48616

Система регулирования температуры пара

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Определение оптимальной передаточной функции регулятора. Определение оптимальных параметров настройки регулятора. Выбор унифицированного промышленного регулятора Курсовой проект по курсу “Проектирование современных систем управления†посвящен синтезу локальной системы регулирования технологического параметра объекта включающему в себя выбор необходимого закона регулирования регулятора и разработку системы в целом на базе приборов ГСП.

Русский

2013-12-12

4.47 MB

40 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра автоматики и информационных технологий в управлении

Курсовая работа по курсу:

Проектирование современных систем управления на тему:

Система регулирования

температуры пара.

                                                                                         Выполнил:

                                                                                         студент гр. 131

                                                                                         Фомичёв В. А.

                                                                                         Проверил:

                                                                                         Селяев А. А.

Рязань, 2005.

Содержание

1.Введение………………………………………………………………………………………3

2. Описание объекта автоматизации……………………………..……………………………3

3. Задание к курсовому проекту…………………………………………………………….…5

4. Исходные данные………………………………………………………………………….…6

5. Выбор типового датчика…………………………………………………………….………6

6. Определение оптимальной передаточной функции регулятора………………….………7

7. Определение оптимальных параметров настройки регулятора……………………….…8

8. Определение ПФ ввода возмущения в компенсирующий канал ………………………..13

9. Выбор унифицированного промышленного регулятора…………………………………14

10. Выбор исполнительного механизма………………………………………..…………….17

11. Выбор пускового устройства…………………...…………………………………………18

12. Выбор вторичного измерительного преобразователя…………………………………...18

13. Список литературы………………………………………………………………………...19

1. ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация производственных процессов является одним из решающих факторов повышения производительности общественного труда, интенсификации производства, повышения его эффективности. Автоматизация производства предполагает широкое использование приборов, выпускаемых отечественной промышленностью.

Курсовой проект по курсу “Проектирование современных систем управления” посвящен синтезу локальной системы регулирования технологического параметра объекта, включающему в себя выбор необходимого закона регулирования регулятора и разработку системы в целом на базе приборов ГСП. В качестве объекта автоматизации предложен паровой барабанный котел, вырабатывающий пар для турбины тепловой электрической станции (ТЭС), отличающийся многообразием регулируемых технологических параметров, что позволило сочетать в задании различные по характеру регулируемой величины автоматические системы с единым объектом автоматизации.

Основой для выполнения курсового проекта является конспект лекций по “ Проектирование современных систем управления”, однако, только широкое использование научно-технической и справочной литературы, даст возможность более обоснованно и полно выполнить необходимые теоретические и схемные разработки.

2. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

Пар для турбин тепловых электрических станций вырабатывается паровыми котлами, которые подразделяют на барабанные и прямоточные. Рассмотрим процесс производства пара в барабанных котлах.

Рис.1. Принципиальная схема барабанного котла и его основные технологические параметры:

1 – топка; 2 – опускные трубы; 3 – подъемные трубы       циркуляционного контура; 4  - барабан; 5,7 – пароперегреватели; 8 – главная паровая задвижка; 9 – водяной экономайзер; 10 – регулировочный питательный клапан; 11 – дутьевой вентилятор; 12 – дымосос; 13 – воздухоподогреватель;  – расход топлива и воздуха; - расход воды на продувку и впрыск, питательной воды;  – уровень, давление и расход пара на барабане;   - давление, расход и температура перегретого пара; – количество уходящих газов;  – тепловая нагрузка;  – содержание кислорода в уходящих газах;  – разрежение в верхней части топки.

Технологическая схема барабанного котла показана на рис.1. Пар в котлах, используемый для вращения турбин электрических генераторов, получается за счет передачи теплоты от сжигаемого топлива рабочему телу – воде, в результате чего она нагревается до кипения и испаряется. Затем происходит перегрев пара до установленных технологических параметров. Эти стадии преобразования воды в перегретый пар проходят в поверхностях нагрева, которые подразделяют на подогревательные, испарительные и перегревательные.

Система подъемных 3 и опускных 2 труб с барабаном 4 и коллекторами образует циркуляционный контур. Барабан 4 котла является элементом контура, где совершается парообразование.

Топливо и воздух поступают в камеры сгорания через особые горелочные устройства, конструкция которых зависит от вида сжигаемого топлива. Теплота от горячих газов через систему многочисленных теплообменников отбирается питательной водой и идет на парообразование и нагрев пара до заданных параметров. Далее газы по газоходам направляются к дымососу 12 и выбрасываются в атмосферу.

В газоходах устанавливают теплообменники: пароперегреватели 5 и 7, экономайзеры 9 для подогрева питательной воды и воздухоподогреватели 13. Таким образом, возрастают процент использования теплоты органического топлива, а следовательно, и кпд котла.

Для правильной оценки свойств котлов как объектов управления рассмотрим особенности их работы.

В барабанном котле (рис.1) отклонение параметров от заданных может происходить при изменении  нагрузки котла за счет изменения подачи пара на турбины генераторов, так и под воздействием других факторов

Увеличение нагрузки котла приводит к снижению давления в барабане 4 и паропроводах. Для восстановления давления необходимо увеличить подачу топлива, а значит, и воздуха, т.е. поддерживать оптимальное соотношение топливо – воздух. При этом изменяется тепловой режим как по газовоздушному тракту, так и по пароводяному.

Таким образом, поддержание нагрузки связано с регулированием давления пара, где регулирующим воздействием является изменение подачи топлива. Котел должен иметь регулятор тепловой нагрузки. Для обеспечения минимума потерь при сжигании топлива необходим также регулятор экономичности горения, поддерживающий заданное соотношение топливо – воздух изменением потока воздуха от дутьевого вентилятора. Подача питательной воды должна соответствовать расходу вырабатываемого пара. Промежуточным звеном между паром и водой служит барабан. Заданный уровень воды в барабане котла определяет не только это соответствие, но его безаварийную работу, поэтому уровень Hб следует регулировать, воздействуя на регулировочный питательный клапан. Продукты сгорания в виде топочных газов выводятся в дымовую трубу, при этом в котле должна поддерживаться определенная степень разрежения Sт в верхней части топки, что предохраняет от выброса продуктов сгорания в помещение. Топочные газы отсасываются дымососами. Оставшиеся после парообразования соли выводят из барабана непрерывной продувкой через продувочный клапан. Для повышения надежности и долговечности турбин, обеспечения экономичной работы тепловой установки необходимо также поддержание в заданных пределах температуры перегретого пара.

3. ЗАДАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

   Необходимо разработать локальную систему регулирования температуры пара.

    При работе паровых котлов важным параметром является температура перегретого пара. Поддержание ее в заданных пределах обеспечивает экономичную работу тепловой установки, повышает надежность и долговечность турбины. При резком снижении температуры перегрева пара возрастает его влажность, при повышении температуры возникают недопустимые тепловые расширения, поэтому отклонения температуры пара от номинальных значений не должны превышать  1% в стационарных режимах. Диапазон нагрузок для каждого котла определяется его конструктивными особенностями.

На статические характеристики пароперегревателей влияет характер распределения теплоты между парогенерирующими и перегревательными поверхностями котла, шлакование и загрязнение поверхности нагрева, изменение температуры питательной воды, избыток воздуха, влажность топлива и т.д. На динамические свойства пароперегревателей наибольшее влияние оказывает изменения температуры или влажности пара на их входе, температурный режим котла и расход пара через котел. Особенностью динамических характеристик пароперегревателей является значительное запаздывание изменения температуры пара на выходе из них после возмущения, что связано с большой площадью и значительной длиной труб пароперегревателей.

              Рис.2. Схема регулирования  температуры перегретого пара:

1 – барабан; 2, 3 – первая и вторая ступени пароперегревателя; 4 – регулирующий орган; 5 – задатчик; 6, 7 – датчики температуры; 8 – пароохладитель;  - тепловой поток; РТ - регулятор температуры

На рис. 2 показана схема регулирования температуры перегретого пара. Участком регулирования температуры перегрева пара является часть поверхности пароперегревателя от места ввода охлаждающего агента до выходного коллектора, в котором поддерживается заданная температура. В современных котлах наиболее распространен способ регулирования с помощью впрыскивающих пароохладителей, через которые в паропровод поступает охлаждающий агент -  собственный конденсат котла или химически очищенная вода.

На вход регулятора температуры РТ поступает основной сигнал от датчика температуры перегретого пара , сигнал задатчика 5, а также дополнительный сигнал  от измерителя возмущения, которое в данном случае определяется отклонением температуры  пара на выходе первой ступени пароперегревателя или непосредственно перед впрыскивающим пароохладителем. Управляющее воздействие, вырабатываемое регулятором, действует на регулирующий клапан впрыска 4 пароохладителя 8, понижая температуру пара за счет теплоты, отбираемой на испарение охлаждающей воды, впрыскиваемой в паропровод.

Передаточная функция объекта регулирования может быть записана по каналам распространения регулирующего воздействия  и возмущения  как

                           

    

где  - коэффициенты передачи объекта по соответствующим каналам;   - запаздывание в объекте;    - постоянные времени.

4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1

варианта

Вид

регулятора

20

200

700

0.8

130

20

30

0.5

П

 

Записать численно выражение для Wo(p)

Общие требования

1. Регулируемый параметр должен поддерживаться на заданном уровне с допустимым отклонением, не превышающим значения, указанного в описании системы.

2. При проведении соответствующих расчетов считать, что возмущения, действующие на объект, носят низкочастотный характер и изменяются в пределах 50% от их номинального абсолютного значения.

3. Показатель колебательности замкнутой системы регулирования не должен превышать значения , указанного в исходных данных. Степень колебательности замкнутой системы должна быть не менее значения , указанного там же. В расчетах использовать ограничение на тот параметр, который указан в варианте задания.

4. Спроектированный регулятор должен обеспечивать максимальное подавление низкочастотных возмущений, действующих на объект регулирования.

          5. При разработке аппаратурных средств локальной системы регулирования использовать типовые унифицированные узлы и приборы, серийно выпускаемые отечественной промышленностью. Предусмотреть возможность ручного дистанционного управления регулируемым параметром объекта, а также возможностью дистанционного визуального контроля и записи изменений регулируемого параметра на диаграммной ленте. Считать, что объект управления удален от пункта управления, где сосредоточена контрольно- измерительная и регулирующая аппаратура, на расстояние 500 м.

5. ВЫБОР ТИПОВОГО ДАТЧИКА

При выборе датчика основными определяющими параметрами является измеряемый  диапазон отклонения регулируемой величины и допустимая погрешность измерения.

Термоэлектрические преобразователи (ТП) с металлическими электродами предназначены для измерения температуры.

В качестве типового датчика температуры возьмем термоэлектрический преобразователь  ТХА (материал термоэлектрода:  положительного хромель ТНХ9,5; отрицательного  алюмель НМц АК2-2-1). Чувствительный элемент представляет собой два термоэлектрода, сваренных между собой на рабочем конце в термопару (рабочий спай) и изолированных по всей длине при помощи керамической трубки. Изолированный чувствительный элемент помещается в защитную арматуру, в комплект которой входит водозащитная головка с колодкой зажимов. Самым оптимальным типом ТХА с желательной ??? инерционностью является ТХА-2174 .

Таблица 2      

Обозначение номинальной статической характеристики

Пределы измерения, 0С

Материал защитной арматуры

Инерционность, с

Длина монтажной части, мм

 ХА (К)

0

600

Сталь 12Х18Н10Т

15

от 250 до 630

                                                                                                     Таблица 2

Технические характеристики ТХА-2174

Преобразователи измерительные (нормирующие) предназначены для преобразования термоЭДС ТП, ЭДС первичных преобразователей постоянного тока и сопротивления ТС в унифицированные электрические выходные сигналы постоянного тока (0-5 и 4-20 мА, 0-10 В).

Принцип действия преобразователей основан на статической авто компенсации. Сигнал от измерительного преобразователя (первичного) поступает на измерительный мост и далее на входной усилитель, выполненный  по схеме модулятор-демодулятор. Демодулированный сигнал усиливается выходным усилителем постоянного тока, выходной ток которого поступает на нагрузку и в устройство обратной связи. Входные и выходные цепи не имеют гальванической связи с цепями питания и между собой.  

При условии что отклонения температуры пара от номинальных значений не должны превышать  1% в стационарных режимах, мы выбираем  измерительные преобразователи. По всем параметрам нам подходит Ш705, техническая характеристика его дана в таблице.3.

Таблица 3

Тип

Основная погрешность, %

Сопротивление входной цепи (оба провода линии связи и ТП), Ом

Амплитуда пульсации

выходного сигнала, %

Быстродействие,

с

Масса, кг

Ш705

0,5-1,2

30

0,6

0,5

3,5

Преобразователи измерительные типа Ш705 выпускаются различной модификации в зависимости от вида выходного сигнала. Приборы обеспечивают линейную зависимость выходного сигнала от измеряемой температуры. Измерительные преобразователи Ш705 выдерживают без повреждения короткое замыкание цепи нагрузки с выходом по напряжению и обрыв цепи нагрузки с выходом по току.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ РЕГУЛЯТОРА

Оптимальную передаточную функцию регулятора можно определить по приближенной формуле:

 ,                                             

где  - запаздывание в объекте;  - передаточная функция объекта по регулирующему каналу без учета запаздывания. Данное выражение получено в предположении, что система имеет высокую предельную точность регулирования. Последнее возможно при малом запаздывании в объекте и при медленно меняющихся возмущениях.

    Передаточная функция объекта регулирования:

Передаточная функция для объекта управления без запаздывания:

Определим оптимальную передаточную функцию регулятора:

Введём обозначения:

Тогда с учётом этих обозначений получим следующую форму записи: .

     Мы получили вид оптимальной передаточной функции регулятора, закон регулирования – ПИД.

     Для одноконтурной системы, включающей в себя только объект и регулятор, построим переходные процессы системы по управляющему и возмущающему воздействиям с помощью программы RR2_11 .

Рис.3 Переходная характеристика системы по управляющему воздействию

Степень колебательности m определяется как:

,

где α – степень устойчивости, определяемая минимальным расстоянием комплексного корня характеристического уравнения замкнутой системы до мнимой оси; ω – мнимая часть этого корня.

В нашем случае:

Рис.4 Переходная характеристика системы по возмущающему воздействию

7. Определение оптимальных параметров настройки регулятора

По графикам переходных процессов в замкнутом контуре видно, что колебательность в этих процессах слишком велика и не соответствует заданной, отсюда следует необходимость оптимизировать параметры регулятора. Для этого представим ПФ регулятора так: . Поясните, что видно по графикам

Оптимизацию параметров регулятора проведем двумя методами:

  1.  методом расширенной АФХ,
  2.  графоаналитическим методом.

1.Метод расширенной АФХ. 

Его принцип заключается в построении  зависимости С1 от С0, где, а С0р при условии равенства степени колебательности заданной величине. При этом получается область настроек параметров регулятора, из которой выбираем точку оптимальной настройки из условия минимума СКО при низкочастотных возмущениях, для которого . Этим параметрам соответствует максимальное подавление возмущающего воздействия. На основе этих данных найдем истинные значения параметров регулятора. С помощью программы RR2_11 построим зависимость C1(C0) и изменяя значение С2 найдем точку оптимальной настройки:

Рис. 6. Построение зависимости С1(С0)

Получили оптимальные настройки регулятора:

       

и ПФ регулятора в этом случае

C учетом этих параметров построим переходные процессы системы по управляющему и возмущающему воздействиям:

Рис. 7 Переходная характеристика системы по управляющему воздействию при оптимальной настройке регулятора

Рис. 8 Переходная характеристика системы по возмущающему воздействию при оптимальной настройке регулятора

Получили, что степень колебательности  и это удовлетворяет заданному ограничению.

2.Графоаналитический метод. В данном случае в качестве ограничений удобно использовать ограничения на показатель колебательности замкнутой системы

;

.

При расчете используется тот факт, что при выполнении указанного ограничения АФХ разомкнутой системы W() не должна пересекать и охватывать окружность индекса Мзад. Границе выполнения ограничения соответствует касание характеристики  W() данной окружности.

При оптимальной настройке ПИД - регулятора отношение следует выбирать равным 0.5. Но следует иметь в виду, что первая производная  (где )в условиях оптимальности не обращается в 0, а лишь принимает свое минимальное значение, когда отношение имеет максимальную величину. Поэтому следует определять     для нескольких значений  , близких к 0.5, чтобы выбрать затем то, при котором =max.

Воспользуемся программой «Reg».

Таблица 4

Tп/Tиз

Kp

Tиз

Kp/ Tиз

0,4

0,004

52,6666

0,00007594946

0,45

0,004

50

0,00008000000

0,5

0,0039

48

0,00008125000

0,55

0,0038

46

0,00008260870

0,6

0,0037

44,6666

0,00008283594

0,61

0,0037

44,6666

0,0000828359

0,62

0,0037

44

0,0000840909

0,63

0,0036

44

0,0000818182

0,64

0,0036

44

0,0000818182

0,65

0,0036

43,3333

0,0000830770

0,66

0,0035

43,3333

0,0000807693

0,68

0,0035

42,6666

0,0000820314

0,7

0,0035

42,6666

0,00008203138

0,75

0,0034

41,3333

0,00008225813

0,8

0,0032

40,6666

0,00007868865

При  Tп/Tиз=0.62 отношение Kp/ Tиз максимально.

Следовательно, определили оптимальные параметры:

Kp опт=0.0037, Тиз опт=44, Тп опт=27.28.

Рис.9 Построение зависимости Криз)

Рис.10 АФХ разомкнутой системы при оптимальных параметрах

Рис.11 АЧХ замкнутой системы при оптимальных параметрах

Итак,.

Следовательно, получили следующую ПФ регулятора:

, где Kp опт=0.2421, Тиз опт=62, Тп опт=17.36.

     Построим переходные процессы системы по задающему и возмущающему воздействиям:

Рис.12 Переходная характеристика системы по управляющему воздействию при оптимальной настройке регулятора

Рис.13 Переходная характеристика системы по возмущающему воздействию при оптимальной настройке регулятора

Получили степень колебательности . Найденные параметры регулятора позволили нам уменьшить колебательность в системе.

8. Определение ПФ ввода возмущения в компенсирующий канал

Требуемую ПФ, дополнительного устройства ввода возмущения на вход регулятора, будем искать из условия полной  компенсации влияния данного возмущения на регулируемую величину.

Рис.14

В соответствии с рис.14. для полной компенсации возмущения должно выполнятся  равенство

Wов(р) - Wк(p)*Wр(p)*Wо(p)= 0 .

Выражая из этой формулы Wк(p) получаем выражение для ПФ компенсирующего устройства. За счет введения в схему регулирования ПФ датчика, коэффициент усиления регулятора будет претерпевать следующие изменения. Найдем коэффициент усиления датчика:

9. Выбор унифицированного промышленного регулятора

В качестве пневматического регулятора, реализующего ПИД-закон регулирования, выберем регулирующее устройство ФР0095, входящее в систему приборов СТАРТ (Система Автоматических Регуляторов, построенных на пневматических элементах), выпускаемых заводом «Тизприбор».

Регулятор предназначен для автоматического поддержания регулируемой величины на заданном значении путём отработки непрерывного регулирующего воздействия, посылаемого на исполнительный механизм.

В целях получения наибольшей стабильности регулирования, минимального времени переходного процесса и уменьшения запаздывания расстояния от датчика до регулятора и от регулятора до исполнительного механизма должны быть минимальными (5-10 м). Вторичные самопишущие или показывающие приборы с встроенными в них задатчиками могут устанавливаться на расстоянии до 250-300 м от регулятора.

Питание приборов сухим, очищенным от пыли и масла воздухом давлением 140 ±14 кПа через стабилизатор давления и фильтр воздуха. Граничные значения рабочего диапазона изменения аналоговых сигналов составляют 20 кПа (нижнее) и 100 кПа (верхнее). Дискретные сигналы “0” и “1” соответствуют давлению от 0 до 10 кПа (“0”) и от 110 кПа до значения давления питания (“1”). Расход воздуха – 5.3 л/мин.

Приборы предназначены для работы при температуре окружающего воздуха 5-50°С и относительной влажности до 80%.

Предельные значения диапазона настройки зоны пропорциональности составляют:

нижнее – 2%;

верхнее – 3000%.

Предельные значения диапазона настройки времени интегрирования составляют:

нижнее – 0.05 мин;

верхнее – не менее 100 мин.

Предельные значения диапазона настройки времени предварения составляют:

нижнее – 0.05 мин;

верхнее – 10 мин.

Предел допускаемой основной погрешности регулятора не превышает 0.5% от нормирующего значения входного сигнала (80 кПа – 0.8 кгс/см2).

Действие регулятора основано на принципе компенсации сил, при котором механические перемещения чувствительных элементов близки к нулю. Разность давлений сжатого воздуха, поступающих от задатчика и от измерительного прибора, действует на мембраны элемента сравнения. Силы, развиваемые действием разности этих сигналов, уравновешиваются силами, определяемыми давлением воздуха на мембраны обратных связей. При наличии рассогласования между сигналами каждое из звеньев регулятора вносит составляющую в общее регулирующее воздействие. Пропорциональная составляющая вводится путём воздействия на ООС, интегральная – путём воздействия на ПОС. Сигнал, поступающий от датчика, перед поступлением в пропорциональное звено регулятора дифференцируется. Степень воздействия пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих настраивается регулируемыми сопротивлениями предела пропорциональности, времени интегрирования и времени предварения.

На рисунке приведена принципиальная схема регулятора ФР0095. Он состоит из аналоговых: два пятимембранных и трёхмембранного элемента сравнения, повторитель-усилителя мощности, задатчика расхода, повторителя, пневмосопротивления, ёмкости и дискретных элементов: выключающего реле.

Входной сигнал Хn в виде давления сжатого воздуха поступает от датчика регулируемого параметра в камеру В1. Выходное давление элемента 1 ХД  через регулируемое сопротивление 2 и ёмкость 3 заводится в камеру Б1. Элемент 1, сопротивление 2 и ёмкость 3 образуют дифференциальное звено регулятора. Давление питания подаётся в сопло С1 элемента 1 через нерегулируемое сопротивление ПД1, а камера А1 соединена с атмосферой.      В том случае, когда скорость изменения параметра на входе в регулятор равна или близка к нулю, на выходе элемента сравнения 1 отслеживается входной сигнал Xn. Если давление начинает изменяться, например, увеличиваться, то равновесие нарушается. Давление в камере B1 окажется больше, чем в камере Б1, так как перед камерой Б1 находится сопротивление 2. В результате сопло C1 закроется, а давление XД резко возрастет. На выходе звена получится сигнал, опережающий давление, подаваемое на вход. Опережение будет тем больше, чем больше скорость изменения давления на входе прибора и чем меньше проходное сечение сопротивления предварения 2. С уменьшением скорости изменения давления на входе опережение уменьшится и полностью исчезнет, когда давление на входе перестанет изменяться. Емкость 4 с сильфоном предназначена для гашения высокочастотных помех.

         

Cигнал параметра Хn поступает одновременно к дифференциальному  и интегральному звеньям. Последнее включает элементы 1114 и вырабатывает интеграл по времени от рассогласования между входным давлением Хn и давлением задания ХЗ, которое подводится к камере Б14 и одновременно к элементу сравнения 8. Время интегрирования настраивается регулируемым сопротивлением 12.

Пропорциональное звено состоит из элементов 68. Для обеспечения линейных статических характеристик регулятора предусмотрено два органа настройки предела пропорциональности. При настройке предела пропорциональности от 100 до 3000% сопротивление 7 ставят на отметку 100%, что соответствует его закрытию, сопротивление 6 - на требуемую отметку. При настройке предела пропорциональности от 2 до 100% на отметку 100% устанавливается сопротивление 6, что соответствует его закрытию, сопротивление 7 в этом случае является рабочим.

Суммарное действие на выходное давление дифференциальной, интегральной и пропорциональной составляющих отрабатывается элементом сравнения 8. Давление ХД (дифференциальная составляющая) подводится к камере Д8, в камеру В8 подается давление ХИ (интегральная составляющая), давление задания ХЗ подается к камере Г8, камера обратной связи Б8 соединена с выходом элемента.

Выходное давление с элемента 8 поступает на вход повторителя - усилителя мощности 9 в камеру Д9, а затем через сопло С2 выключающего реле 10 - на выход прибора Y. При автоматическом регулировании командное давление на выключающие реле 10 и 13 РК = 0. При этом с выходной камерой Б10 через сопло С2 соединяется камера Б9. Под действием пружины открыто сопло С2 в камере Б13, через которое сопротивление 12 соединяется с выходом элемента сравнения 14.

При переходе на ручное управление процессом в выключающие реле 10 и 13 подается команда РК=1, вследствие чего камеры Б10 и Б9 разъединяются. При этом с линией исполнительного механизма через открытое сопло C1 реле 10 соединяется камера положительной обратной связи Д14, в которой устанавливается давление, равное давлению на исполнительном механизме, что подготавливает процесс к плавному переходу на автоматическое регулирование.

Сопротивление 12 соединяется с выходом элемента сравнения 14 только при автоматическом регулировании, когда открыто сопло С2 выключающего реле 13. Благодаря этому обеспечивается защита линии исполнительного механизма от скачка давления в промежуточном положении переключателя, когда изменение давления задания ХЗ вызывает резкое изменение выходного давления элемента 14.

Выключающее реле 5 служит для исключения действия дифференциального звена в переходных режимах. При подаче команды РК в камеру А5 открывается сопло С2 элемента 5, сообщая камеру Б1 с линией сопла C1 элемента 1. При этом давления в камерах В1 и Б1 будут равны входному давлению ХП, которое поступает на элемент 8.

Все элементы регулятора монтируются на плате из органического стекла с помощью винтов и соединительных ножек, которые закрываются заглушками. Связь между элементами осуществляется через каналы в плате. Для нормальной работы регулятора необходим правильный выбор направления изменения давления в линии исполнительного механизма при увеличении или уменьшении регулируемого параметра. Зависимость между направлением изменения параметра и направлением изменения давления в выходной линии регулятора может меняться путем изменения положения двух дисков, расположенных с обратной стороны платы с надписями “обр” и “прям”.

10. Выбор исполнительного механизма

       В системах дистанционного и автоматического управления для перемещения регулирующего органа применяются пневматические исполнительные механизмы. Пневматические исполнительные механизмы различаются по виду чувствительного элемента, преобразующего энергию командного сигнала в перемещение выходного звена, и по характеру перемещения выходного звена.

      Условие выбора пневматического исполнительного механизма обеспечение перестановочного усилия на регулирующий орган 50 кгс при полном ходе штока равном 2 см. Исходя из этих условий выберем из [3 ]    МИМП прямого действия.

Тип

Элемент механизма развивающий усилие

Диаметр заделки мембраны в мм

Перестановочные усилия развиваемые МИМ, кН

Рабочий ход штока МИМ, мм

МИМП прямого действия

Пружина предварительно поджатая

250

0,50

25

Таблица 5.

   Пневматические исполнительные механизмы подразделяются на пружинные и беспружинные. В пружинных механизмах давление в рабочей полости создает перестановочное усилие в одном направлении, обратный ход обеспечивается за счет силы упругости пружины. Мембранно-пружинный исполнительный механизм (МИМ) имеет одну рабочую полость , образуемую мембраной и крышкой. У этих механизмов шток совершает возвратно- поступательное движение. Перестановочное усилие в одном направлении создается за счет давления сжатого воздуха в рабочей полости на мембрану,  в противоположном направлении за счет усилия сжатой пружины. В зависимости от направления движения выходного звена исполнительные механизмы бывают прямого (ППХ) и обратного (ОПХ) действия. В механизмах прямого действия при повышении давления воздуха в рабочей полости свободный конец штока отдаляется от плоскости заделки мембраны. Мембранные исполнительные механизмы повышенной мощности  МИМП отличаются от механизмов типа МИМ жесткостью пружины. В механизмах прямого действия МИМП ППХ пружина менее жесткая, чем в механизмах МИМ, поэтому они обеспечивают большее Перестановочное усилие в конце прямого хода.   

11. Выбор пускового устройства.

Бесконтактное управление механизмами МЭО реализуется бесконтактными реверсивными пускателями  типа ПБР-2М. Пускатель состоит из схемы управления бесконтактными транзисторными ключами, силовой схемы на симисторах и источника питания для дистанционного управления  пускателем.

Питание осуществляется однофазной сетью 220 В 50 Гц. Максимальный коммутируемый ток 4 А. Потребляемая мощность 10 В·А. Входной сигнал постоянного тока 246 В. Входное сопротивление не менее 750 Ом.

Устройство предназначено для работы при температуре 5-50оС и относительной влажности до 80%. Габаритные размеры 90x240x250 мм, масса 45 кг.

12. Выбор вторичного измерительного преобразователя.

В качестве вторичного прибора для контроля и регистрации регулируемого параметра объекта управления выберем прибор с дифференциально – трансформаторной измерительной схемой типа ДМ.

 

 

13. Список литературы.

1.Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие / А. С. Клюев, А. Т. Лебедев, С. Л. Клюев,  А. Г. Товарнов; Под ред. А. С., Клюева. М.: Энергоатомиздат, 1989. 368 с.

2.Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник /Под ред. В.В Черенкова. Л.: Машиностроение, 1987. 847 с.

3.Степашкин А.И., Алпатов Б. А. Проектирование и надежность систем автоматики и телемеханики: Учебное пособие. Рязань, 1984. 80 с.

4.Степашкин А.И., Алпатов Б. А. Проектирование и надежность систем автоматики и телемеханики: Учебное пособие. Рязань, 1986. 72 с.

5.Датчики контроля и регулирования: Справочное пособие/ Агейкин Д.И. 2-ое издание. М.:Машиностроение, 1965.

6.Курс лекций по дисциплине «Проектирование современных систем управления».


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51438. Структурные меры информации 79 KB
  Определение количества информации в комбинаторной мере - определение количества возможных или существующих комбинаций, т.е. оценка структурного разнообразия информационного устройства.
51443. Выбор модели методом шаговой регрессии 33 KB
  Составить множество регрессоров, включив в него факторы, квадраты факторов и их взаимные произведения Проверить условие Fk1k2 Fpk1k2 выполнение которого свидетельствует о целесообразности произведенного усложнения модели что обусловило существенное увеличение точности аппроксимации моделью исходных данных.
51444. Выделение тренда и прогнозирование временного ряда в EXCEL 44 KB
  В поле диаграммы вызвать контекстное меню для элемента Ряд данных выбрать команду Добавить линию тренда. В окне Линия тренда выбрать линейный вид тренда. На вкладке Параметры исправить название линии тренда и отметить: Показать уравнение тренда; Добавить коэффициент аппроксимации.
51445. Оценка надежности прогноза по МНК 68 KB
  Для прогноза временного ряда использовать два уравнения тренда со степенью полинома : 1 и со степенью полинома : . Для оценки надежности прогноза для трех точек по двум моделям 1 и 2 использовать встроенную функцию ТЕНДЕНЦИЯY X 3_прогнозных_ значения константа. Рассчитать квадраты невязок для трех точек прогноза на всех этапах.