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

на отметку В можно на выходе регулирующего блока или вы­ ходе самого задатчика установить давление, равное давлению сжатого воздуха на исполнительном механизме в момент пере­ ключения, т. е. подготовить регулирующий блок и задатчик к плавному переходу (без толчков) с ручного управления на авто­ матическое регулирование и обратно. Контроль давления при этом осуществляется по двум манометрам, установленным на пе­ редней панели задатчика.

Пневмопреобразователь (рис. 19, б) является основным эле­ ментом дистанционных задатчиков, при помощи которого дается задание регулирующему блоку и осуществляется ручное управ­ ление исполнительным механизмом.

Действие пневмопреобразователя в сочетании с приводом лекала происходит следующим образом. Требуемая величина задания устанавливается по шкале 1 при помощи рукоятки 10, укрепленной на той же оси, что и лекало 3. При повороте руко­ ятки лекало также поворачивается, вследствие чего катящийся по нему ролик 2 перемещается в соответствии с очертанием про­ филя лекала.

Ролик 2 укреплен на рычаге 4. На другом конце этого рычага установлена заслонка сопла 5. При перемещении ролика 2 ры­ чаг 4 поворачивается вокруг точки опоры 9, и заслонка откры­ вает или закрывает сопло 5, в результате чего изменяется давле­ ние в камере 6, а следовательно, и на выходе пневмопреобразова­ теля и в камере обратной связи 7.

На жестком центре мембраны 8 укреплены сопло 5 и опора 9, которые при изменении давления в камере 7 передвигаются вместе с мембраной. Давление, действующее на мембрану, урав­ новешивается цилиндрической пружиной.

Действие обратной связи состоит в следующем. Если при движении ролика по лекалу 3 рычаг 4 поворачивается вокруг точки опоры 9 так, что заслонка прикрывает сопло 5, то давле­ ние в камере 7 повышается, и мембрана 8 вместе с соплом 5 пере­ мещается вправо. Вместе с ней перемещается и опора 9, которая отводит рычаг с заслонкой от сопла. В этом случае точкой опоры рычага 4 является ролик 2.

Если рычаг 4 при дальнейшем движении ролика 2 по профилю лекала повернется так, что заслонка приоткроет сопло 5, то да­ вление в камере 6, на выходе задатчика и в камере обратной связи 7 уменьшится, и мембрана 8 с соплом 5 и опорой 9 под дей­ ствием пружины сдвинутся влево. Рычаг 4 повернется, и заслонка снова приблизится к соплу 5.

Таким образом, сопло 5 и выходное давление пневмопреобра­ зователя следят за положением заслонки, укрепленной на ры­ чаге 4, а следовательно, и за положением ролика 2, катящегося по лекалу 3,

40

Реле переключения PTI-YIА

Реле является вспомогательным блоком в схемах дистанци­ онного управления и предназначено для переключения системы с автоматического управления на ручное и обратно, не прерывая процесса. Реле работает совместно с блоком дистанционного задат­ чика и ручного управления БД-18 и управляется его переклю­ чателем. Принципиальная схема реле изображена на рис. 20.

Реле переключения состоит из пяти пневматических камер: А, Б, В, Г, Д. Камеры А, Б, Б и Г разделены тремя гибкими мембранами 1, 2 и 3, на которых укреплен полый шток 4.

В камеру А подается воздух из выходной линии переключа­

а шток 4 открывает шариковый клапан 5. При этом канал в штоке 4 перекрывается шариком, и камера В разобщается с камерой Г. Линия 7, отходящая от регулирующего блока, отключается от линии 9, а включается линия 8, т. е. к исполнительному ме­ ханизму начинает поступать воздух непосредственно от задат­ чика. В этом случае управление исполнительным механизмом регулирующего органа осуществляется вручную по шкале руч­ ного задания, расположенной на передней панели задат­ чика.

При установке ручки переключателя в положение «автомати­ ческое» давление в выходной линии переключателя, а следова­ тельно, и в камере А равно нулю. В этом случае шток 4 под дей­ ствием пружины поднимается, а шарик 5 опускается на седло, закрывая камеру Д.

Воздух от регулирующего блока через каналы в штоке 4 поступает в камеру Г, а из нее в линию 9 исполнительного механиз-

41

ма, т. е. осуществляется автоматическое управление исполни­ тельным механизмом.

При установке переключателя в положение «выключено» давление в камере А равно 0,6 кГ/см2, и шток 4 прижат к шарику 5 так, что канал перекрывается, но шариковый клапан продол­ жает оставаться закрытым.

В этом случае линия, идущая от регулятора, к исполнитель­ ному механизму и линия от задатчика перекрыты.

Вес реле переключения 3 кг.

Регуляторы соотношения

При автоматизации непрерывных технологических процессов часто возникает необходимость в регулировании соотношения двух параметров, как-то: потоков воздуха и топлива в печах, потоков двух реагентов в химических производствах и т. д.

Можно назвать две задачи регулирования соотношения. Пер­ вая из них заключается в поддержании заданной величины соот­ ношения двух параметров, вторая — в установке номинального значения соотношения двух параметров с последующей автомати­ ческой коррекцией этого соотношения по третьему параметру, например коррекция соотношения двух потоков по температуре. Вторая задача становится аналогичной задаче дистанционного управления величиной соотношения, если вместо корректирую­ щего воздействия подавать на регулятор сигнал от дистанцион­ ного задатчика. Пневматические регуляторы соотношения, как правило, имеют механические делители, которые могут осуще­ ствляться или при помощи соответствующего изменения кинема­ тической системы обычных пневматических регуляторов, как это делается, например, в регуляторах 44-МС-700, или при помощи создания специальных приборов — реле соотношения, служащих собственно делительными устройствами и работающих в сочета­ нии с пневматическими регуляторами.

Механические делители в регуляторах соотношения снижают их чувствительность и быстродействие, ухудшают качество ра­ боты и затрудняют дистанционное управление величиной соотно­ шения.

Два новых типа регуляторов соотношения РБСА и РБС-2 не имеют механических делителей, поэтому допускают более широкий диапазон изменения величины соотношения, а также коррекцию этой величины по третьему параметру или дистан­ ционное управление ею.

Оба регулятора построены на базе изодромного регулирую­ щего блока §РБ-%А агрегатной унифицированной системы.

В качестве делителя в них используется пневматическая проточная камера (рис. 21). На входе в камеру 1 установлен постоянный дроссель 2, ограничивающий количество поступаю­ щего воздуха, а на выходе — регулируемый дроссель 3, лимити­ рующий расход воздуха из камеры в атмосферу.

42

Экспериментальное исследование проточной камеры показало, что при соответствующем подборе постоянного и регулируемого дросселей можно получить практически линейные характеристики зависимости давления рг внутри камеры от давления pi перед постоянным дросселем (рис. 21):

р2 = к

Коэффициент пропорциональности к, определяющий наклон отдельных характеристик, зависит от степени открытия регули­

руемого дросселя 3. При полностью закрытом дросселе 3 давления

вкамере 1 и перед дросселем 2 равны и к = 1; при открывании дрос­ селя 3 давление р2 в камере 1 понижается и к уменьшается, при­ ближаясь к нулю. Таким образом, к может изменяться от 1 до 0. Следовательно, при помощи проточной камеры давление на входе

внее можно разделить на 1, 2, 3 и далее, т. е. проточная камера

может использоваться в качестве пневматического делителя. Это ее свойство и было положено в основу построения разработан­ ных регуляторов соотношения.

Регулятор соотношения Р Б С - 1

Регулятор РБС-1 предназначен для поддержания заданного соотношения двух параметров.

Принципиальная схема РБС-1 (рис. 22) отличается от схемы регулирующего блока 5РБ-9А (см. рис. 17) лишь тем, что камеры Е и Ж измеряемой и заданной величин последнего заменены

43

двумя проточными камерами а и Ь. На входах в эти камеры уста­ новлены постоянные дроссели 26 и 27, к которым подводится давление от датчиков, измеряющих те параметры А и В, соотноше­ ние которых требуется поддерживать постоянным. Настройка прибора на заданную величину соотношения осуществляется при помощи регулируемых дросселей 23 и 24.

Для каждой проточной камеры а и Ърегулятора можно запи­ сать уравнения

где piA и р1в — давления перед дросселями 26 и 27\ р2А и р2в — давления в камерах а и Ь,

кА и кв — коэффициенты пропорциональности, устанавли­ ваемые дросселями 23 и 24.

Рис. 22. Принципиальная схема регулятора со­ отношения РВС-1.

Регулятор РБСА изодромный, поэтому его равновесие воз­ можно только в том случае, если давления в камерах а и Ъ будут равны, т. е. когда

Р 2 А = Р 2В ИЛИ k A P l A = V l b -

Исходя из последнего равенства, можно написать, что

Р\А _ _^В_ _ д.

Риз кА

т. е. регулятор будет всегда поддерживать постоянное отношение давлений, подаваемых от датчиков к постоянным дросселям 26 и 27,. а так как эти давления пропорциональны измеряемым па­

44

раметрам \ то, следовательно, будет поддерживаться и постоян­ ное соотношение к самих параметров А и В. Величина соотноше­ ния к равна отношению коэффициентов пропорциональности кв

и кА камер Ъи а и может изменяться в широких пределах.

Действительно, настраивая дроссели 23-и 24 так, чтобы коэф­ фициент одной камеры был близок к единице, а второй к мини­ мальному значению, можно изменять величину соотношения от 5 : 1 до 1 : 5, а если необходимо, то и более.

Регулятор работает так. При изменении одного из параметров, например параметра В, давление в камере Ъизменяется и стано­ вится неравным давлению в камере а, что по своему эффекту равно­ сильно появлению рассогласования в элементе сравнения ранее описанных регулирующего блока ЪРБ-^Б или регулятора АРБ-Ъ2А. Под действием этого рассогласования мембранный шток 15, связывающий мембраны 6 ,7 и 29, начинает перемещаться и укрепленная на его нижнем конце заслонка 16 прикрывает или открывает сопло 17, в результате чего давление в камере 4 изменяется, что и вызывает перемещение мембран 19 ж 20 с установленным на них штоком 18, который управляет шарико­ вым клапаном и одновременно служит выпускным соплом. Через это сопло воздух из канала обратной связи 25 и камер 5, 8 ж10 регулятора может выходить в камеру 3, а из нее в атмосферу.

В зависимости от того, как изменяется давление в камере 4, шариковый клапан и шток 18 занимают различное положение, и давление на выходе регулятора может повышаться или пони­ жаться. Сжатый воздух из выходной линии регулятора поступает в канал обратной связи 25, а оттуда через дроссель 22 в камеру положительной обратной связи 8 ж через дроссель 21 в камеру изодрома 10. Действие отрицательной и положительной обратной связи и изодрома происходит так же, как в регуляторе

АРБ-ША.

Выходная линия регулятора соотношения связана с регули­ рующим органом, управляющим одним из параметров А или В, соотношение которых регулируется. Регулятор воздействует ца регулирующий орган так, чтобы давления в камерах а ж Ъ вырав­

соотношения в случаях, когда необходимо вводить автоматиче­ скую коррекцию величины соотношения двух параметров А и В по третьему параметру С.

Задача построения такого регулятора заключалась в том, чтобы сделать один из коэффициентов кА или кв функцией третьего1

1 Датчики должны настраиваться так, чтобы при нулевом значении из­ меряемого параметра давление на выходе датчика также равнялось бы нулю.

45

параметра. Это достигнуто заменой одного из регулируемых дросселей регулятора РБС-1, а именно дросселя 23, переменным дросселем, управляемым от параметра С. Дроссель 23, показан­ ный на рис. 22, был заменен соплом 30 с заслонкой 31, ход кото­ рой зависит от величины параметра С.

Регулировочный ход заслонки мал (0,05 ли), поэтому для ее привода применено специальное устройство, состоящее из системы камер e n d , аналогичной системе камер 9 и 10 элемента изодрома регулятора.

Рис. 23. Принципиальная схема регулятора со­ отношения РБС-2.

В камеру с подается сжатый воздух от датчика, измеряющего третий параметр. В камеру d через постоянный дроссель поступает воздух из канала питания. Камеры e n d разделены мембраной 33, на которой укреплена заслонка 31. При изменении давления

вкамере с давление в камере d изменяется так, что оно всегда точно следит за давлением в камере с. Если же эти давления в ка­ кой-то момент времени не будут равны, то мембрана 33 выйдет из положения равновесия и будет перемещаться до тех пор, пока не изменит открытие выпускного сопла 32 настолько, чтобы давления

вкамерах с и d выравнялись. Выпускное сопло 32 и сопло 30, заменившее дроссель 23 (см. рис. 22), конструктивно выполнены

ввиде двойного сопла и прикрываются одной и той же заслон­ кой 31. Ход мембраны, а следовательно, и заслонки пропорцио­ нален величине третьего параметра С. Когда третий параметр уве­ личивается, заслонка 31 начинает прикрывать сопло 30, и коэффи­ циент пропорциональности кА камеры а начинает увеличи­

ваться, приближаясь к единице (при перекрытии сопла заслон­

46

кой); при уменьшении третьего параметра коэффициент А умень­

шается.

Для изменения степени воздействия параметра С на величину соотношения камера с выполняется проточной, т. е. сжатый воз­ дух в нее подводится от датчика через постоянный дроссель 29,

регуляторов соотношения РБС-1 и РБС-2 такие же, как и у регу­ лирующего блока 5РБ-9А, т. е. диапазон дросселирования может изменяться от 10 до 250%, а время изодрома от 6 сек. до 1 час. и более.

Предельные значения входных сигналов регуляторов равные р = 0 -у 1 кГ/см2, а выходных равны р = 0,2 -у 1 кГ/см2.

Диапазон настройки соотношения 1 :5 до 5 : 1 . Вес регуляторов: РБС-1—12,5 кг, РБС-2—14,5 кг.

Блок соотношения Б СО 15

Блок БСО-15 в системах регулирования выполняет те же функции, что и реле соотношения РС-33^4, от которого он отли­ чается своим устройством. Схема блока изображена на рис. 24.

через штуцер 11 в атмосферу.

С повышением давления в камере 1 мембрана 2, прогибаясь, опускает рычаги 3 и 4, а следовательно, и шариковый клапан. Давление в камере 8 повышается до тех пор, пока на мембране 7 не создастся усилие, уравновешивающее усилие на мембране 2.

47

Передвижение подвижной опоры 5 вправо или влево изменнет соотношение плеч между рычагами 3 и 4 и, следовательно, вели­ чину усилия, передаваемого на шток 6 от мембраны 2. При уста­ новке опоры в среднее положение все усилие от мембраны 2 пе­ редается штоку б, при этом величина соотношения равна единице, т. е. давление р2 на выходе из блока равно давлению рг на входе. При перемещении опоры 5 вправо увеличивается усилие, воспри­ нимаемое штоком 6, по сравнению с усилием, развиваемым мем­ браной 2 под действием давления в камере 1.

Шариковый клапан открывается, и давление в камере 8 увели­ чивается по сравнению с давлением в камере 1, т. е. блок умно­ жает входной сигнал.

При перемещении опоры 5 влево блок делит входной сигнал. Величины соотношений, поддерживаемые блоком, находятся в пре­ делах от 1 : 1 до 4 : 1 и от 1 : 1 до 1 : 3 линейной шкалы.

Порог чувствительности блока не превышает 0,15% максималь» ного значения шкалы. Вес блока 4 кг.

Промежуточное реле I I P 14

Промежуточное реле представляет собой усилительное устрой­ ство, которое включается в схемы автоматизации для предотвра­ щения влияния длинных линий передач (более 250—300 м) на работу

приборов отрицательно влияет на качество работы. Принципиальная схема реле изображена ча рис. 25. Промежуточное реле состоит из стандартного усилительного

реле (камер 3, 4, 5 ж6), входящего в большинство блоков, и двух камер: входной 1 и обратной связи 2. Камеры 1 и 2 разделены мембраной 7 с жестким центром, служащим заслонкой сопла 8.

48

В 'камеру 1 подается сжатый воздух под давлением pt от прибора, к линии которого подключается реле.

При изменении рц мембрана 7 прогибается, проходное сечение сопла 8 изменяется, а следовательно, изменяется и давление р*п& выходе из прибора. Благодаря обратной связи выходное

Блок сигнализации 1РБ-13

Блок сигнализации используется в системах автоматического регулирования или в качестве устройства для подачи сигналов,

реключение подвода поступающего в камеры 6 ж 7 воздуха.

Так как в блоке сигнализации обратная связь полностью от­ сутствует, то достаточно небольшого превышения давления в од­ ной из камер над давлением в другой камере для того, чтобы мембраны 15 и 16 вместе со штоком 17 переместились в крайнее