Пневматический регулятор

 

<11>752229

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

О С-А- И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 250 Й78 (21) 2648576/18-24

G 05 В 11/50

G 05 В 13/00 с присоединением заявки HP

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300780 Бюллетень Мо 28

Дата опубликования описания 30.0780 (53) УДК 621-525 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Э. И. Джафаров, И. М. Файязов и Ф. С. Абдуллаев

Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности Нефтехимавтоматика (71) Заявитель (54) ПНЕВИАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и управления, а именно к пневматическим регуляторам с переменной структурой, и может быть применено в системах ав- 5 томатического регулирования технологических процессов широкого класса, например в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности. 1

Известен пневматический регулятор с переменной структурой, содержащий подключенные к входным каналам параметра и задания пропорциональное и интегральное звенья и формирователь 15 функции переключения, состоящий из последовательно соединенных блока вычисления модуля ошибки и релейного дифференциатора, выход блока вычисления модуля ошибки соединен с входом 20 релейного дифференциатора, выходы пропорционального и интегрального звеньев подключены к выходному сумматору, а его выход — к выходным каналам. регулятора (1).. 25

Недостатком известного регулятора является то, что установившийся режим системы характеризуется скорее автокОлебанйем, чем рассчитанным устойчивым режимом системы во время уста- 30

2 новившихся условий при регулировании медленно протекающих технологических процессов .

Наиболее близким к данному техническому решению является пневматический регулятор, содержащий подключенное к каналам параметра и задания интегральное звено, пропорциональное звено, состоящее иэ элемента сравнения, первого и второго реле и элемента умножения на постоянный коэффициент, выход которого подключен к первому входу выходного сумматора, подключенный к каналам параметра и задания формирователь функции переключения, состоящий иэ элемента сравнения, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ, другой вход ко-. торого связан с выходом элемента сравнения пропорционального звена, повторителя, и подключенного к выходу элемента ИЛИ релейного дифференциатора, выход котброго соединен с управляющей камерой первого реле пропорционального звена, и задатчик опорного давления, выход которого соединен с элементом умножения на постоянный коэффициент, эле ренто4 сравнения пропор-ционального звена, элементом сравнения формирователя функции переключе752229 ния, выходным сумматором и интеграль ным звеном, выход которого подключен к второму входу выходного сумматора, подключенного выходом через усили- тель к выходному каналу регулятора (2)..

Известному регулятору также присущи вышеуказанные недостатки.

Цель изобретения — расширение функ циональных воэможностей.

Поставленная цель достигается за счет того, что в регуляторе установ,лены повторитель со сдвигом и элемент сравнения, прйчем.вход повторителя со сдвигом соединен с выходом задат- чика опорного давления, а выход подключен к плюсовой камере элемента сравнения, минусовая камера которого соединена с выходом элемента ИЛИ, выход элемента сравнения соединен с управ- ° ляющей камерой нторого реле пропорционального звена и входом интегриру- ющего звена, выход элемента сравнения пропорционального звена через повторитель соединен с проточными камерами второго реле, первый выход которого соединен с входами первого реле, а второй выход и выходы первого реле .через переменные дроссели соединены с минусовой камерой элемента умножения на постоянный коэффициент.

На чертеже принедена принципиаль. ная схема регулятора. Регулятор содержит пропорциональное звено, состоящее из элемента 1 сравнения, первого

2 и второго реле 3, переменных дросселей 4, 5 и 6, элемента 7 умножения на постоянный коэффициент, постоянного дросселя 8, формирователь функции переключения, состоящий из блока вычисления модуля ошибки, включающего элемент 9 сравнения, повторитель 10, элемент ИЛИ 11, из релейного дифференциатора, включающего переменный дроссель 12, емкость 13, элемент 14 сравнения, повторитель 15 со сдвигом, элемент 16 сравнения, задатчик 17 опорного давления, интегральное звено, состоящее из элемента 18 сравнения; третьего реле 19, переменного дросселя

20, емкости 21, выходной сумматор 22, усилитель мощности 23.

Р„, Р— каналы параметра и задания, Рвы„ - выходной канал регулятора.

Регулятор работает следующим обра зом.

В каналы регулятора подаются сигна« лы, пропорциональные заданному Р и текущфьу Р„ значениям регулируемой величины и опорное давление. Регулятор отрабатывает следующий;алгоритм управления.

И ПРИ|о >Pd+ iP 1 оо "P Ро+F- Ро+ 1Р 1

К—

Т и

Изложим работу регулятора по элементным цепочкам.

Выходной сигнал элемента 1 сравнения

20 Рныхa = Ро n + Рз проходя через проточные камеры первого и второго реле 2, 3 (н зависимости от

S, 6 ), переменные дроссели 4, 5 и 6, поступает в минусоную камеру элемента 7 умножения, на выходе которого отрабатывается регулирующее ноздейстние вида

° Р вью.у (Рп Рв ) + где К получает один йз трех значений а Э в зависимости от Я, 5. A

S формируется при помощи блока формирования функции переключения

< 1 а Рз

Я = Т них 14

Р gb(„g() „—,) (р„-P )dt. и ( вых.23 вых х Т j х Н и

К при Р + Я с Р 1Р ), 5 > 0

К К2ПРи Ро+ Pî 1Рл>,5<0 к йРи Pd K c P i 1Р 1, Рх сигнал рассогласования, Р„=Р„-Р— опорное давление; давление для включения линейного регулятора (при некоторых малых отклонениях от установившегося режима); коэффициент усиления регулятора; время интегрирования регулятора;

dT функция переключения, 5=>

При этом с помощью элементов сраннения 1 и 9 и элемента ИЛИ 11 вычисляется модуль ошибки

Рв„,„„= 1Є— Р Х + Р,.

Р „,„1 и Рd + Е подаются соотнетствы».

40 венйо н минусоную и плюсовую камеры элемента 16 сравнения. Когда .

P + E > ХРх? + Ро, на выходе элемента о

16 сравнения получается сигнал 1 .

Этот сигнал поступает в управляющие

45 камеры реле 3 и 19. Тогда сигнал с. выхода элемента 1 сраннения пропорционального звена, проходя через повто- ритель 10, реле 3, переменный дроссель 6, поступает на минусоную камеру

50 элемента умножения на постоянный коэффициент 7. В это время отключается реле 2 и переменные дроссели 4 и 5.

И регулятор работает как линейный с коэффициентом усиления К з (Кн ра-, 55 вен проводимости переменного дросселя 6 (проводимость постоянного дросселя 8). При этом одновременно элемент 16 сравнения включает интегральное звено, т ° е. регулятор начинаеТ действовать как линейный пропорционально-интегральный регулятор. Интегральное звено реализует следующее, воздействие

752229

P и выход пропорционального звена, П ,суммируясь на сумматоре 22, s. = ьР .»»3 — (tP ." >dt

6ЫХ.22 П Э поступают на выход регулятора.

Когда система работает в устано-- 5 вившемся режиме, регулятор минимизирует деятельность исполнительного механизма, так как он создает постоянный управляющий сигнал исполнительного механизма во время установиршихся условий, небольшой ошибки. f. вйбирается в зависимости от характера регулируемого объекта. при Po + f c IP x I + Po на выходе элемента 16 сравнения получаете ся сигнал 0 .- Тогда сигнал с выхода элемента 1 сравнения пропорционального звена, проходя через повторитель

10, верхний коммутируемый выход реле

3, реле 2, переменные дроссели 4 и 5 поступает в минусовую камеру элемента о 7 умножения на постоянный коэффициент.

В зависимости от S пропорциональное звено реализует следующее выражение

»,v="(P,-р,) Р„

25 где

АПРИ В >Р

Кр "p< 5 0.

Надо отметить, что в это время отключены переменные дроссели 6 и 20 и, значит, отключено интегральное звено.

На выходы сумматора 22 подаются давле ние с выхода пропорционального звена с, выхода интегрального звена в момент

его включения Р„ и опорное давление.

На выходе сумматора 22 получается сигнал вых.гг (рп э)+ р„°

А это позволяет при больших ошибках 40 использовать преимущество СПС-максимальное усиление при переходных процессах, чтобы свести к минимуму время реакции и чувствительность системы на изменения объекта и изменения возмущения.

Такое выполнение регулятора, т.е. функционирование его при больших.отклонениях как регулятор с переменной структурой, а при малых — как линей-. ный, обеспечивает высококачественное " регулирование объектов. Так включение регулятора с переменной структурой при больших рассогласованиях с максимальным быстродействием приводит систему к некоторой устанавливаемой зоне малых отклонений, при достижении которой регулятор перестраивается в линейный ПИ-регулятор, что позволяет плавно управлять исполнительным механизмом, тем самым снимаются автоко- бп лебания при регулировании инерционных объектов.

Таким образом, использованием преимуществ регуляторов с переменной и жесткой структурой йа различных эта" б5 пах переходных процессов достигается высокоточное регулирование.

Формула изобретения

Пневматический регулятор, содержащий подключенное к каналам параметра и задания интегральное звено, пропорциональное звено, состоящее из элемента сравнения, первого и второго реле и элемента умножения на постоянный коэффициент, выход которого подключен к первому входу выходного сумматора, подключенный к входным каналам параметра и задания формирователь функции переключения, состоящий из элемента сравнения, выход которого соединен с одним иэ входов элемента ИЛИ, другой вход которого связан с выходом элемента сравнения пропорционального звена, повторителя, и подключенного к выходу элемента ИЛИ релейного дифференциатора, выход которого соединен с управляющей камерой первого реле пропорционального звена, и задатчик опорного давления, выход которого соединен с элементом умножения на постоянный коэффициент,элементом сравнения пропорционального звена, элементом сравнения формирователя функции переключения, выходным сумматором и интегральным звеном, выход которого подключен к второму входу выходного сумматора, подключенного выходом через усилитель к выходному каналу регулятора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей регулятора, в нем установлены повторитель со сдвигом и элемент сравнения, причем вход повторителя со сдвигом соединен с выходом задатчика опорного давления, а выход подключен к плюсовой камере элемента сравнения, минусовая камера которого соединена с выходом элемента ИЛИ, выход элемента сравнения соединен с управляющей камерой второго реле пропорционального звена и входом интегрирующего звена, выход элемента сравнения пропорционального звена через повторитель соединен с проточными камерами второго реле, первый выход которого соединен с входами первого реле, а второй выход и выходы первого реле через переменные дроссели соединены с минусовой камерой элемента умножения на постоянный коэффициент.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Берендс Т.К. и др. Элементы и схемы пневмоавтоматики. К., Машиностроение, 1976, с. 143 рис. 110.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Н . 2458644/24 кд» G 05 B 11/50 02 ° 0;3 77 °

752229

Составитель О.Гудкова

Техред,Н,Бабурка Корректор M.Демчик

Редактор И.Нанкина

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4740/4 ° Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5