Оформлення результатів

1. За даними таблиць 1, 2 і 3 побудувати гафіки зміни у часі температури та регулювального впливу (у вигляді графіків, наведених на рис. 1).

2. Для кожного графіка коливань температури підігрітого повітря обчислити коефіцієнт подачі енергії N на об’єкт регулювання.

3. Порівняти нахили відрізків у побудованих кривих на інтервалі нагрівання та інтервалі охолодження. Пояснити причини їхнього розходження.

Лабораторна робота 7

ВИКОНАВЧІ МЕХАНІЗМИ ТА РЕГУЛЮВАЛЬНІ ОРГАНИ

Мета роботи. Вивчити будову різних виконавчих механізмів і регулювальних органів, які використовуються в системах керування технологічними процесами, і зняти їх статичні характеристики.

Теоретичні відомості

Виконавчі механізми використовуються як приводи (двигуни, сервомеханізми, серводвигуни) в системах автоматичного регулювання та керування.

У структурній схемі системи автоматичного регулювання виконавчий механізм (ВМ) розміщується між регулятором і регулювальним органом (РО). За сигналом, отриманим від регулятора ВМ, переміщує РО і змінює потік речовини або енергії, що поступає на об’єкт регулювання або йде з нього. При цьому регульована величина наближається до необхідного (заданого) значення.

Мембранно-пружинний привід

Схема будови мембранно-пружинного наведена на рис. 7.1. За відсутності тиску повітря в камері над мембраною пружина 5 через спрямовувальний стакан і жорсткий центр притискує мембрану 1 до виступів верхньої кришки 2. Шток 7 займає крайнє верхнє положення. При підвищенні тиску в камері вище атмосферного на мембрану 1 та її жорсткий центр діє сила N, рівна добуткові надмірного тиску P на ефективну площу мембрани F.

Ця сила стисне пружину і змістить рухому систему привода вниз на величину ∆x, при якій пружна протидія пружини буде дорівнювати силі N. В разі перевищення сили стиснення пружини над силою тиску повітря на мембрану, шток знову зміститься вгору. Мембранні виконавчі механізми мають порівняно низьку чутливістю, значний люфт і гістерезис, тому вони застосовуються в системах регулювання з відносно невисокими вимогами до якості регулювання.

Д

7

6

5

1

2

4

3

Рис. 7.1.

ля підвищення чутливості, швидкодії, збільшення переставного зусилля та зменшення гістерезису в мембранних ВМ застосовуються позиційні реле (позиціонери), необхідні при роботі клапана в умовах в’язких середовищ, високого тиску регульованого середовища, призначних відстанях між регулятором і виконавчим механізмом.

Схема підключення позиціонера побудованого за принципом переміщення показана на рис. 7.2. Малопотужний сигнал регулятора P_к виводить з рівноваги кінематичну схему. При цьому потужний сигнал P_живл (0,25 атм) подається на мембранний виконавчий механізм, який переміщує шток і з’єднаний з ним регулювальний орган. Переміщення штока приводить кинематичну систему до рівноваги. Кінематичний елемент К забеспечує зворотний зв’язок за положенням регулювального органу.

П

Рис. 7.2

ринципова схема позиціонера типу ПР–10, побудованого за принципом компенсації сил наведена на рис. 7.3.

Пневматичний сигнал від регулятора P_к = 0,02…0,1 Мпа надходить у глуху камеру В, утворену мембранами 3 і 4, зібраними в один блок. Площа мембрани 4 більша за площу мембрани 3, на жорсткий центр якої спирається хвостовик 2 подвійного конічного клапана 1. Останній змінює проходи двох отворів у камері А, створюючи два змінного дроселі: один на притоці повітря живлення в камеру А, а другий на виході повітря з камери А через камеру В в атмосферу. Камера А сполучається з мембранно–пружинним приводом виконавчого механізму. Пружина 5 і шток 6 складають пристрій від’ємного зворотного зв’язку.

Позиціонер працює таким чином. При незмінній величині пневматичного сигналу P_к , що надходить від регулятора, мембранний блок 3, 4 нерухомий і тиск в камері А не змінюється. При підвищенні тиску повітря від регулятора в камері В, мембранний блок позиціонера, внаслідок нерівності площ мембран 3 і 4, зміститься вниз і стисне пружину 5. Одночасно зміщується вниз і клапан 1, який збільшить приплив повітря в камеру А з лінії живлення і водночас зменшить вихід повітря в атмосферу. Зростання тиску в камері А порушить зрівноважений стан приводу і викличе рух його мембрани і штока РО вниз. Зв’язаний через кінематичний елемент К з РО шток 6 переміститься вгору, стискаючи пружину 5. Мембранний блок позиціонера і клапан 1 теж будуть переміщатися вверх до настання рівноваги між припливом повітря в камеру А і його виходом в аимосферу. З цього моменту рух мембранного блока позиціонера і клапана 1, а також зміна тиску в камері А припиняться. Мембранно-пружинний привід прийде до нового зрівноваженого стану.

При зниженні тиску повітря від регулятора позиціонер буде діяти в зворотному напрямку. Тиск повітря в лінії живлення позиціонера – 0,25 МПа.