1. Международная система единиц физических величин
 Скачать 5.97 Mb.
|
|
26. Принципы автоматического регулирования. Схема регулирования по отклонению регулируемой величины. Системой автоматического регулирования (САР) называют совокупность взаимодействующих в процессе работы элементов, предназначенных для поддержания значения регулируемой величины (координаты) в заданных пределах. Наиболее широкое распространение получил принцип регулирования по отклонению. В таких системах реакция чувствительного элемента на отклонение регулируемого параметра от заданного значения вызывает регулирующее воздействие на объект. Достоинства: регулируемый параметр находится под непрерывным контролем регулятора. Недостатки: регулятор вступает в действие после определенного рассогласования между заданным и действительным значением регулируемого параметра, следовательно, в такой системе принципиально невозможно полностью устранить отклонение параметра.  27. Принципы автоматического регулирования. Схема регулирования по возмущениям. Системой автоматического регулирования (САР) называют совокупность взаимодействующих в процессе работы элементов, предназначенных для поддержания значения регулируемой величины (координаты) в заданных пределах.  Указанных недостатков выше лишена система, построенная на принципе «компенсации возмущений». В таких системах регулятор получает информацию о действующих на объект возмущениях и компенсирует их влияние на регулируемый параметр с помощью регулирующего воздействия. Такие системы достигают более высокого качество регулирования, поскольку регулятор встроен в устройство до отклонения регулируемого параметра, однако такие системы являются разомкнутыми, поскольку регулятор не контролирует напрямую значение регулируемой величины. Это может привести к тому, что даже за счет небольшой погрешности в настройке регулятора, например будет постепенно отклоняться от заданного значения. В реальных системах невозможно обеспечить измерение и компенсацию всех воздействий. 28. Принципы автоматического регулирования. Комбинированная схема Системой автоматического регулирования (САР) называют совокупность взаимодействующих в процессе работы элементов, предназначенных для поддержания значения регулируемой величины (координаты) в заданных пределах.  Наиболее точным является комбинированная система автоматического регулирования которая включает в себя одновременно оба принципа: регулирования по отклонению и компенсации возмущений. При этом система сохраняет преимущества обоих принципов и значительно уменьшает недостатки. (О ПРИНЦИПАХ ЧИТАЙ ВЫШЕ) 29. Технические средства автоматизации в теплоэнергетике. Емкостные датчики. Технические средства автоматизации (ТСА) - это устройства и приборы, которые могут как сами являться средствами автоматизации, так и входить в состав программно-аппаратного комплекса. Системы обеспечения безопасности на современном предприятии включают в свой состав технические средства автоматизации. Наиболее часто ТСА – это базовый элемент системы комплексной безопасности. Технические средства автоматизации включают в себя приборы для фиксирования, переработки и передачи информации на автоматизированном производстве. С помощью них осуществляется контроль, регулирование и управление автоматизированными линиями производства. Системы обеспечения безопасности осуществляют контроль над производственным процессом с помощью разнообразных датчиков. В них входят датчики давления, фотодатчики, датчики емкостные, лазерные и т.д. Емкостным датчиком называют преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение емкостного сопротивления. Используются в системах регулирования производственными процессами почти во всех органах промышленности. Наиболее распространённые датчики— емкостные датчики линейных и угловых перемещений. Находит применение для измерения абсолютного, избыточного давления, влажности воздуха, угловых и линейных ускорений и др. Плюсы: -простота изготовления; - использование недорогих материалов для производства; - малые габариты и вес; - низкое потребление энергии; - высокая чувствительность; - долгий срок эксплуатации. Минусы: - небольшой коэффициент преобразований; - высокие требования к экранировке деталей; - необходимость работы на повышенной частоте. Обычно емкостный датчик представляет собой плоский или цилиндрический конденсатор, одна из обкладок которого испытывает подвергаемое контролю перемещение, вызывая изменение емкости.  где ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды, заключенной между обкладками; S и d – площадь поверхности рассматриваемых обкладок и расстояние между ними соответственно. Емкостные преобразователи могут быть использованы при измерении различных величин по трем направлениям в зависимости от функциональной связи измеряемой неэлектрической величины со следующими параметрами: - переменной диэлектрической проницаемостью среды ε; - площадью перекрытия обкладок S; - изменяющимся расстоянием между обкладками d. В первом случае емкостные преобразователи можно применять для анализа состава вещества, поскольку диэлектрическая проницаемость является функцией свойств вещества. При этом естественной входной величиной преобразователя будет состав вещества, заполняющего пространство между пластинами. . В большинстве случаев естественной входной величиной является перемещение электродов относительно друг друга. На основе этого принципа построены датчики линейных и угловых перемещений, приборы измерений усилий, вибраций, скорости и ускорения, датчики приближения, давления и деформации (экстензометры). 30. Технические средства автоматизации в теплоэнергетике. Тензометрический измерительный преобразователь. Технические средства автоматизации (ТСА) - это устройства и приборы, которые могут как сами являться средствами автоматизации, так и входить в состав программно-аппаратного комплекса. Системы обеспечения безопасности на современном предприятии включают в свой состав технические средства автоматизации. Наиболее часто ТСА – это базовый элемент системы комплексной безопасности. Технические средства автоматизации включают в себя приборы для фиксирования, переработки и передачи информации на автоматизированном производстве. С помощью них осуществляется контроль, регулирование и управление автоматизированными линиями производства. Системы обеспечения безопасности осуществляют контроль над производственным процессом с помощью разнообразных датчиков. В них входят датчики давления, фотодатчики, датчики емкостные, лазерные и т.д. Тензорезистор—полупроводниковый резистор, сопротивление которого меняется в зависимости от его деформации. Тензометрический измерительный преобразователь – параметрический резистивный преобразователь, который преобразует деформацию твердого тела, вызванную приложенным к нему механическим напряжением, в электрический сигнал. Конструктивно представляет собой тензорезистор, чувствительный элемент которого выполнен из тензочувствительного материала: фольги или проволоки, закрепленной с помощью связывающего вещества на исследуемой детали. Для присоединения чувствительного элемента в электрическую цепь, в тензорезисторе имеются выводные проводники. Все существующие преобразователи можно разделить на 3 типа: -проволочные; - Фольговые; - пленочные. Проволочные тензодатчик в технике измерений неэлектрических величин используются по двум направлениям. Первое направление – использование тензоэффекта проводника, находящегося в состоянии объемного сжатия, когда естественной входной величиной преобразователя является давление окружающего его газа или жидкости. В этом случае преобразователь представляет собой катушку провода (обычно манганинового), помещенную в область измеряемого давления (жидкости или газа). Выходной величиной преобразователя является изменение его активного сопротивления. Второе направление – использование тензоэфффекта растягиваемой проволоки из тензочувствительного материала. Фольговые тензодатчики являются наиболее популярными датчиками. Фольговые преобразователи представляют из себя ленту из фольги толщиной 4 –12 мкм, на которой часть металла выбрана травлением таким образом, что оставшаяся его часть образует решетку с выводами. Пленочные тензодатчики. Способ изготовления следующий: производится вакуумная возгонка тензочувствительного материала и последующей конденсации его на подложку, напыляемую на деталь. Плюсы тензодатчиков: - малые габариты и вес; - малая инерционность; - обладают линейной характеристикой; - способ установки не требует сложных приспособлений. 31. Технические средства автоматизации в теплоэнергетике. Индукционные датчики. Технические средства автоматизации (ТСА) - это устройства и приборы, которые могут как сами являться средствами автоматизации, так и входить в состав программно-аппаратного комплекса. Системы обеспечения безопасности на современном предприятии включают в свой состав технические средства автоматизации. Наиболее часто ТСА – это базовый элемент системы комплексной безопасности. Технические средства автоматизации включают в себя приборы для фиксирования, переработки и передачи информации на автоматизированном производстве. С помощью них осуществляется контроль, регулирование и управление автоматизированными линиями производства. Системы обеспечения безопасности осуществляют контроль над производственным процессом с помощью разнообразных датчиков. В них входят датчики давления, фотодатчики, датчики емкостные, лазерные и т.д. Среди многообразия бесконтактных датчиков, по неприхотливости к внешним условиям, простоте изготовления и долговечности наиболее привлекательны индукционные (или генераторные) датчики. На их основе были созданы различные приборы - от самых простых, регистрирующих линейные перемещения, до сложных, таких как системы зажигания с цифровым управлением, системы впрыска топлива, антиблокировочные системы управления тормозами и т.п. Остановимся на процессе, проходящем в генераторном датчике. В простейшем случае датчик состоит из катушки с обмоткой, сердечника из магнитомягкого железа и магнита. Эти три компонента составляют статор датчика. Со статором взаимодействует ротор в виде зубчатого диска или зубчатой рейки с количеством зубцов, определяемым условиями применения датчика (рис.7.5). При вращении ротора, в обмотке статора возникает переменное напряжение.Когда один из зубцов ротора приближается к обмотке, напряжение в ней быстро возрастает и, при совпадении со средней линией обмотки, достигает максимума, затем, при удалении зуба, быстро меняет знак и увеличивается в противоположном направлении до максимума.  Величина напряжения, вырабатываемого датчиком, зависит от частоты вращения ротора, числа витков катушки и величины магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом. Поскольку две последние величины постоянны, величина индуцируемого напряжения достигает максимума при максимальной частоте вращения. При конструировании следует уделять особое внимание усилению импульсов при малой частоте следования. Сфера применения подобных датчиков обширна, остановимся на некоторых примерах 32. Функциональные структуры автоматических регуляторов. Регуляторы прямого действия. Регулирующее воздействие на теплотехнический объект управления реализации путем изменения расхода среды (воды, пара, воздуха, топлива, химических реактивов и др.) Изменение расхода среды осуществляется путем воздействия испытуемого механизма на дроссельный регулирующий орган или путем изменения подачи насоса, вентилятора, дымососа. Алгоритм регулирования формируется автоматическим регулятором. Различают регуляторы прямого и косвенного действия. В регуляторах прямого действия исполнительный механизм обеспечивает перемещение штока регулирующего органа за счет энергии самой регулируемой среды. Регуляторы прямого действия используют простейший алгоритм регулирования. (П- и И- регулирование) Работают без вспомогательных источников энергии и используются для автоматизации простых локальных объектов, со стабильными характеристиками и малым числом регулирующих переменных.  33. Функциональные структуры автоматических регуляторов. Регуляторы косвенного действия. Регулирующее воздействие на теплотехнический объект управления реализации путем изменения расхода среды (воды, пара, воздуха, топлива, химических реактивов и др.) Изменение расхода среды осуществляется путем воздействия испытуемого механизма на дроссельный регулирующий орган или путем изменения подачи насоса, вентилятора, дымососа. Алгоритм регулирования формируется автоматическим регулятором. Различают регуляторы прямого и косвенного действия. В регуляторах косвенного действия используются электрические, пневматические вспомогательные механизмы. 34. Регулирующие и запорно-регулирующие клапаны. Регулирующий клапан — один из конструктивных видов регулирующей трубопроводной арматуры. Это наиболее часто применяющийся тип регулирующей арматуры как для непрерывного (аналогового), так и для дискретного регулирования расхода и давления. Выполнение этой задачи регулирующие клапаны осуществляют за счёт изменения расхода среды через своё проходное сечение. Материал изготовления регулирующих клапанов зависит напрямую от типа рабочей среды, с которой клапан будет иметь контакт. На поясняющем рисунке справа изображен простейший проходной односедёльный регулирующий клапан в разрезе. Где: B — корпус арматуры; F — фланец для присоединения арматуры к трубопроводу. P — узел уплотнения, обеспечивающий герметичность арматуры по отношению к внешней среде; S — шток арматуры, передающий поступательное усилие от механизированного или ручного привода затвору, состоящему из плунжера и седла; T — плунжер, своим профилем определяет характеристику регулирования арматуры; V — седло арматуры, элемент, обеспечивающий посадку плунжера в крайнем закрытом положении. Усилие от привода с помощью штока передается на затвор, состоящий из плунжера и седла. Плунжер перекрывает часть проходного сечения, что приводит к уменьшению расхода через клапан. Согласно закону Бернулли при этом увеличивается скорость потока среды, а статическое давление в трубе падает. При полном закрытии плунжер садится в седло, поток перекрывается, и, если затвор будет полностью герметичен, давление после клапана будет равно нулю.  35. Пропускная способность клапана.  36. Автоматические регуляторы прямого действия. Регуляторы перепада давления. Автоматический регулятор – устройство, которое реагирует на изменение параметра, характеризующего объект регулирования, и автоматически управляет процессом для поддержания этого параметра в заданных пределах или изменения его по определенному закону. Автоматический регулятор состоит из: измерительного, управляющего, исполнительного и регулирующего элемента. Регуляторы прямого (непосредственного) действия относят к автоматическим регуляторам, у которых при изменении значения регулируемого параметра перемещение регулирующего элемента происходит только за счет усилий, возникающих, как правило, в измерительном (чувствительном) элементе. Автоматические регуляторы прямого действия не требуют дополнительных источников энергии. Автоматические регуляторы перепада давления – устройства, стабилизирующие располагаемое давление регулируемого участка на заданном уровне. Регуляторы перепада давления имеют многообразное конструктивное исполнение, позволяющее применять их для любых проектных решений по стабилизации давления теплоносителя. Они могут быть с внутренней или наружной резьбой, с фланцами, с приварными патрубками. Выполнены с одной или несколькими импульсными трубками, присоединяемыми к корпусу регулятора или трубопроводу. Комплектуемые, при необходимости, охладителем импульса давления, устанавливаемым между штуцером отбора импульса давления и мембранной коробкой для охлаждения теплоносителя и уменьшения его деструктивного воздействия на мембрану. Со съемными приводами для увеличения разнообразных комбинаций с седельными клапанами либо со стационарными приводами. С вариантами подачи импульса давления в подмембранное либо надмембранное пространство в зависимости от конструктивных особенностей регулятора. С фиксированной настройкой перепада давления либо регулируемой. Применяемыми для поддержания перепада давления на регулируемом участке, регулирования давления до себя, либо после себя. И многое другое. Каковы бы ни были конструктивные отличия регуляторов перепада давления все они основаны на одном принципе работы – начальном уравновешивании давления пружины настройки 10 и давления теплоносителя, передаваемого через гибкую диафрагму (мембрану) 7 (рис. 6.29). Диафрагма – измерительный элемент. Она воспринимает импульсы давления с обеих сторон и сопоставляет их разницу с заданной величиной, устанавливаемой посредством соответствующего сжатия пружины рукояткой настройки 9. Каждому числу оборотов рукоятки настройки соответствует автоматически поддерживаемый перепад давления. При наличии рассогласования образующаяся активация диафрагмы передается на шток 5 и перемещает затвор клапана 2 относительно регулирующего отверстия. Импульс давления попадает в подмембранное и надмембранное пространство, образуемое крышками 6 и 8, через перепускное отверстие 12 и штуцер 11.  Основная суть их совместной работы заключается в том, что любые возмущения перепада давления в точках отбора импульса давления, создаваемые работой регулятора теплового потока, компенсируются создаваемым перепадом давления ∆Рv на клапане автоматического регулятора перепада давления. При этом заданный перепад давления на регуляторе остается постоянным и соответствует потерям давления на регулируемом участке ∆Р = const.   |