3. Аппаратура автоматического управления эа и пэс
3.1. Общие сведения и технические требования
Аппаратура автоматического управления (ААУ) - это совокупность приборов и устройств, обеспечивающих работу системы автоматического управления.
В состав ААУ входят: приемные реле и (или) датчики, промежуточные устройства и реле, исполнительные устройства и механизмы, регуляторы, регулирующие системы и функциональные устройства.
В зависимости от вида используемой энергии различают аппаратуру электрического, механического, пневматического, гидравлического действия и комбинированную.
ААУ должна отвечать как общим требованиям (малые вес и габаритные размеры, простота монтажа, надежность и удобство эксплуатации), так и специальным, вытекающим из условий эксплуатации ЭА и ПЭС. К числу последних следует отнести: высокую вибро- и ударостойкость, способность выдержать высокую и низкую температуры и повышенную влажность окружающего воздуха; большую долговечность (не менее моторесурса ПД); защищенность от пыли и воды, взрывобезопасность; способность работать устойчиво при значительных колебаниях напряжения питания (75…125 % от номинального в приборах электрического и электромеханического действия); стойкость электрической изоляции к влаге, морскому воздуху, солнечной радиации, масляным и топливным парам; возможность работы при наклонах в любую сторону от нормального положения до 45о с периодом колебания 5…17 с и до 15о – длительно.
Срок службы приборов и устройств автоматического управления, применяемых в схемах ПИЭЭ, должен составлять не менее 6 лет. При этом продолжительность работы без подрегулировки должна быть не менее 5000 ч или не менее 5000 циклов срабатывания, а вероятность безотказной работы – не менее 0,96 за 2000 ч работы.
В системах автоматизации современных ЭА и ПЭС применяют как контактные электрические реле, так и бесконтактные реле и функциональные устройства.
3.2. Приемные реле и датчики
Приемные реле – это приборы релейного действия, обеспечивающие на выходе подачу скачкообразного (дискретного) сигнального импульса при достижении контролируемой физической величиной на входе заданного уровня.
Приемные реле используются для контроля следующих неэлектрических физических величин: температуры (SK) охлаждающей жидкости, масла и воздуха; уровня (SL) охлаждающей жидкости, масла и топлива; давления (SP) масла и воздуха; частоты вращения (SR) вала двигателя.
Приемные реле характеризуются целым рядом параметров. Основными параметрами приемных реле являются: уставка срабатывания, диапазон уставок, параметр отпускания, коэффициент возврата, зона нечувствительности, основная погрешность срабатывания.
Уставка срабатывания xср – значение контролируемой физической величины, при котором происходит срабатывание реле. Уставка срабатывания может регулироваться органом настройки реле в некотором диапазоне.
Зона значений контролируемой физической величины, в пределах которой можно произвести настройку уставки, называется диапазоном уставок.
Параметром отпускания xoтп называют значение контролируемой физической величины, при котором происходит отпускание, т. е. возврат реле в исходное состояние.
Отношение параметра отпускания хотп к уставке срабатывания хср называется коэффициентом возврата:
КВ = хотп / хср.
Зона нечувствительности, или дифференциал реле Д – разность значений контролируемой физической величины, измеренных в момент срабатывания приемного реле (при изменении параметра в одном направлении) и в момент отпускания этого реле (при изменении параметра в обратном направлении):
Д = хср – хотп.
Основная погрешность срабатывания ∆х – наибольшая разность между действительной хср физической величиной (при срабатывании) и заданной уставкой хном контролируемой физической величины:
∆х = хср - хном.
Приемное реле в общем случае состоит из датчика, преобразователя, усилителя и исполнительного аппарата. Некоторые приемные реле не имеют промежуточных механизмов и усилителей.
Датчик воспринимает поступающую на его вход информацию о контролируемой физической величине своим чувствительным элементом и обеспечивает на выходе подачу непрерывного сигнала, являющегося функцией входного (рис. 6).
Рис. 6. Статическая характеристика приемного реле
Крутизна наклона статической характеристики S
S = ∆У/∆х
определяет чувствительность датчика. Датчики должны обеспечивать однозначную зависимость выходного сигнала от контролируемой величины (не должно быть гистерезиса), высокую чувствительность, стабильность характеристик во времени.
Преобразователь служит для преобразования изменений сигнала, получаемого от датчика, в изменение других величин, которые действуют на исполнительные элементы реле или усилителя.
Усилитель служит для усиления изменений сигнала, полученного от преобразователя, до такой степени, при которой исполнительный аппарат в состоянии их воспринять.
В качестве исполнительных аппаратов в большинстве случаев применяют электромагнитные реле.
В настоящее время в системах автоматизации передвижных ЭА и ЭС применяются механические (контактные) и электронные (бесконтактные) приемные реле.
Среди механических реле наибольшее применение нашли: реле комбинированные механические КРМ и КРД, реле уровня, сигнализаторы температуры серии ТМ, сигнализаторы аварийного давления масла серии ММ, центробежные реле.
Из числа комбинированных электронных реле наиболее распространенными являются комплекты реле: РК-10М, РК-11М, РК-12М, РК-1Д, РК-13Д.