камеру Ж.

В первый момент изменения входного давления перетекание

что она лишь немногим превышает площадь мембраны 7, то да­ вления в камерах Д и К почти уравновешиваются, и обратная связь, величина которой в основном зависит от открытия дрос­ селя предварения 10, получается очень незначительной. Поэтому достаточно изменить входное давление, чтобы давление в выход­ ной линии блока почти мгновенно повысилось. Чем больше ско­ рость изменения давления на входе (что равносильно скорости изменения параметра) и чем больше время предварения (чем меньше открыт дроссель), тем больше мгновенное изменение да­ вления на выходе блока, т. е. на большую величину оно будет опережать давление, подаваемое на вход блока.

Если давление на входе блока изменяется с постоянной ско­ ростью, то давление на выходе блока после мгновенного изме­ нения на определенную величину далее будет изменяться с той же скоростью, что и давление на входе. Если же давление на входе перестанет изменяться, камера Ж постепенно запол­ нится до давления в канале 9. При этом давление на выходе блока

действует в обратном направлении. В этом случае давление в ка­ мере Е становится меньшим, чем давление в камере Д, поэтому мембранный блок поднимается вверх, заслонка открывает сопло,

16

л давление на выходе блока резко падает. Величина падения давле­ ния, как и прежде, зависит от скорости уменьшения параметра и от величины дросселирования перетока воздуха в камеру т. е. от величины времени предваренхгя. Далее давление на вы­

ходе блока начинает уменьшаться с той же скоростью, с которой уменьшается давление на входе.

Диапазон настройки времени предварения составляет 0,05— 10 мин. Вес блока 2,8 кг.

Суммирующее реле J1C-MA

Суммирующее реле1 £6-34Л является простым счетным устрой­ ством, предназначенным для алгебрахтческого сложения от двух

Л

камерами Е ш Ж поддерживается постоянный перепад давления, равный усилию, создаваемому пружиной 12, установленной на жестком центре мембраны 6. Такой же перепад будет поддер­ живаться и на постоянном дросселе 11, установленном на линии, соединяющей камеры Е и Ж. Действительно, если, например, вследствие того, что шток 5 с укрепленной на нем заслонкой приблизился к соплу 4 и давление в камере Ж увеличилось, т. е. уменьшился перепад на дросселе i i , то мембрана б прогнется и от­ кроет шариковый клапан 10 в камере Д, благодаря чему давление в камере Е будет повышаться до тех пор, пока мембрана 6 не будет в равновесии, а на дросселе не установится постоянный перепад.

Постоянный перепад на постоянном дросселе усилительного реле устраняет влияние колебаний давления питания на работу прибора и повышает его чувствительность.

Работа прибора происходит следующим образом. Если шток 5 под действием результирующего усилия от давлений в камерах К, Л, М и пружин 7 и 8 приближается к соплу 4, то укрепленная на нижнем конце штока заслонка прикрывает сопло, и давление в камере Г повышается. Мембраны 1, 2 прогибаются вниз, шток 3 открывает шариковый клапан, и давление на выходе блока начинает увеличиваться. Одновременно повышается и давление в камере И отрицательной обратной связи. Под действием этого давления шток 5 отодвигается от сопла 4. Равновесие устанавли­ вается тогда, когда давление на выходе блока, а следовательно, и давление в камере И станет по величине достаточным, чтобы уравновесить результирующее усилие от давлений в камерах К, Л, М и от пружин 7 и 8. Изменяя по своему усмотрению вин­ том 9 усилие пружины 8, мы можем при одних и тех же давлениях в камерах К, Л и М получать различное давление на выходе

результирующее усилие будет направлено вверх и шток 5 ото­ двинется от сопла 4, блок будет действовать в обратном направле­ нии, т. е. давление в камере Г уменьшится, мембраны 1, 2 под­ нимутся вверх вместе со штоком 3, коническая пружина при­ кроет шариковый клапан, воздух из камеры Б через канал в штоке 3 и отверстия в камере В начнет выходить в атмосферу, и да­ вление в выходной л и н и и блока понизится.

При помощи суммирующего реле можно выполнять ряд ма­ тематических операций, приведенных в табл. 1. Здесь же приве­ дены схемы включений сигналов, необходимые для производства операций.

Погрешность алгебраического суммирования величин, посту­ пающих к реле, не превышает ±1% от максимального значения каждого сигнала (1 кГ/см2). Вес блока 3 кг.

18