SU1753453A1

SU1753453A1 - Пневматический регул тор с ограничени ми выходного сигнала

Info

Publication number: SU1753453A1
Application number: SU904806865A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Баженов; Александр Алексеевич Говоров; Валерий Васильевич Подсевалов; Николай Николаевич Сергиенко; Алексей Алексеевич Фролов; Лев Павлович Шершнев
Original assignee: Тульский Политехнический Институт
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1992-08-07

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению , а именно к пневматическим устройствам регулировани технологических процессов. Целью изобретени вл етс повышение удобства эксплуатации и упрощение конструкции регул тора. Это достигаетс тем, что в предлагаемом регул торе дополнительно установлены два посто нных дроссел 11 и 12, одномембранный повторитель 6 без сдвига и одномембранный повторитель 10 выходного сигнала регул тора с отрицательным сдвигом. 2-й задатчик 8. Выход повторител 10 соединен с проточной камерой повторител без сдвига , управл юща камера которого подключена к выходу задатчика верхнего уровн ограничени , а сопло повторител черед первый посто нный дроссель соединено с емкостью. Проточна камера первого повторител со сдвигом через второй посто нный дроссель подключена к выходу задатчика нижнего уровн ограничени , а управл ющие камеры первого и второго повторителей со сдвигом соединены с выходным каналом регул тора. Пневматический регул тор с ограничени ми выходного сигнала может найти широкое применение в химической, нефтехимической, машиностроительной и других отрасл х промышленности , где необходимо регулировать технологические параметры. 1 ил. « ;Ј

Description

Изобретение относится к приборостроению, а именно к пневматическим регуляторам с интегральной составляющей в законе управления, с ограничениями выходного сигнала м защитой от насыщения.

Известны пневматические регуляторы с ограничениями выходрото'сигнала и с защитой от насыщения, содержащие пропорциональные и интегральные звенья, два элемента сравнения и два задатчика верхнего и нижнего уровней ограничения. г/

Недостатками этих регуляторов являются сложность конструкции, а также низкая динамическая точность. В частности, огран иче н ие в уход но го си гнал а осуществляется 7 ; в колебательном реж ме, параметры которого (амплитуда и частота) могут быть хуже допустимых значений. ПрйчйнойТэтйх коле-. баний является релейный режим работы’ элементов сравнения, которые усложняют также и конструкцию рёгуляторов, '

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор, содержащий связанные между собой и выходным каналом пропорциональный блок и интегрирующий блок, емкость которого связана с соплом первого повторителя с положительным сдвигом, задатчик опорного давления и -входные каналы, подключённые к пропорциональному и интегрирующему блокам.

Недостатками известного регулятора являются неудобство его эксплуатации и . сложность конструкции узла защиты от насыщения и ограничения выходного сигнала (УЗН). В состав УЗН входят пятймембран- 35 ный сумматор и второй повторитель с положительным сдвигом, значительно усложняющиеего конструкцию. Настройки . верхнего и нижнего уровней выходного сигнала регулятора зависят от давления обще- 40 го задатчика, что не позволяет подавать эти ^: уровни от внешних устройств или устанав- , ливать их независимо друг от друга. При этом на двух повторителях пей.ходитоя настраивать обязательно положительные значения сдвигов, что трудно проконтролировать. Величины сдвигов получаются довольно значительными, их сложно реализовать на стандартных элементах. Кроме того, давление емкости интегральной

7; части поступает в глухую (управляющую) ка‘ меру одного повторителя со сдвигом, из которой довольно часто наблюдаются утечки воздуха,о которые необходимо периодически проверять и тщательным образом устранять. Все это снижает удобство эксплуатации регулятора.

Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации и упрощение конструкции регулятора.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого регулятора.

Регулятор содержит пропорциональный блок 1, интегрирующий блок 2, выполненный на основе сумматора 3, дросселя 4 и емкости 5, одномембранный повторитель 6 без сдвига, два задатчика 7 и 8 верхнего и нижнего уровней Ограничения выходного давления Рвых, одномембранный повторило Тель 9 с положительным сдвигом , одномембранный повторитель 10 выходного сигнала Рвых с отрицательным сдвигом Δβ. первый постоянный дроссель 11 (ф 0.18 мм) и второй постоянный дроссель 12 (ф 0.18 мм 15 или ф 0,32 мм), входные каналы РцРз и выходной канал Рвых. В качестве повторителя 6 без сдвига можно использовать одномембранный повторитель со сдвигом, равным нулю, или повторитель без сдвига с герметичным узлом сопло-заслонка. .

Глухие (управляющие) камеры повтори- телей со сдвигом соединены с выходным каналом Рвых. Сопло повторителя 9 с поло25 жителъным сдвигом соединено с ёмкостью ... 5 ишегомрующего блока 2 и через первый достоянный дроссель 11 с соплом повторителя 6 без сдвига. Глухая (управляющая) камера повторителя 6 без сдвига подключена к выходу задатчика 7 верхнего уровня ограничения Р_в, а проточная камера повторителя 6 - к выходу повторителя 10 выходного сигнала Рвых с отрицательным сдвигом Δβ. Проточная камера повторителя 9 через второй постоянный дроссель 12 подключена к выходу задатчика 8 нижнего уровня Ограничения Рн.

Регулятор работает следующим образом. -<

Предварительно на одномембранных повторителях 9 и 10 устанавливаются соответственно положительный Δη и отрицательный Δβ сдвиги. Величины этих сдвигов дэ .жны бы ь максимальными (по абсолютной величине), при этом область нормальной работы регулятора шире. На задатчиках 7 и 8 устанавливаются выходные давления, соответственно равные; Р*_в = Ρ_Β·- Δβ; Р*н =Р_Н + Δη , где Рн, Рв - соответственно нижний и верхний требуемые уровни ограничения выходного давления регулятора; Р*н. Р*в - выходные давления задатчиков 8 и 7. Значения сдвигов Δη Δ® можно выбрать и Таким образом, чтобы давления задатчиков Р*н, Р*в были равны; в этом случае можно обойтись Одним задатчиком вместо двух. Повторители 6 и 9 в узле УЗН выполняют функции пневматических диодов, сопла которых закрыты, если ВЫХОДНОЙ сигнал Рвых изменяется внутри заданного диапазона

1753453 6 (Рн, Ре), т.е. Р_н < Рвых < Рс. При этом регулятор работает в линейном режиме и реали‘зует стандартный пропорционально-интег-ральный закон регулирования.

' Действительно, если Р_ВЫх < Рв, то давление в нижней камере повторителя 6, поступающее с выхода повторителя 10 и равное Рвых^- Дз . меньше давления в верхней камере повторителя 6, поступающего от задатчика 7 и равного Р в = Рв- Д» , Поэтому сопло этого повторителя 6 закрыто.

Аналогично при условии Рвых > Рн сопло повторителя 9 также закрыто, так как суммарное давление пружины Д, и Рвых в его верхней камере превышает давление Р н = Рн~ Лн (от задатчика 8) в его нижней камере. Таким образом, емкость 5 интегрального звена отречена от элементов схемы УЗН закрытыми соплами повторителей 6,9,

Если выходной сигнал Рвых. изменяясь, становится больше верхнего граничного \ · уровня Рв, то давление в нижней камере повторителя 6 (Рвых- Дз ) больше давления в верхней камере (Р_в- &в = Р*а от задатчика 7), и сопло этого повторителя 6 открывается. Благодаря этому начинается уменьшение (через постоянный дроссель 11) давления в емкости 5 и соответственно выходного сигнала Рвых до восстановления равенства Рвых =. Рв.

Если величина отрицательного сдвига Дз на повторителе 10 достаточно велика, то выходной сигнал этого повторителя 10 достаточно мал, поэтому давление из емкости 5 стравливается в выходную линию повторителя 10. При этом ограничение сверху на уровне Р_в выходного сигнала Рвых регулятора возможно до тех пор, пока не потребуется уменьшить давление в емкости 5 ниже уровня Р_а- Дз .

Аналогично, при уменьшении выходного сигнала Рвых ниже граничного уровня ?н давление в проточной камере повторителя 9 (Рн + Дз = Р*н от задатчика 8) больше суммарного давления Р_вых и пружины Ли в глухой камере, и сопло этого повторителя 9 • открывается. В результате давление в емкости 5 и сигнал Рвых на выходе регулятора увеличиваются до выполнения условия Рвых = Рн.

. При этом давление в емкости 5 увеличи-л вается за счет выходного давления задатчика 8, поэтому ограничение снизу на уровне Рн выходного сигнала регулятора возможно дотех пор, пока не потребуется увеличивать давление в емкости 5 выше уровня Рн+ Дз.

В отличие от известных регуляторов процесс ограничения выходного сигнала не < сопровождается автоколебаниями, так как все элементы узла УЗН работают практиче 5 ски в непрерывном режиме. Кроме того, для улучшения динамики процесса Ограййченйя выходного сигнала установлены со стороны большего давления в узлах сопло-заслонка повторителей 6 и 9 первый И и второй 12 10 постоянные дроссели (¢) 0,18 мм и О 0,32 мм). Для типовой ПИ-части (регулятор ПР3.31 системы СТАРТ) второй постоянный дроссель 12 можно не устанавливать, при этом динамика процесса ограничения 15 Рвых снизу (на уровне Р_н) не ухудшается, ~ Узел УЗН реализуется на простых одномембранных повторителях, в то время как в известных регуляторах используются сложные многомембранные (3-х и 5-ти) элементы 20 сравнения. В качестве повторителя 6 можно использовать повторитель с Герметичным узлом сопло-заслонка более простой по конструкций, чем одномембранный повтори- ~ тёль со сдвигом, равным нулю; Для 25 большого упрощения конструкции УЗН (при необходимости) вместо двух задатчиков 7 и 8 можно использовать один задатчик Опорного давления Р_о. При этом Значения сдвигов выбираются из условия равенства 30 давления задатчиков опорному давлению Ро: Рв* = Рв^- Дз - Рр и Рн* - Рн + Д₍ - Ро, откуда Дз = Р_в-Ро, Дз = Ро-Рн. Давление • емкости интегратора подключено только к со- ’ плам герметичных узлов сопло -заслонка 35 повторителей, что исключает утечки воздуха из маломощного выходного канала интег- jv/ ряльной части регулятора (из емкости). Таким образом, предлагаемый регулятор более удобен в эксплуатации и содер40 жит более простой по конструкции узел защиты от насыщения (УЗН), чем в регуляторе-прототипе. При этом точность ограничения выходного сигнала на заданных уровнях не снижается, При настройке предлагаемо45 То регулятора предоставляются более широкие возможности: верхний и нижний уровни <>·. настраиваются независимо друг от друга; л для настройки используются задатчики давления, выходные сигналы которых при необ50 ходимости легко проконтролировать или подать от внешних устройств.

Регулятор выполнен на серийно выпу. скаемых блоках и элементах. . ...

Claims

Формула изобретения 55 Пневматический регулятор с ограничениями выходного сигнала, содержащий связанные между собой пропорциональный блок и интегрирующий блок, емкость которого связана с соплом одномембранного

7 1753453 8 повторителя с положительным сдвигом, вто- повторителясотрицательнымсдвигом.прирой одномембранный повторитель со сдви- чем его выход соединен с проточной камегом. а также первый задатчик и входные рой повторителя без сдвига, управляющая каналы, подключенные к пропорциональному камера которого подключена к выходу пери интегрирующему блокам, а также выходной 5 вого задатчика, а сопло повторителя без канал, подключенный к пропорциональному сдвига через первый постоянный блоку, от лича ющи й с ятем, чтО, с целью дроссель соединено с емкостью, проповышения удобства ё эксплуатации и у про- точная камера повторителя с положительщения конструкции, в нем установлены два ным сдвигом через второй постоянный постоянных дросселя, одномёмбранныйпо- 10 дроссель подключена к выходу второго завторитель без сдвига, второй задатчик, а второй одномембранный повторитель со сдвигом выполнен в виде одномембранного датчика, а управляющие камеры повторителей со сдвигОм соединены с выходным каналом регулятора.