Pozicijski regulatorji in dvopoložajni nadzor

V regulacijskih objektih, ki nimajo samoniveliranja, motenj ni mogoče lokalizirati brez pomoči avtomatskega krmilnika in ravnotežno stanje ne bo doseženo.

Delovanje avtomatskega regulatorja je določeno z vrsto razmerja med odstopanji nadzorovanega parametra in regulacijskim učinkom regulacijskega telesa, ki nastane kot posledica njegovega gibanja. To odvisnost imenujemo dinamična karakteristika regulatorja ali regulacijski zakon regulatorja... Glede na vrsto te odvisnosti delimo regulatorje na položajne, statične ali proporcionalne, astatične in izodromne.

Regulator v pozicionerju ima lahko dva ali več fiksnih položajev, od katerih vsaka ustreza določenim vrednostim nadzorovanega parametra.

Glede na število pozicij so lahko regulatorji dvopozicijski, tropozicijski in večpoložajni.

V praksi največjo uporabo najdejo dvopoložajni regulatorji ... O njih bi bilo treba podrobneje razpravljati.

Pri dvopoložajnem regulatorju, ko regulirani parameter odstopa od nastavljene vrednosti (za količino, ki je večja od neobčutljivosti regulatorja), regulacijsko telo zavzame enega od skrajnih položajev, ki ustreza največjemu ali najmanjšemu možnemu pretoku regulacijske snovi. . V posameznem primeru je lahko minimalna vrednost ničelni dotok.

Premik regulacijskega telesa iz enega končnega položaja v drugega z regulacijo vklopa in izklopa se običajno izvaja z visoko hitrostjo - teoretično trenutna v časovnem trenutku, ki je enak nič.

Enakost med dotokom in odtokom pri dani vrednosti nadzorovanega parametra ni zagotovljena. To se lahko zgodi le pri največjih ali minimalnih obremenitvah. Zato je pri dvopoložajni regulaciji sistem običajno v neravnotežnem stanju. Posledično krmiljeni parameter zvezno niha v obe smeri od nastavljene vrednosti.

Amplituda teh nihanj v odsotnosti zamud, kot je enostavno domnevati, bo določena neobčutljivost regulatorja ... Območje možnih nihanj nadzorovanega parametra je odvisno od mrtve cone regulatorja in je določeno ob predpostavki, da obstaja ni zamude.

Mrtvi pas krmilnika je obseg spremembe nadzorovanega parametra, ki je potreben za začetek gibanja krmilnika v smeri naprej in nazaj. Tako na primer, če regulator sobne temperature, nastavljen za vzdrževanje 20 ° C, začne zapirati regulator pri dovajanju tople vode v grelnik, ko notranja temperatura zraka naraste na 21 °, in ga odpre pri temperaturi 19 ° , potem je mrtva cona tega regulatorja enaka 2 °.

Natančnost vzdrževanja nastavljenih parametrov z vklopom in izklopom je relativno visoka.

Če je natančnost krmiljenja dovolj visoka, potem se zdi, da se lahko vklopno-izklopni regulatorji uporabljajo v vseh objektih. Uporabnost regulacije vklop/izklop v večini primerov ni določena z doseženo natančnostjo regulacije, temveč z dovoljeno frekvenco preklopa. Upoštevati je treba, da pogosto preklapljanje vodi do hitre obrabe delov (zelo pogosto kontaktov) regulatorja in s tem do zmanjšanja zanesljivosti njegovega delovanja.

Prisotnost zakasnitve poslabša proces regulacije, saj poveča amplitudo nihanja parametrov, po drugi strani pa zakasnitev zmanjša preklopno frekvenco in s tem razširi obseg vklopno-izklopne regulacije.

Shematski diagram električnega dvopoložajnega regulatorja temperature v sušilnici je prikazan na sl. 1.

riž. 1. Shema električnega dvopozicijskega termostata v sušilni omari: 1 — bimetalni senzor; 2 - grelni električni element

Ta regulator je sestavljen iz senzorja 1 in električnega grelnega elementa 2. Senzor je sestavljen iz dveh bimetalne kontaktne plošče, ki se lahko pod vplivom temperature približujejo drug drugemu, zaprejo ali, nasprotno, odprejo električni krog.

Običajno se v sušilni omari vzdržuje temperatura 105 ° C. Potem, ko je dosežena nastavljena temperatura, je treba zapreti kontakte in manipulirati z delom grelnega elementa.Zahtevano vrednost Qpr po manevriranju grelca lahko izberemo tako, da v celoti kompenzira toplotne izgube iz sušilnika Qst.

Lahko pa se nastavi tudi tako, da se ob doseženi nastavljeni temperaturi grelec popolnoma izklopi. V prvi varianti je mogoče doseči, da je Qpr = Qst, potem regulator ne bo preklopil.

Na sl. 2 prikazuje karakteristiko dvopoložajnega krmiljenja. Ta slika prikazuje spremembe nadzorovanega parametra skozi čas po enkratni nenadni spremembi obremenitve objekta Qpr ali Qst. Tukaj je prikazano tudi gibanje regulacijskega telesa skozi čas.

riž. 2. Značilnosti dvopoložajnega regulacijskega procesa

Upoštevati je treba, da pri dvostopenjski regulaciji sprememba obremenitve povzroči spremembo povprečne vrednosti regulirane vrednosti, tj. za katero so značilne določene nepravilnosti. Odstopanje od povprečne vrednosti kontroliranega parametra se lahko izračuna po formuli

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

kjer je ΔPcm - največji odmik nadzorovanega parametra od povprečne nastavljene vrednosti; ΔTzap — čas zakasnitve prenosa; W je faktor zmogljivosti objekta.

V običajnih primerih je Qpr = Qct in ΔTzap — vrednost je nepomembna. Zato premik ne more biti zelo pomemben in ne presega mrtve cone regulatorja.

Področja uporabe krmilnikov za vklop in izklop

Dvopoložajni krmilnik se lahko uporablja v primeru, da je stopnja samoniveliranja nadzorovanega predmeta blizu enote in občutljivost objekta na motnje ne presega 0,0005 1 / s, če ni drugih razlogov, ki vas prisilijo opustiti ta krmilnik. Ti razlogi vključujejo:

1. Pogosto, manj kot 4-5 minut, vklapljanje in izklapljanje regulatorja, kar se običajno izvaja na mestih z nizkimi faktorji zmogljivosti in s pogostimi spremembami obremenitve mesta.

Upoštevati je treba, da je dovoljena frekvenca preklopa določena s tehnično dovršenostjo regulatorjev na tej ravni. Te številke so določene s prakso avtomatskega nadzornega sistema. Morda jih bo v prihodnosti mogoče izboljšati, predvsem navzdol. Poleg tega je treba upoštevati, da je dovoljeno frekvenco preklopa mogoče določiti z nastavitvijo zahtevane življenjske dobe regulatorja, pri čemer poznamo najmanjše standardizirano število operacij (ciklov) enega od regulacijskih elementov.

2. Nesprejemljivost zaustavitve dovoda toplotnega nosilca, na primer grelnikom zraka dovodne prezračevalne enote ali grelnikom zraka prvega ogrevanja klimatske naprave. Upoštevati je treba, da če je v zimski sezoni dovod hladilne tekočine v grelnike popolnoma ali celo delno ustavljen, potem ko deluje ventilator, ki sesa hladen zrak z visoko hitrostjo, lahko zelo hitro zamrzne.

3.Nedopustnost velikih odstopanj nereguliranih parametrov okolja Pri tem je mišljeno, da je v številnih primerih eden od parametrov zraka reguliran, drugi pa ni reguliran, vendar mora biti v določenih mejah.

Na primer, lahko pokličete vzdrževanje določene temperature v trgovinah tekstilne industrije. Pri tem je naloga regulirati takšno temperaturo, pri kateri se bodo ohranili pogoji za vzdrževanje relativne vlažnosti v določenih mejah. Če pa se temperatura ohranja v predpisanih mejah, nihanja relativne vlažnosti presegajo dovoljeno območje.

Zadnjo okoliščino je mogoče pojasniti z dejstvom, da so koeficienti zmogljivosti nadzorovanega objekta glede na temperaturo relativno višji od enakih koeficientov glede na relativno vlažnost. Zelo pogosto je v praksi treba opustiti vklopno-izklopno regulacijo temperature v takih delavnicah.

4. Nesprejemljivost ostrega in znatnega odstopanja parametrov nadzornega okolja v skladu z zahtevami za nihanja nadzorovanih parametrov.

Na primer, temperatura dovodnega zraka med vklopno-izklopno nastavitvijo ogrevalne zmogljivosti grelnika zraka v dovodni komori ima lahko tako velika odstopanja, da povzroči neprijetne občutke pihanja na delovnem mestu. Na splošno nihanja notranje temperature ne bodo presegla določenih meja.

To okoliščino je mogoče pojasniti tudi z različnimi vrednostmi koeficientov zmogljivosti grelnika zraka kot predmeta regulacije temperature dovodnega zraka in proizvodnega prostora kot predmeta regulacije notranje temperature.

Torej, če obstaja ustrezna lastnost objekta in ni razloga za opustitev vklopno-izklopnega regulatorja, morate vedno stremeti k namestitvi slednjega. Ta vrsta regulatorja se izkaže za najpreprostejšega in najcenejšega, najbolj zanesljivega v delovanju in ne zahteva kvalificiranega vzdrževanja. Poleg tega takšni regulatorji zagotavljajo stabilno kakovost regulacije.

Pomembno dejstvo je, da proženje dvopoložajnega regulatorja zelo pogosto zahteva minimalno porabo energije, saj se ta porabi le v trenutkih zapiranja ali odpiranja.

Zelo pogosto se uporabljajo krmilniki z dvema položajema za avtomatsko regulacijo temperature v električnih pečicah.