Глава 2. Регуляторы и регулирующие органы теплотехнических процессов
§ 2-1 Классификация автоматических регуляторов и их основные элементы
Как отмечалось выше, в зависимости от источника энергии, используемой для перемещения регулирующего органа, регуляторы бывают прямого и непрямого действия. Независимо от вида энергии, используемой для перемещения регулирующего органа, регуляторы можно классифицировать следующим образом.
Определяемые реализацией в регуляторе того или иного закона регулирования:
а) пропорциональные регуляторы;
б) интегральные регуляторы;
в) пропорционально-интегральные регуляторы;
г) пропорционально-интегрально-дифференциалные регуляторы;
д) оптимальные регуляторы с произвольным законом регулирования, обусловленным динамическими свойствами объекта;
е) регуляторы с переменной структурой, меняющие свои свойства с изменением динамики объекта.
По характеру воздействия регулятора на регулирующий орган они бывают:
а) регуляторы непрерывного действия (аналоговые регуляторы), воздействующие на регулирующий орган при наличии ошибки рассогласования непрерывно в соответствии с законом регулирования, реализуемые в регуляторе;
б) регуляторы дискретного действия (релейные регуляторы), использующие исполнительный механизм с постоянной скоростью перемещения регулирующего органа. Здесь воздействие регулятора на регулирующий орган происходит периодически в пульсирующем режиме, позволяющем реализовать желаемый закон регулирования в среднем (рис. 2 – 1);
в
)
позиционные регуляторы – осуществляют
регулирование путем перемещения
регулирующего органа в определенное
фиксированное положение, определяемое
величиной и законом отклонения
регулируемой величины (двухпозиционные,
трехпозиционные и т.д.).
По виду используемой энергии регуляторы делятся на механические, гидравлические, пневматические, электрические, электронные и комбинированные.
2-1-1 Основные элементы регулятора
Основными элементами регулятора являются:
Измерительное устройство;
Усилительное (управляющее) устройство;
Исполнительный механизм (сервомотор).
2-1-2 Измерительное устройство
Измерительные устройства – служат для измерения отклонения регулируемой величины (или суммы отклонений регулируемых величин) от заданного значения и преобразования этого отклонения в сигнал для передачи на усилительное устройство регулятора. Измерительное устройство состоит из:
а) чувствительного элемента (датчика), воспринимающего отклонение регулируемого параметра для передачи его на управляющее устройство регулятора (трубчатые пружины, мембраны, сильфоны – для измерения невысоких давлений и разряжений, дифманометры для измерения уровня, термопары или термосопротивления для измерения температуры и т.д.);
б) преобразователя измерительных устройств, служащего для преобразования сигнала, получаемого чувствительным элементом, в соответствующий сигнал (электрический, пневматический), используемый в управляющем устройстве регулятора (рис. 2 – 2);
в) суммирующего устройства, воспринимающего сигналы от датчиков и сигнал задания и формирующего результирующий сигнал для передачи его в усилительное устройство.
2-1-3 Усилительное устройство
Усилительное устройство (управляющее устройство) – предназначено для усиления сигнала, поступающего от измерительного устройства и передачи его для управления исполнительным механизмом. Здесь, как правило, путем введения специальных корректирующих устройств осуществляется формирование необходимого для данной системы закона регулирования. На рис. 2 – 3, 2 – 4, 2 – 5 представлены схемы усилительных устройств.