Pierwszenstwo: 07.02.1973 (P. 160633) Zgloszenie ogloszono: 01.04.1974 Opis patentowy opublikowano: 30.06.1975 78867 KI. 42r\ 11/26 MKP G05b 11/26 C.: fELKlA Urzedu Patentrwego W^e; £-¦-.•-¦:¦ t-i Lr "¦ ¦-! Twórcawynalazku: Jacek Antoniewicz Uprawniony z patentu tymczasowego: Zaklady Pomiarowo-Badawcze Energetyki „Energopomiar", Gliwice (Polska) Uklad kompensujacy wplyw luzów organu wykonawczego na dokladnosc pracy ukladu automatyki Przedmiotem wynalazku jest uklad kompensujacy wplyw luzów organu wykonawczego na dokladnosc pracy ukladu automatyki, w którym szkodliwy wplyw luzów ujawnia sie poprzez pogorszenie dynamiki pro¬ cesów rugulacji w ukladzie automatyki.Stan techniki. Z dotychczasowych danych o automatyzacji procesów cieplnych wynika, ze przekraczanie wielkosci luzów wystepuje czesto i wynika z konstrukcji organów wykonawczych oraz niestarannosci montazu mechanicznego.Zjawisko to jaskrawo ujawnia sie w energetyce, w organach wykonawczych wentylatorów spalin i powie¬ trza, pracujacych jako urzadzenia pomocnicze w blokach energetycznych 200 MW, uniemozliwiajac automaty¬ zacje procesów spalania. Wystepuje ono takze w wielu innych cieplnych procesach technologicznych, np. w prze¬ mysle metalurgicznym.W zaleznosci od swej wielkosci luzy utrudniaja automatyczna regulacje lub nawet uniemozliwiaja jej prace.Wystepowanie luzów jest zjawiskiem stosunkowo czestym w konstrukcjach mechanicznego przenoszenia sil za posrednictwem dzwigni i przegubów, zatem musza one byc uwzglednione w projekcie konstrukcji, aby uniknac zakleszczania przegubów w warunkach eksploatacji, tzn. w zmiennych warunkach srodowiskowych. Luzy te ule¬ gaja powiekszeniu w miare pracy urzadzen na skutek wypracowania (wycierania, wytlaczania) sworzni w pola¬ czeniach przegubowych. Zasada jest, ze im trudniejsze sa warunki srodowiskowe, tym bardziej uwydatnia sie problem luzów. Wada istniejacych organów wykonawczych sa luzy, które okresla sie wielkosciami histerez odniesionych do pelnych skoków silowników.Konwencjonalny uklad automatyki, na ogól sklada sie z: regulatora, nastawnika, elementów pomiaro¬ wych, stycznika rewersyjnego, silownika i organu wykonawczego. W ukladzie tym regulator otrzymuj* sygnaly z elementów pomiarowych oraz wartosci zadanej z nastawnika. Impulsy wyjsciowe regulatora poprzez styczniki rewersyjne wysterowuja silownik elektryczny stalopredkosclowy. Silownik ten oddzlalywuje na organ wyko¬ nawczy zmieniajacy ilosc czynnika regulacyjnego.Istota wynalazku. Celem wynalazku jest umozliwienie prawidlowej pracy ukladem automatyki w przypad¬ kach, gdy luzy organów wykonawczych (wraz z luzami ich polaczen z silownikami i samych silowników) prze¬ kraczaja 2,5%.2 78867 Cel ten osiagnieto przez zastosowanie ukladu kompensujacego wplyw luzów organu wykonawczego na dokladnosc pracy ukladu automatyki, stanowiacy uzupelnienie ukladu automatyki zlozonego z regulatora wraz z nastawnikiem, elementów pomiarowych wlaczonych na wejscia regulatora oraz z czesci wykonawczej zlozonej z szeregowo polaczonych; stycznika, silownika i organu wykonawczego, który sklada sie z krócca wraz z prze¬ twornikiem pomiarowym zainstalowanych na obiekcie, równolegle polaczonych urzadzen z ukladami róznicz¬ kujacymi i przetwornikami sygnalów, generujacymi prostokatne sygnaly, które porównywane w regulatorze!po¬ woduja generowanie sygnalów prostokatnych} oddzialujacych na uklad automatyki i powoduja ciagla prace silownika w zakresie okreslonym wielkoscia wystepujacych w organie wykonawczymluzów. \ Objasnienie rysunku. Uklad stanowiacy przedmiot wynalazku pokazano na fig. 1, gdzie elementy ozna¬ czone od 8 do 12 stanowia uklad kompensujacy luzy wystepujace w silownikach 5 i organach wykonawszych 6 oraz w ich polaczeniach. Litera H oznaczono skok silownika.Na fig. 2 przykladowo pokazano skoki silownika H i przebiegi sygnalów elektrycznych a, b i c w ukladzie kompensujacym luzy, dla róznych stanów wystepujacych w pracy ukladów automatyki.Przyklad wykonania. Uklad automatyki utworzony z elementów oznaczonych na fig. 1, cyframi od 1 do 6 sklada sie z* regulatora 1, nastawnika 2, elementów pomiarowych 3, stycznika rewersyjnego 4, silownika 5 i organu wykonawczego 6. W ukladzie tym regulator otrzymuje sygnaly z elementów pomiarowych oraz wartosci zadanej z nastawnika. Impulsy wyjsciowe regulatora poprzez styczniki rewersyjne wysterowuja silownik. Silow¬ nik ten oddzialywuje na organ wykonawczy zmieniajacy ilosc czynnika regulacyjnego. Elementem uzupelniaja¬ cym jest króciec pomiarowy czynnika regulacyjnego. Warunkiem niezbednym poprawnosci dzialania ukladu jest taka lokalizacji krócca, aby pomiar cechowala jak najmniejsza inercja.Modyfikacje takiego rozwiazania stanowi wykorzystanie pomiaru posrednio okreslajacego ilosc czynnika regulacyjnego. Moze to byc np. pomiar pradu pobieranego przez naped elektryczny urzadzenia doprowadzaja¬ cego czynnik regulacyjny.Czujnik pomiarowy 8 (z przetwornikiem i ewentualnie tlumikiem) przylaczony jest do krócca pomiaro¬ wego 7. Elementy te stanowia na ogól wyposazenie eksploatacyjne i jesli spelniaja warunki: bezinercyjnosci, odpowiedniej czulosci i posiadaja rezerwowe wyjscie, moga byc przylaczone do ukladu kompensujacego luzy.W przypadku braku tych mozliwosci, nalezy dobrac elementy pomiarowe spelniajace w/w wymagania. Elementy 9 i 10 stanowia urzadzenia z ukladami rózniczkujacymi z odpowiednio formowanymi prostokatnymi sygnalami wyjsciowymi. Urzadzenie z ukladem rózniczkujacym i przetwornikiem sygnalu 9 otrzymuje sygnal z elementu pomiarowego 8. Urzadzenie z ukladem rózniczkujacym i prztwornikiem sygnalu 10 otrzymuje sygnal z poten¬ cjometru znajdujacego sie w silowniku 5. Prostokatne impulsy wyjsciowe z urzadzen z ukladami rózniczujacymi 9 i 10 oznaczone na fig. 1 literami a i b, przyjmuja wartosci 0, +1, -1, realizowane pradowo lub napieciowo, w zaleznosci od przyjetego wyjscia rugulatora 11. Regulator 11 o charakterystyce P posiada na wyjsciu ten sam typ sygnalu jaki generuja urzadzenia z ukladami rózniczkujacymi 9 i 10, jednak dopasowany do wspólpracy z regulatorem 1 lub stycznikiem 4. Wylacznik 12 umozliwia odlaczenie ukladu w przypadku jego niesprawnosci.Urzadzenie z ukladami rózniczkujacymi 9 i 10 oraz regulator 11 wymagaja zasilania napieciem sieci.Moga to byc np. aparaty lub moduly systemu URS poddane zabiegom adaptacyjnym, których celem bedzie generowanie sygnalów wyjsciowych.W rozwiazaniu wedlug wynalazku przewidziano urzadzenia zawierajace uklady rózniczkujace z przetwor¬ nikami sygnalów 9 i 10 oraz regulator 11, które spelniaja wymienione wymagania. W takim przypadku mozna dazyc do polaczenia tych dwóch urzadzen z ukladami rózniczkujacymi z przetwornikami sygnalów i regulatora w jedno urzadzenie wielozadaniowe.Uklad kompensujacy luzy oddzialuje na regulator 1 lub wprost na stycznik 4, w takich przypadkach, gdy zadzialanie regulatora 1 nie spowoduje wymaganej zmiany czynnika regulacyjnego, tzn. gdy zadzialanie to spo¬ wodowalo jedynie pokonanie luzów. Ruch silownika 5 powoduje generowanie sygnalu b na wyjsciu urzadzenia zawierajacego uklad rózniczkujacy i przetwornik sygnalu 10, który poprzez regulator 11 powoduje bezzwloczne dalsze przestawienie silownika 5 az do momentu pojawienia sie w torze pomiarowym (7 i 8) sygnalu reakcji czynnika regulujacego, wtedy w urzadzeniu zawierajacym uklad rózniczkujacy i przetwornik sygnalu 9 genero¬ wany bedzie sygnal a, który w regulatorze 11 zostanie porównany z wartoscia sygnalu b, przychodzacego z urza¬ dzenia zawierajacego uklad rózniczkujacy i przetwornik sygnalu 10. Efektem bedzie skompensowanie sygnalu b z urzadzenia zawierajacego uklad rózniczkujacy i przetwornik sygnalu 10 przez sygnal a z urzadzenia zawieraja¬ cego uklad rózniczkujacy i przetwornik sygnalu 9. Od tego momentu sygnal c posiada wartosc O.W przypadku dalszego dzialania regulatora 1 w tym samym kierunku, luzy juz nie wystepuja, wiec przesta¬ wienie silownika 5 spwoduje natychmiastowa zmiane czynnika regulujacego. Takwiec pojawia sie kompensujace sie sygnaly b i a, wtedy a + b - c - 0.78867 3 Przebiegi sygnalów w ukladzie kompensujacym luzy dla róznych stanów dzialania ukladu pokazano na fig. 2: stan S1 - zadzialanie regulatora 1 bez wystapienia luzów; stan S2 - zadzialanie regulatora 1 z wystapie¬ niem luzów, przy czym zaznaczono jeden kierunek dzialania; stan S3 — zadzialanie regulatora 1 z wystapieniem luzów, przy czym zaznaczono jeden kierunek dzialania odwrotny do tego, który zaznaczono w stanie S2; stan S4 - zadzialanie regulatora 1 z wystapieniem luzów i przeregulowaniem powodujacym rewersje. Symbole tr i t, oznaczaja odpowiednio czasy przebiegu silownika: dla regulacji i dla pokonania luzów.Efektem dzialania ukladu kompensujacego luzy jest ciagla praca silownika w zakresie okreslonym wystepujacymi luzami. Czas skompensowania luzów ti przy stosowaniu np. silowników o czasie dzialania 30s wynosi np. dla histerez 5, 10 i 20% odpowiednio 1,5,3 i 6s.Efektem zastosowania wynalazku jest wiec poprawa przebiegu procesów technologicznych, w stopniu od¬ powiadajacym ich autoamtyzacji. PL PL