+375 (17) 280 63 89
marketing@termo-k.by
1. Классификация систем автоматического регулирования (САР)
Регуляторы подразделяются:
— по назначению (температуры, давления, перепада давлений, уровня, расхода);
— характеристике регулирования (позиционное, статическое, астатическое, изодромное);
— виду вспомогательной энергии (гидравлические, электрические);
— по скорости перемещения регулирующего органа (с постоянной, переменной скоростью).
2. Принципы автоматического регулирования
САР предназначена для ликвидации последствий всех возмущающих факторов и приведения регулируемого параметра к заданному значению. Задачей автоматического регулирования является обеспечение заданного технологического режима работы системы без непосредственного участия человека. Технологический режим задаётся через параметры теплоносителя: давление, температуру, расход и т. п.. Регуляторы делятся на регуляторы прямого действия и непрямого действия. В регуляторах прямого действия в одном элементе совмещается датчик, задатчик и командное устройство, при этом измерительный орган непосредственно воздействует на регулирующий (исполнительный) орган, кроме того, исполнительный орган для привода использует энергию самой регулируемой среды (см. рисунок 1).
Пример — В регуляторе прямого действия типа РР задатчиком является натяжная пружина, датчиком является командный импульс, командно-усилительным устройством – сильфонный привод, регулирующим органом – шток с клапаном.
В регуляторах непрямого действия измерительный орган воздействует на исполнительный механизм не прямо, а через командный орган, к которому подводится энергия от постороннего источника.
В САР осуществляется замкнутый контур взаимодействия: объект регулирования воздействует на регулятор, а регулятор через исполнительный орган воздействует на объект регулирования (т. н. внутренние связи, см. рисунок 1). Кроме внутренних связей на регулятор влияют внешние воздействия, например, изменение задания и т. п..

32

Рис. 1. Структурная схема Системы Автоматического Регулирования

Чувствительный элемент – состоит из датчика, измерительного устройства, усилителя и преобразователя; кроме датчика всё перечисленное входит в состав контроллера (электронного блока).
Задающее устройство (задатчик) – с помощью этого устройства задаётся необходимое значение регулируемой величины (например, уставка температуры горячей воды и т. п.).
Командно-усилительное устройство – сравнивает сигналы от чувствительного элемента и задатчика, вырабатывает сигнал рассогласования и усиливает его до величины, необходимой для управления исполнительным механизмом. Степень усиления сигнала рассогласования определяется глубиной отрицательной обратной связи.
Исполнительный механизм (привод) – преобразует сигнал от командно-усилительного устройства в движение регулирующего органа.
Регулирующий орган (регулирующий клапан) – изменяет расход регулируемой среды.
Устройство обратной связи – передаёт воздействие с выхода исполнительного механизма на вход командно-усилительного устройства. (в САР применяется только отрицательная обратная связь – ОС, иначе, при преобладании положительной обратной связи система переходит в режим генератора, т. е. будет иметь только два крайних положения).
Процесс регулирования происходит по отклонению и по возмущению.
Регулирование по отклонению – регулятор измеряет величину отклонения непосредственно регулируемой среды и производит воздействие на регулирующий орган. По этому принципу работают большинство регуляторов (например, регулирование температуры горячей воды).
Регулирование по возмущению – регулятор воздействует на регулируемую среду в зависимости от величины возмущающего фактора (например, изменение температуры наружного воздуха). Преимущества данного метода в том, что регулятор начинает воздействовать на объект регулирования ещё до того, как произойдёт отклонение регулируемой величины. (Например, регулирование температуры теплоносителя для систем отопления по изменению температуры наружного воздуха, т. н. Погодный Компенсатор).
По характеру процесса регулирования регуляторы подразделяются на регуляторы-стабилизаторы, программные и следящие.
Регуляторы-стабилизаторы – поддерживают на постоянном уровне заданный параметр (например, регулятор температуры горячей воды на базе регулятора типа РР и термовентиля типа ТРБ).
Программный регулятор – осуществляет регулирование во времени по заданному графику (например, микропроцессорный регулятор температуры горячей воды с программируемым время-температурным графиком).
Следящие регуляторы – регулируемый параметр является функцией некоторой независимой величины (например, температура воды в отопительной системе является функцией температуры наружного воздуха: T°с/о = f ( T°нв )).
3. Законы регулирования
Основной величиной, определяющей работу регулятора (его входом), является т. н. рассогласование – величина отклонения регулируемого параметра (µ).
Регулирующее воздействие – положение регулирующего органа (s), является выходной величиной регулятора.
Законом регулирования называется зависимость между регулирующим воздействием (s) и рассогласованием (µ) или, иначе, зависимость между входным и выходным воздействием.
Различают следующие законы регулирования.
Позиционное регулирование: отсутствует непрерывная функциональная зависимость между (s) и (µ) (входным и выходным воздействием). Регулирующий орган срабатывает скачкообразно и может иметь либо два положения – открыто-закрыто, либо несколько фиксированных положений (позиций).
Различают двух, трёх, и многопозиционные регуляторы. При этом законе регулирования всегда будет иметь место разность двух крайних значений регулируемого параметра, которая называется – зоной неравномерности.
Неравномерностью регулятора называют диапазон изменения регулируемой величины, необходимый для перемещения регулирующего органа из одного крайнего положения в другое крайнее положение.
Статическое регулирование: осуществляется пропорциональным изменением выходного воздействия ( s) к отклонению параметра (µ): s = k* µ.
Пропорциональные регуляторы называются П-регуляторами. В этих регуляторах скорость перемещения регулирующего органа (воздействие s) пропорциональна скорости изменения параметра (рассогласования µ). В
статических системах регулирования отклонение регулируемого параметра по окончании переходного процесса зависит от величины возмущения µ (см. рисунок 2а) и называется статической ошибкой, которая тем больше, чем
значительнее изменение нагрузки (т. е. возмущение). П-регулятор быстро восстанавливает заданное значение, но со статической ошибкой.
Астатическое регулирование — при этом методе регулирования регулирующий орган может занимать любое положение (при статическом регулировании перемещение регулирующего органа пропорционально отклонению). При астатическом регулировании между выходным воздействием s и отклонением µ существует интегральная зависимость: регулирующий орган приходит в действие при отклонении на некоторую сумму во времени и будет перемещаться до тех пор, пока параметр не возвратится к заданному значению. Такой регулятор называется И-регулятором.
В астатической схеме регулирования положение регулирующего органа не зависит от установленного значения регулируемого параметра (см. рисунок 2б) и при различных по величине возмущениях отклонение регулируемого параметра по окончании переходного процесса становится равным нулю.
Преимущество астатического регулирования: поддержание параметра на заданном уровне; недостаток – затягивание процесса регулирования.

33

Рис. 2  Зависимость регулируемого параметра (Р) от внесённого возмущения (Q):
а) – при статическом (пропорциональном П-регулированиии);
б) – при астатическом (интегральном И-регулированиии).

Изодромное регулирование – обладает свойствами статического и астатического регулирования, т. е. перемещение регулирующего органа зависит как от величины отклонения, так и от суммы отклонений во времени.
Сначала перемещение регулирующего органа зависит от величины произошедшего отклонения (статическое регулирование), а затем регулирующий орган совершает дополнительное перемещение, которое приводит к устранению статической ошибки. Такой вид регулятора называют ПИ-регуляторами. При ПИ-регулировании процесс протекает без значительных колебаний, параметр быстро возвращается точно к заданному значению.
Регулирование с дополнительным воздействием по отклонению — регуляторах типа П и ПИ применяют дополнительное воздействие от ускорения отклонения (µ), т. е.регулятор будет реагировать не только на
отклонение, но и на скорость этого отклонения. Регуляторы, работающие по такому закону, называются ПИД – регуляторами.
Регулирование с дополнительным воздействием от возмущения (по нагрузке) — поскольку отклонение и скорость отклонения возникают в результате внесённого возмущения, реакцию регулятора можно улучшить,
внеся в закон регулирования дополнительное воздействие от нагрузки.

 

Источник: Типовые схемы применения энергосберегающего оборудования производства СП «ТЕРМО-К» ООО 

Оставить комментарий