Вступ - Класифікація і типові структури промислових автоматичних регуляторів

Автоматичні регулятори характеризуються величезною розмаїтістю по призначенню, принципу дії, конструктивним особливостям, виду використовуваної енергії, характеру зміни регулюючого впливу і т. п.

У зв'язку з цим є велика кількість класифікацій автоматичних регуляторів по різних ознаках. Розглянемо найбільше істотні з них із позиції прикладної теорії автоматичного регулювання.

По виду регульованого параметра автоматичні регулятори підрозділяються на регулятори температури, тиски, розрідження, витрати, рівня, складу й утримання речовини та ін. При цьому слід зазначити, що за останні роки створюються регулюючі пристрої універсального типу, призначені для регулювання різних технологічних параметрів. У цих пристроях специфічні особливості має тільки первинний вимірювальний перетворювач, що вимірює значення регульованого параметра і вторинний вимірювальний перетворювач, який перетворює виміряне значення регульованого параметра в еквівалентне значення уніфікованого електричного або пневматичного сигналу.

По конструктивних ознаках автоматичні регулятори підрозділяються на апаратні, приладові, агрегатні і модульні (елементні).

Регулятори апаратного типу конструктивно являють собою єдине ціле зі структурною схемою (див. мал. 2.2). Тому що регулятори апаратного типу часто використовуються як автономні засоби автоматизації, то вони можуть мати вбудовані вимірювальні прилади для контролю за дійсним значенням регульованої величини, комплектуватися первинним вимірювальними перетворювачами, що задають пристроями і т. п.

Регулятори приладового типу працюють тільки в комплекті з вторинним вимірювальним приладом. Приладові регулятори не мають безпосереднього зв'язок із первинним вимірювальним перетворювачем. Сигнал про відхилення регульованого розміру від заданого значення (t) надходить на вхід приладового регулятора від вторинного вимірювального приладу. Для цього вимірювальний прилад має задаючий пристрій, на якому в ручну встановлюється необхідне задане значення регульованої величини. Задане значення g(t) у приладі порівнюється з дійсним значенням x(t) регульованого розміру, що визначається положенням рухливої вимірювальної системи приладу, і різниця (t)= g(t)- x(t) подається на вхід регулятора. У ряді випадків і саморегулюючий пристрій приладового типу розміщається в одному корпусі з вторинним вимірювальним приладом.

Перевагою регуляторів приладового типу є те, що вони не вимагають установки додаткових первинних вимірювальних перетворювачів і прокладки від них до регуляторів лінії зв'язку.

Автоматичні регулятори, побудовані по агрегатному (блоковому) принципі, складаються з окремих уніфікованих блоків, що виконують визначені функції. Вхідні і вихідні сигнали цих блоків уніфіковані. Це дозволяє, як і у випадки агрегатних регуляторів, збирати автоматичні регулятори різного функціонального призначення.

Автоматичні регулятори, побудовані по модульному (елементному) принципі, складаються з окремих модулів (елементів), що виконують найпростіші операції. Вхідні і вихідні модулів уніфіковані. Це дозволяє, як і у випадку агрегатних регуляторів, збирати автоматичні регулятори різного функціонального призначення.

Слід зазначити, що чіткої границі між агрегатними і модульними регуляторами нема, але в загальному випадку найпростіші модулі дозволяють реалізувати більшу кількість регуляторів із різними функціональними особливостями. Слід також мати на увазі, що ряд найпростіших блоків у регуляторах можна розглядати як модулі і, навпаки, ряд модулів по конструктивному виконанню і функціональному призначенню можна вважати блоками.

По енергетичним ознаках автоматичні регулятори підрозділяються на регулятори прямої дії і регулятори непрямої дії.

У регуляторах прямої дії одночасно з вимірюванням регульованої величини від об'єкта регулювання відбирається частина енергії, що використовується для роботи регулятора і впливу на його виконавчий механізм, що переміщає регулюючий орган об'єкта регулювання. Таким чином, до автоматичної системи "об'єкт-регулятор" енергія ззовні не підводиться.

У автоматичних регуляторах непрямої дії для роботи регулятора і впливу на його виконавчий механізм підводиться енергія ззовні. У залежності від виду використовуваної енергії регулятори непрямої дії підрозділяються на електричні (електромеханічні, електронні), пневматичні, гідравлічні і комбіновані (електропневматичні, електрогідравлічні і т. д.).

Вибір регулятора по виду використовуваної енергії визначається характером об'єкта регулювання і особливостями автоматичної системи.

Електричні автоматичні регулятори застосовуються для регулювання невибухонебезпечних об'єктів при великих відстанях пунктів керування від об'єкта регулювання.

Перевагами електричних регуляторів є відносна простота реалізації складних схем автоматичного керування, наявність на об'єктах керування електричної енергії, можливість при необхідності розробки систем регулювання без рухливих частин, велика швидкодія при передачі, переробці і відображенні інформації, виробленню і передачі регулюючих сигналів.

Недоліком електричних регуляторів в окремих випадках є підвищена вартість забезпечення вибухонебезпечності (при роботі у вибухонебезпечних зонах), підвищена небезпека що до можливості ураження експлуатаційного персоналу електричним струмом; складні електричні регулятори (особливо електронні) вимагають високої кваліфікації експлуатаційного і обслуговуючого персоналу, оснащення служб експлуатації дорогими засобами для випробування і наладки регуляторів.

Пневматичні автоматичні регулятори застосовуються у вибухонебезпечних пожежонебезпечних зонах і приміщеннях при невеликих відстанях (до 400 м) від пунктів керування до об'єкта регулювання.

Перевагами пневматичних регуляторів є відносна простота всіх елементів регулятора, простота в обслуговуванні і наладці, вибухо - і пожежобезпечність.

Недоліками пневматичних регуляторів є необхідність у спеціальному джерелі живлення систем пневмоавтоматики стиснутим повітрям, високі вимоги до очищення повітря від пилу, вологи і масла, велика інерційність елементів пневмоавтоматики, ліній зв'язку і обмеженість у зв'язку з цим їхньої довжини.

Гідравлічні регулятори застосовуються у вибухо - і пожежонебезпечних помешканнях, як правило, при безпосередньому розміщенні елементів регулятора в зоні об'єкта регулювання. Гідравлічні регулятори надійні в роботі, їхні виконавчі механізми при невеликих розмірах розвивають великі переставні зусилля. Недоліками гідравлічних регуляторів є необхідність у спеціальному джерелі живлення регулятора робочою рідиною, обмеженість радіуса дії, необхідність повної герметизації всіх елементів регулятора і ліній зв'язку, трудність реалізації складних законів регулювання.

Комбіновані регулятори застосовуються в тих випадках, коли необхідно використовувати окремі переваги електро-, пневмо - або гідрорегуляторів. Наприклад, якщо потрібно розробити автоматичну систему регулювання вибухонебезпечним об'єктом при великому видаленні пункту керування від об'єкта, то можна застосувати електропневматичний принцип регулювання. Первинний вимірювальний перетворювач (датчик), виконавчий механізм і лінії зв'язку в межах вибухонебезпечних зон виконують із використанням енергії стиснутого повітря, а елементи регулятора на пункті керування і лінії зв'язку до об'єкта керування виконують із використанням електричної енергії.

Сполучення ліній електричного зв'язку з пневматичними лініями зв'язку здійснюють на межах вибухонебезпечних зон за допомогою спеціальної перетворюючої пневмоелектричної і електропневматичної апаратури.

Так, пневматичний сигнал від датчика за допомогою пневмоелектроперетворювача перетвориться в еквівалентний електричний сигнал, що передається по електричних лініях зв'язку на електричні елементи регулятора в пункт керування, а електричний сигнал від пункту керування за допомогою електропневмоперетворювача перетвориться на еквівалентний пневматичний сигнал, що по пневматичних лініях зв'язку надходить на пневматичний механізм регулятора. По характеру зміни регулюючого впливу автоматичні регулятори підрозділяються на регулятори з лінійним і нелінійним законами регулювання.

Типові лінійні закони регулювання описані в § 3.4 (Клюєв). Прикладом регуляторів із нелінійним законом регулювання можуть служити позиційні і, зокрема, двох і трьохпозиційні регулятори (див. § 1.4, Клюєв). За останні роки для автоматизації виробничих процесів стали застосовувати багатоканальні, що самонастроюються й оптимальні (екстремальні) регулятори, а також цифрові регулятори, що реалізують режим керування технологічним процесом за допомогою мікро ЕОМ.

Похожие статьи




Вступ - Класифікація і типові структури промислових автоматичних регуляторів

Предыдущая | Следующая