Промышленностью выпускается большое количество различных автоматических
регуляторов, предназначенных для регулирования режима работы котельных
установок (температуры, давления, расхода, уровня, состава вещества и
пр.).
Автоматические регуляторы разделяются на регуляторы прямого и непрямого
действия.
Регуляторы прямого действия управляют регулирующим органом за счет
энергии, получаемой от регулируемой среды. Область применения этих
регуляторов ограничена. Они не приспособлены к переходу на дистанционное
управление регулирующим органом, не способны развивать значительных
усилий, а также не могут производить сложного регулирующего воздействия.
Регуляторы непрямого действия по виду энергии, потребляемой от
постороннего источника, разделяются на гидравлические, пневматические и
электрические.
Гидравлические регуляторы характеризуются высокой эксплуатационной
надежностью, простотой конструкции и не требуют для своего обслуживания
высококвалифицированного персонала. К положительным свойствам этих
регуляторов следует отнести их высокую чувствительность, возможность
развивать значительные перестановочные усилия и отсутствие выбегов.
В гидравлических регуляторах для приведения в действие их механизмов
используется энергия масла или воды. Управляющим устройством этих
регуляторов служит либо струйная трубка, либо золотниковое устройство,
предназначенные для преобразования измеряемой величины в давление
жидкости, поступающей к промежуточным устройствам и исполнительному
механизму.
Пневматические регуляторы особенно широко распространены там, где
возможно возникновение пожаров н взрывов. Например, в нефтяной и газовой
промышленности почти исключительно применяют пневматические регуляторы.
Пневматические регуляторы, так же как и гидравлические регуляторы
характеризуются высокой эксплуатационной надежностью и сравнительной
простотой обслуживания.
Необходимым условием надежной работы этих регуляторов являются
тщательная очистка и осушка воздуха, питающего регуляторы.
Управляющим устройством пневматических регуляторов служит система,
состоящая из дросселей постоянной и переменной площади сечения (обычно
сопло и заслонка) и предназначенная для преобразования измеряемой
величины в давление воздуха, поступающего к промежуточным устройствам и
исполнительному механизму регуляторов.
Наиболее широко применяют электрические (электромеханические и
электронные) регуляторы.
Большим преимуществом этих регуляторов по сравнению с гидравлическими и
пневматическими является возможность передачи командных импульсов
регулятора к промежуточным устройствам и исполнительному механизму на
практически неограниченные расстояния с минимальным запаздыванием
передачи.
Конструкция и способы действия электрических регуляторов весьма
разнообразны. Регуляторы в основном выполняют с исполнительными
механизмами постоянной скорости.
Наряду с перечисленными видами выпускаются также регуляторы,
использующие одновременно электрическую энергию и сжатый воздух
(электропневматические), электрическую энергию и рабочую жидкость
(электрогидравлические).
По характеру регулирующего воздействия автоматические регуляторы
подразделяются на:
1) автоматические регуляторы позиционные (двухпозиционные,
трехпозиционные и т. д.), у которых величина воздействия на
исполнительный механизм может иметь только определенное число значений,
соответствующих числу областей (позиций) отклонения регулируемом
величины от заданного значения, а его знак зависит от знака отклонения;
2) автоматические регуляторы пропорциональные (статические, П-регуляторы),
у которых каждому значению выходной величины соответствует свое значение
входной величины. У этих регуляторов разность между максимальным и
минимальным установившимися значениями выходной величины называется
статической неравномерностью регулятора. Воздействие, выключающее
регулятор по выходной величине и обеспечивающее однозначную зависимость
в установившихся процессах между отклонением регулируемой величины и
перемещением исполнительного механизма, называется жесткой обратной
связью.
Степень действия жесткой обратной связи определяет гIлтическую
неравномерность регулятора;
3) автоматические регуляторы интегральные (И-регуляторы), не имеющие
устройство обратной связи и приводящие регулируемую величину к заданному
значению независимости от величины нагрузки и положения регулирующего
органа;
По виду регулируемой величины автоматические
регуляторы подразделяются на регуляторы давления, разрежения, вакуума,
регуляторы уровня, регуляторы влажности, регуляторы состава вещества и
т. д.
Связь регулятора с объектом регулирования (ОР) предусматривает получение
регулятором информации о ходе процесса в объекте и воздействие
регулятора на объект в соответствии с заложенным в регулятор законом
регулирования. Величина, характеризующая эго возденемте, называется
регулирующей.
Под воздействием понимается любой фактор, приводящий к изменению
состояния системы. Возмущающие воздействия могут возникнуть в результате
действия как внешних факторов (например, изменение нагрузки), так и
внутренних, обусловленных изменениями во времени свойств отдельных
элементов самой системы.
Внешние воздействия, прикладываемые к системе извне, вызывающие
отклонение регулирующего параметра от заданного значения и нарушающие
состояние равновесия объекта, могут быть двух видов: управляющими (рис.
19, б) и возмущающими (рис. 19, а).
Управляющее воздействие (или задающее) определяет закон изменения
регулируемого параметра. Возмущающие воздействия (возмущении),
подразделяемые на основные и второстепенные, вызывают нарушение
заданного закона изменения регулируемого параметра.
Временные характеристики промышленных регулируемых
объектов относительно регулирующего воздействия обычно представляют
собой монотонные функции времени типа.
В первом; случае отклонение регулируемой величины с течением времени
стремится к некоторому установившемуся значению; такие регулируемые
объекты получили название объектов с самовыравниванием.
Во втором случае объект лишен самовыравнивания. В начальной части
характеристики обычно наблюдается в большей или меньшей степени
выраженное отклонение регулируемой величины.
Определения элементов автоматических регуляторов и
понятий, необходимых при их выборе и расчете, приведены ниже.
Автоматическая система регулирования — замкнутая динамическая система
направленного действия, состоящая из регулируемого объекта и
взаимодействующего с ним автоматического регулятора.
Автоматический регулятор —автоматическое устройство, предназначенное
реагировать на изменение физической величины, характеризующей
технологический процесс, не осуществляющее управление процессом с целью
поддержания заданного значения этой величины или изменении ее по
заданному закону.
Регулируемая величина — физическая величина, характеризующая Процесс,
происходящий в регулируемом объекте, значение которой автоматическим
регулятором поддерживается постоянным или изменяющимся но определенному
закону.
Регулируемая среда — вещество, находящееся в регулируемом объекте или
протекающее через него, воздействующее непосредственно или через
промежуточные устройства на чувствительный элемент регулятора.
Регулируемый объект — агрегат, процесс, в котором автоматическим
регулятором поддерживается заданное
значение регулируемой величины или изменение её по
заданному закону.
Устройство обратной связи, отличающееся от упругой
обратной связи наличием демпфирующего устройства, включенною
последовательно с изодромом, называется инерционной упругой обратной
связью.
Статическая харак|еристика показывает зависимость установившегося
параметра от нагрузки.
Временная (динамическая) характеристика показывает изменение
регулируемого параметра во времени.
Переходный процесс (кривая разгона) — процесс регулирования, вызванный
ступенчатым изменением нагрузки.
Коэффициент пропорциональности (передачи регулятора (Кр) — величина,
численно равная перемещению регулирующего органа, которое осуществляет
регулятор при отклонении регулируемой величины на единицу ее измерения.
Величину обратную Кр называют степенью обратной связи.
Емкость объекта — способность объекта регулирования накапливать энергию,
уровень жидкости, количество теплоты и др.). Автоматическое
регулирование ведется по тем параметрам, которые необходимо поддерживать
на определенном уровне. Чем меньше емкость объекта, тем быстрее
изменяется регулируемый параметр при нарушении баланса между притоком и
расходом рабочей среды.
Самовыравнивание — свойство объектов регулирования, в силу которого при
изменении нагрузки объекта регулируемый параметр стремится без участия
регулятора к новому установившемуся значению, соответствующему другой
нагрузке. Некоторые объекты практически не обладают способностью к
самовыравниванию.
Время разгона объекта — свойство объекта
регулирования, теснo связанное с емкостью и самовыравннванием и
характеризующее его инерционные свойства.
Передаточное запаздывание характеризуется временем,
в течение которого регулируемая величина, несмотря на происшедшее
возмущение, все же не изменяется.
Многоемкостные объекты обладают переходным и передаточным запаздыванием,
одноемкостные — только передаточным. Сумму времени переходного и
передаточного запаздываний называют полным запаздыванием.
Выбег сервомотора (исполнительного механизма) — это продолжающееся
перемещение регулирующего органа после снятия воздействия на
серводвигатель (исполнительный механизм).
При подготовке к работе по наладке регуляторов необходимо ознакомиться с
проектной документацией и заводскими инструкциями на приборы и
оборудование.
Наладку автоматических регуляторов проводят после наладки
контрольно-измерительных приборов (КИП), автоматики безопасности котла и
пуска его в эксплуатацию.
Поэтому до наладки регуляторов необходимо выполнить указанные работы, а
также работы по наладке дистанционного управления исполнительными
механизмами. Одновременно с наладчиками-теплотехниками и заказчиком
согласовывают основные, необходимые для наладки регуляторов показатели
режимной карты котла и характеристики работы установленного оборудования
на автоматическом управлении (регулирующие клапаны, шиберы,
исполнительные механизмы и др.)- По результатам наблюдений и поверочных
расчетов заказчику выдают рекомендации по устранению дефектов и
переделке монтажа отдельного оборудования (сочленения исполнительного
механизма с регулирующим органом, штока регулирующего органа и т. д.).
Работы обычно выполняет бригада и* двух человек, используя следующие
приборы и инструменты: милливольтметр переменного тока с большим
внутренним сопротивлением (Ф431/2, ВЗ-2Л, МВЛ-2М и др.); вольтметр
постоянного тока с большим внутренним сопротивлением (Ц434, Ц435, Ц4313,
Ц315 и др.); вольтметр переменного тока (Ц434, Ц435, Ц4313, щитовом
вольтметр ЭЗО и др.); два магазина сопротивлений или моста (MCP-G3,
МО-62 н др.); прибор Петрова ПГ1Р-2М; образцовый манометр МО; омметр
М-57; микроманометр ММН-250; секундомер механический СМ-60; мегаомметр
Ml 101, 500В; насос Щинпа; гарнитуру для создания перепада давлении
(резиновые трубки, вентили и переходники); телефонную гарнитуру ТМГ-1;
комплект гаечных ключей и инструмента; электропаяльник; карманный
фонарь; защитные средства (диэлектрические перчатки, плакаты «Не
включать — работают люди» и др.).
Работы проводят в следующей последовательности: проверка исправности и
соответствие проекту оборудования и монтажа; проверка работоспособности
и функционирования отдельного оборудования, приборов, первичных
измерительных преобразователей и схем; статическая настройка регулятора;
динамическая настройка регулятора и испытание его под нагрузкой.
По мере проведения работ наладчики составляют и передают заказчику
ведомости дефектов на обнаруженные неисправности, нарушающие
работоспособность и функционирование оборудования, и контролируют их
устранение.