Гидравлический экстремальный регулятор

 

(») 478285

Союз Советских

Соцналмстюесюа

Республнн

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено22.02.73 {2!) 1884828/18-24 с присоединением заявки № (5!) М. Кл.

Q05 b11 00

Гасударственный комитет

Совета Иииистрвв СССР ва делам изобретений и аткрытий (23) Приоритет

Опубликовано 25.07.75.Бюллетень М 27 (63) УДК 621.540 (088.8 ) Дата опубликования описания 21.07.75 (72) Авторы изобретения

С. И. Елизаров и В. Н. Покровский (7!) Заявитель (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к группе самонастраивающихся управляющих устройств.

Известны экстремальные регуляторы, содержащие мультивибратор, блок сравнения, коммутирующие, логические элементы, и триггер.

Бель изобретения — упрощение конструк- . ции и повышение надежности работы регулятора.

Предлагаемый регулятор отличается от 1О известных тем, что в нем установлены двойной золотник, золотник счетного входа триггера для запоминания направления воздействия, золотник выдержки времени, двойной обратный клапан и триггер, а муль- !б тивибратор, блок сравнения, коммутирующие, логические элементы и триггеры выполнены на золотниках, причем первый выходной .канал золотника мультивибратора соединен через один из золотников триггера с входом 20 давления питания триггера для запоминания направления воздействия и с торцрвой полостью второго коммутирующего золотника, через средние полости которого входной канал регулятора связан с гидроаккумуля- И тором блока сравнения, подключенным к торцовой пружинной полости золотника блока сравнения; второй выходной канал мультивибратора соединен с торцовой полостью первого коммутирующего золотника, через средние полости которого торцовая полость одного из, золотников блока сравнения соединена с входным каналом регулятора и торцовая полость другого золотника блока сравнения - с гидроаккумулятором, а пружинная полость данного золотника — с входным каналом регулятора, выходные каналы золотников блока сравнения соединены с управляющими входами золотниКоВ триггера для запоминания направления воздействия и через полости двойного золотника — с торцовыми полостями гидрораспределителя. Выходы золотников триггера для запоминания соединены с торцовыми полостями двойного золотника, а управляющие входы данного триггера подключены к выходам золотника счетного входа, вход которого через полости двух последовательно соединенных золотников логических элементов соединен с третьим

3 478 выходом мультивибратора, торцовая полость . первого золотника логического элемента

В соединена с выходом двойного обратного клапана, подключенным к торцовой полости золотника выдержки времени, входы двойного обратного клапана соединены с выходами гидрораспределителя, подключенными к исполнительному механизму, торцовая полость второго логического золотника соединена с выходом золотника выдержки и) времени, второй выход первого золотника логического элемента соединен с одним управляющим входом одного из золотников триггера, а второй выход второго золотника логического элемента соединен с управ- 15 ляюшим входом другого золотника триггера.

На фиг. 1 приведена гидравлическая схема экстремального регулятора и на фиг. 2 — то же, вариант.

К внешним для регулятора сопрягаемым звеньям относятся объект 1, исполнительный механизм 2, входной канал 3 регулятора для сигнала, выдаваемого объектом в регулирующее устройство, канал 4 питающего давления (может быть объединен с каналом 3 при достаточной мощности последнего) и сливной канал 5.

Предложенный регулятор содержит зо-. лотниковьгй мультивибратор 6, блок сравнения — компапатор 7, гидроаккумулятор 8, коммутирующие золотники 9 и 10, золотник 11 выдержки времени с гидроаккумулятором 12, регулируемым дросселем 13 и обратным клапаном 14, триггер 15, логические золотники 16 и 17, триггер для запоминания направления воздействия 18, блокирующий золотник 19, золотник 20 счетного входа к триггеру 18, обратные клапаны 21 и 22, двойной обратный клапан 4О

23, двойной золотник 24 н гидрораспределитель 25. Выходные каналы 26 и 27 распределителя 25 подсоединены к исполнительному механизму 2.

Мультивибратор 6 является задающим 45 тактовым звеном, работающим непрерывно в два чередующихся такта. За время одного такта (первого) давление формируется в первом выходном канале 28, за время второго такта - во втором канале 29. 50

Длительность тактов мультивибратора регулируется дросселями 30 и 31. В одной золотниковой паре мультивибратора расположены золотник 32 и плунжер 33, в другой — золотники 34 и 35, которые соединены между собой по триггерной схеме.

Благодаря положительным обратным связям они не могут находиться в одинаковых

l положениях и располагаются всегда один— вправо, другой - влево; при перемещении 9) 2,85 4 одного золотника другой перемешается в обратную сторону.

При подаче питающего давления мультивибратор запускается с помощью первого коммутирующего золотника 9 (см. фиг.

2 — схема показана при отсутствии давления).

Сначала сигнал проходит в левые торцовые полости золотников 32 и 34, в каналы 28 и 29, через полость 36 в полость пружины золотника 34, в торцовую полость первого коммутирующего золотника 9. Золотник 32 перемешается в правое положение, соединяет со сливом канал 28 и торцовую полость золотника 34 и с напорными каналами торцовую полость зол тника 35, который перемещается влево. Первый коммутирующий золотник 9 перемешается вправо с некоторым замедлением, чтобы ко времени открытии его полости

37 закончилось перемещение золотников

32 и 35. Из полости 37 сигнал проходит в полость пружины золотника 32. Под действием давления жидкости и усилия пружины золотник 32 перемещается влево и соединяет с напорным каналом первый выходной канал 28, торцовую полость золотника 34 и полость 36, которая в левом положении золотника 35 в это время отде лена от полости пружины, при этом одйо временно запирается торцовая полость зо -. лотника 35. Золотник 34 перемещается вправо, соединяет со сливом второй выходной канал 29 и с напором торцовую . полость плунжера 33, а золотник 35 начинает замедленно также перемешаться вправо, вытесняя жидкость из торцовой полости через дроссель 30 на слив. Начинается первый такт работы мультивибратора.

Когда золотник 35 при перемещении вправо открывает полость 36, сигнал проходит в полость пружины, золотник 34 перемещается влево, соединяется с напором второй выходной канал 29 и торцовая полость золотника 32 — начало второго такта работы мультивибратора. Далее, перемешаются влево золотник 35, вправо — золатник 32, плунжер 33 начинает замедленно перемешаться вправо — выдержка времени второго такта. Затем происходит повторение тактов.

После запуска мультивибратора первый коммутирующий золотник 9 на его работу не влияет, он перемещается вправо-влево при каждом переключении второго выходного канала 29 для обеспечения работы блока сравнения компаратора 7.

Компаратор 7 состоит из двух золотников 38 и 39, нагруженных с одного 78285 торца пружинами, которые создают зону нечувствительности относительно подводимого давления. В полость пружины золотника 38 и в торцовую противоположную пружине полость золотника 39 подается Ь давление от аккумулятора 8, запомненное в начале первого такта, а в полость пружины золотника 39 и в торцовую протиположную пружине полость золотника

38 - давление параметра, поступающее из 10 входного канала 3 во втором такте. Золотник 38 перемешается влево при повышении давления в объекте относительно давления в аккумуляторе, а золотник 39 - при его понижении. 15

Если давление в системе значительное, например,.более 3-;5 атм, то вее золотников не будет существенно влиять на точность срабатывания компаратора. Но при малых давлениях необходимо изготовлять золотники компаратора мтегкими, а в некоторых случаях (в стационарных условиях) ставить их вертикально, пружинами вниз, освобождая от бокового трения.

Гидравлические золотниковые триггеры

15 и 18 выполнены по известной схеме. °

Переключение триггеров осуществляется чутем подачи импульса давления в полость

)хины того золотника, который находит- левом положе нщ, ::: 30

Кроме йереключения с раздельными входами,в триггере 18 для запоминания направления воздействия выполнено переклкьченне по счетному входу с помощью золотников 19 и 20, необходимое для реверсирования "пробных" воздействий на объект.

Золотник 20 устанавливается цо положению триггера 18 и направляет импульс давления со счетного входа (от логических золотников) всегда к золотнику триггера, ™ находящемуся в левом положении, обеспечивая переключение триггера от каждого импульса давлении. Золотник 19 под действием импульса со счетного входа запирает начальное положение золотника 20 4а счетного входа к триггеру 18 до конца переключения и соединяет со сливом полость пружины золотника триrrepa 18, на-

I ходящегося в правом положении.

Гидравлический экстремальный регулятор работает следующим образом.

На фиг. 1 показано положение мультивибратора 6 перед началом первого такта его работы. B этом положении давление из полости 36 проходит в полость пружины золотника 32 и совместно с пружиной перемешает этот золотник влево и соединяется с напором первый выходной канал 28.

Давление проходит в левую торцовую по- 91,лость второго коммутирующего золотника

10 и перемешает его вправо. Функциональное давление из входного канала 3 регулятора проходит в канал 40 и s гидроаккумулятор 8. Вслед за перемещением влево золотника 32 перемещается вправо золотник 33 и начинает перемещаться вправо золотник 35. Пройдя 15-20 процентов длины своего хода золотник 35 соединяет полость 36 с полостью 41, давление проходит по каналу 42 в правую торцовую полость 43 второго коммутирующего золотника 10. Под действием давления жидкости и усилия пружины золотник 10 перемещается влево и закрывает подачу функционального давления в гидроакку.»улятор 8.

Если давление перимегра в системе изменяется (объект вышел из установившегося режима), то за время дальнейшего хода золотника 35 образуется разница между давлениями в гидроаккумуляторе и текущим давлением параметра. Когда золотник 35 доходит до своего крайнего правого положения, мультивибратор переключается аа второй такт работы.

По второму выходному каналу 29 давление проходит B левую торцовую полосгь золотника первого коммутирующего зо»отника 9 и перемешает его вправо. Прав )и торцовая полость залотника 38 соед»няется с входным каналом 3, а правая торц.)вая

jIoJIocTb золотника 39 соединяется с Btlxoдом аккумулятора H. В компараторе 7 выполняется сравнени» давлений.

Если давление параметра возрос»и, то оно преодолеет совместное действи» пружины и давления, поступающего от аккумулятора, золотник 38 перемещает:я в»ево.

Если давление периметра снизн»ось, то давление, поступающее от аккумулятора. «реодолеет совместное действие пружины и давление параметра — золотник 39 перемешается влево. Если давление параметра не изменилось или изменилось очень ма»о, то золотники38 и 39 остаются в своем нравом положении — коммутатор 7 "не сработал".

При срабатывании хомпаратора выдается давление в один из кана»ов 44 и»и -15, которое проходит через двойной зо»от»их

24 и включает гидрорасцределитель 25, при этом включается в действие в ту или другую сторону испо»ните»ьный механизм 2, управляющий работой объекта 1.

Одновременно с этим дав»ение, посту))ак)щее-. по каналу 44 или 45, проходит иа соответствующий вход триггера 18 — тригi ера д»я запоминания направления воздействия р»гулятора на объект. Если давление, выдаваемое компаратором, проходит к з)лотни478285!

5 ку триггера 18, находящемуся в правом положении, то триггер не переключается, если к другому золотнику, то триггер переключается. Это означает, что в первом случае новое направление воздействия совпадает с предыдущим, а во втором случае изменяется на обратное.

Во включенном положении распределителя 25 при любом направлении выдается давление через двойной обратный клапан

23 в канал 46. При наличии давления в канале 46 перемешаются, вправо логический золотник 16 и золотник 11 выдержки времени.

Операция сравнения давления в компараторе 7 и, в случае их неравенства, выдача управляющего воздействия продолжаются в течение второго такта, пока подается давление по второму выходному каналу ,29.

В следующем такте работа экстремального регулятора может проходить двумя путями, в зависимости от результата работы компаратора. а. Если сработал компаратор 7, включился гидрораспределитель 25 и переместился первый логический золотник 16, то в конце второго такта давление иэ полости пружины золотника 32 проходит по каналу

47, через первый логический золотник 16 в полость пружины верхнего золотника триггера 1 5. Этот триггер переключается, если его верхний золотник находится в левом положении, и остается непереключен, ным, если этот золотник.— в правом положешш, обеспечивая проход давления из каnBJIQ 28 к триггеру 18 для запоминания направления воздействием. В этом случае в регуляторе выполняются следующие операции. йавление, поступающее по каналу 8, проходит через триггеры 15 и 18, через двойной золотник 24 к гидрораспределителю 25 и удерживает его в том же положении, в каком он был в предыдущем такте под . действиел давления от компаратора. Перерыва во включении гидрораспределителя 25 быть не может, так как дав ление по каналу 28 выдается чуть ранее, чел прекратится подача по каналу 29.

Это обеспечивает непрерывность управляющих воздействий на объект от такта к такту, пока происходит поиск экстремума.

Если при этом компаратор во время своего такта поменяет направление воздействия, то в следующем такте, протекающем без участия компаратора, логическая схема сохранит это новое направление. Такой режим работы продолжается до тех пор, пока компаратор перестанет срабатывать, т. е. пока происходит поиск экстремума и в объекте не установится оптимальный режим работы. б. Если компаратор 7 не сработал (отсутствует давление в канале 46), то в конце второго такта давление из канала p 47 проходит через логические золотники

16 и 17 в полость пружины нижнего

1 золотника триггера 15, Триггер 15 переключается, если его нижний золотник находится в левом положении, и остается непереключенным, если этот золотник — в правом положении, в обоих случаях, закрывая проход давления иэ первого выходного канала

28 мультивибратора 6 к триггеру 18. Когда компаратор во время своего такта не срабатывает, то гидрораспределитель устанавливается в среднее положение, каналы

26 и 27 запираются, давление в канале

46 исчезает. При отсутствии давления в канале 46 первый логический золотник 16 перемещается влево, и медленно перемещается влево золотник 11 выдержки времени.

В конце этого такта работы давление из канала 47 проходит через логические золоники 16 и 17 к нижнему золотнику три"ра 15, который переключается и закрывае. проход давления иэ канала 28 к триггеру

18. В следующем такте так же, как в предыдущем такте, протекающем с участием компаратора, воздействии на объект не бу35 дет. Это стерегущий режим - выполняет ся только контроль без воздействия на объект.

4 Такой режйм работы может прекратиться, если объект выйдет иэ установившегося

4р режима, или продолжаться в течение Времени выдержки, задаваемой золотникол выдержки времени, если установившийся режим сохраняется.

В случае срабатывания компаратора во

45 время стерегущего режима до истечения времени выдержки, задаваемой золотником

11, он возвращается в правое положение, выдержка времени в дальнейшем будет начинаться сначала с того момента, когда объ50 ект вновь выйдет на оптимальный режим работы и перестанет срабатывать компаратор, Когда золотник 11 выдержки времени

55 при установившемся режиме работы объекта переместится в левое положение, канал

48 соединяется с напором. Под действием давления в правой торцовой полости второй

478285

ХО те на установившемся. режиме. Пробное воздействие на объект будет выполняться в том же направлении, .в котором было ранее при последнем срабатывании компа5 Ратора до выдержки времени. Иэ схемы . исключаются канал счетного входа 52, золотники 19 и 20, связанные с ними каналы и обратные клапаны 21 и 22, а

a . ° золотнике 17 ликвидируется среднее

1О звено.

На таких объектах, где безразлично, в каком направлении следует выполнять подобное воздействие после временной вы держки, отказ от реверсирования воздей15 ствия существенно упрощает устройство.

3. Могут быть объекты, в которых пробное воздействие после выдержки времени целесообразно выполнять всегда в одном направлении. Это осуществляется щ путем присоединения канала 52 к входу, или верхнего, или нижнего золотника триг« гера 18 в соответствии с необходимым направлением. Из схемы исключаются золотники 19 и 20 и один обратный клапан

21 или 22.

4. На динамических объектах, где не будет длительных установившихся режимов работы, целесообразно иметь систему экстремального регулирования без прекращеЗО ния пробных воздействий на объект. Уст ройство упрощается более значительно-нэ него удаляется золотник 11 выдержки времени, триггер 15, золотники 16, 17, 19, 20, обратные клапаны 21-23 и свя эанные с ними каналы, а канал 28 присоединяется к триггеру 18 (полость 53).

Гидравлическая схеме этого варианта по9 логический золотник 17 перемещается влево и соединяет полости 49 и 50 с квналом

51. Давление, поступающее иэ канала 47 в конце второго такта, проходит через логические золотники 16 и 17 к верхнему золотнику триггера 15 и по каналу 52 (канал счетного входа) к триггеру 18.

Триггер 15 переключается в положение, пропускающее давление из канала 28 к управляющим цепям регулятора, а триггер

18 переключается в положение, обратное тому положению, в котором он остался после последнего срабатывания компаратора (до выдержки времени).

В следующем такте давление, поступающее по каналу 28, включает гидрорасщвделитель 25 соответственно новому положению триггера 18 — осуществляется пробное реверсивное воздействие на объект, после которого компаратор должен выявить правильность направления воздействия, устраняя возможный дрейф экстремальной характеристики. Далее регулятор ведет поиск экстремума и на установившемся режиме вновь выполняет стерегущий контроль.

Раздельная регулировка длительности первого и второго тактов мультивибратора, "ляющая подогнать по динамике объекгельность периодов запоминания, =знения и воздействия на объект, и ре- гулировка времени выдержки золотника 11 на "стерегущем" режиме обеспечивают гибкость регулирующего устройства применительно к различным объектам.

Описанный вариант устройства предус= матрнвает выполнение максимального объекта функций. В некоторых случаях отдельные функции (операции) будут не нужны или малоэффективны и их можно будет исключить, изъяв из устройства некоторые 4О ! приборы.

Можно применять следующие упрощен ные варианты регулятора.

1, Без выдачи управляющего воэдейсч вия во время такта работы компаратора, 45 исключая включение гидрораспределителя 25 непосредственно от компаратора.

Устройство будет во время одного такта запоминать давление и воздействовать на объект, а во время другого такта только Ы сравнивать давления. 1Ь схемы исключается двойной золотник 24 и соединенные с ней каналы, а выходные каналы триггера 18 подсоединяются прямо к торцовым полостям гидрораспределителя 25.

2. Беэ реверсирования воздействия на объект после выдержки времени при рабо— казана на фиг. 2. Такое устройство булет выполнять-в первом такте "запомнннние" функционального давления н выдачу воздействия на объект в том направлении, которое было определено компаратором в предыдушем такте, а во втором такте сравнение давлений и запоминание" направления воздействия, затем повторение первого такта и т. д.

Каждый из рассмотренных вариантов устройства — полный по схеме на фиг. 1 и любой иэ четырех сокращенных — может служить в качестве экстремального регулятора на различных объектах как самостоятельно, так и в качестве составной части более сложных управляющих систем, Предмет изобретения

1 идравлический экстремальный регуляторр, содержащий мультивибратор, блок

478285 сравнения, коммутирующие, логические элементы и триггер для запоминания направления воздействия и гидрораспределитель, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышвния надежности работы регулятора, в нем установлены двойной золотник, золотник счетного входа триггера для запоминания направления воздействия, золотник выдержки времени, двойной обратный клапан и триггер, а мультивибратор, блок сравнения, коммутирующие, логические элементы и триггеры выполнены на золотниках, при-, чем первый выходной канал золотника мультивибратора соединен через один из золотников триггера с входом давления питания триггера для запоминания направ- ления воздействия и с торцовой полостью второго коммутирующего золотника, через средние полости которого входной канал регулятора связан с гидроаккумулятором блока сравнения, подклкненным к торцовой пружинной полости золотника блока сравнения, второй выходной канал мультивибpampa соединен с торцовой полостью первого коммутирующего золотника, через средние полости которого торцовая полость одного из золотников, блока сравнения соединена с входным каналом регулятора и торцовая полость другого золотника блока сравнения — с гидроаккумулятором, а пружинная полость данного золотника — с входным каналом регулятора выходные каналы золотников блока сравнения соединены с управляющими входами золотников триггера для запоминания направления. "

Ь воздействия и через полости двойного золотника — с торцовыми полостями гидрораспределителя, выходы золотников триггера для запоминания соединены с торцовыми полостями двойного золотника, а

10 управляющие входы данного триггера подключены к выходам золотника счетного входа, вход которого через полости двух последовательно соединенных золотников логических элементов соединен с третьим выходом мультивибратора, торцовая полость первого золотника логического элемента соединена с выходом двойного обратного клапана, подключенным к торцовой полости золотника выдержки времени, входы двойного обратного клапана соединены с выходами гидрораспределителя, подключенными к исполнительному механизму, торцовая полость второго логического золотника соединена с выходом золотника выдержки времени, второй выход первого золотника логического элемента соединен с одним управляющим входом одного из золотников триггера, а второй

ЗО выход второго золотника логического эл; мента соединен с управляющим входом другого золотника триггера.