Локальных автоматических систем регулирования

Всякий технологический процесс характеризуется определенными физическими величинами (параметрами). Для оптимального хода технологического процесса некоторые его параметры требуется поддерживать постоянными, а некоторые — изменять по определенному закону. При работе того или иного объекта на него поступают различные внеш­ние и внутренние возмущающие воздействия, нарушающие оптимальный ход технологического процесса объекта. Одн­ой из основных задач автоматического регулирования является поддержание оптимальных условий протекания технологического процесса.

При автоматическом регулировании решаются, как правило, задачи трех типов.

К первому типу задач относится поддержание на заданном уровне одного или нескольких технологических параметров. Автоматические системы регулирования, решающие задачи такого типа, называют системами стабилизации. Примерами систем стабилизации могут служить системы регулирования температуры и влажности воздуха в установках кондиционирования воздуха, давления и тем­пературы перегретого пара в котлоагрегатах, числа оборотов в паровых и газовых турбинах и др.

Ко второму типу задач относится поддержание соответствия между двумя зависимыми или одной зависимой и другими независимыми величинами. Системы, регулирующие соотношения, получили название следящих ав­томатических систем, например автоматические системы регулирования соотношения «топливо - воздух» в процессе сжигания топлива или соотношения «расход пара - расход воды» при питании котлов водой и др.

К третьему типу задач относится изменение регулируемой величины во времени по определенному за­кону. Системы, решающие этот тип задан, называют си­стемами программного регулирования. Характерным примером такого типа систем является система регулирования температуры при термической обработке металла.

В последние годы широко применяют экстремальные (поисковые) автоматические системы, обеспечивающие мак­симальный положительный эффект функционирования тех­нологического объекта при минимальных затратах сырья, энергии и т. п.

Совокупность технических средств, с помощью которых одну или несколько регулируемых величин без участия человека-оператора приводят в соответствие с их постоянными или изменяющимися по определенному закону заданными значениями путем выработки воздействия на регулируемые величины в результате сравнения их действительных значений с заданными, называют автоматической системой регулирования (АСР) или автоматической системой управления. Из определения следует, что в общем случае в состав простейшей АСР должны входить следующие элементы:

объект регулирования (ОР), характеризующийся регулируемой величиной х;

измерительное устройство (ИУ), измеряющее регулируемую величину и преобразующее ее в форму, удобную для дистанционной передачи;

задающее устройство (ЗУ), из которого поступает сигнал g(t), определяющий заданное значение или закон измене­ния регулируемой величины;

суммирующее устройство (СУ), в котором действительное значение регулируемой величины х сравнивается с предписанным ее значением g (t) и выявляется отклонение ε =g(t)-x;

регулирующее устройство (РУ), вырабатывающее при поступлении на его вход отклонения ε регулирующее воздействие, которое необходимо подать на объект регулирования, чтобы устранить имеющееся отклонение регулируемой величины х от предписанного значения g (t);

исполнительный механизм (ИМ). Регулирующее устройство в общем случае является сложным функциональным элементом, формирующим закон регулирования и обеспечивающим возможно быстрое восстановление предписанного значения регулируемой величины. При этом учитываются характер отклонения, его значение, скорость нараста­ния отклонения и т. п. Для увеличения быстродействия в РУ при формировании закона регулирования используют маломощные сигналы. Соответственно на выходе РУ регулирующее воздействие имеет небольшую мощность и, кроме того, выдается в форме, не пригодной в общем случае для непосредственного воздействия на объект регулирования. Для усиления регулирующего воздействия и преобразования его в форму, пригодную для воздействия на объект регулирования, применяют специальные исполнительные механизмы, являющиеся исполнительными выходными устройствами регулирующего элемента, формирующего закон регулирования:

регулирующий орган (РО). Исполнительные механизмы выпускаются промышленностью унифицированными. Из-за огромного разнообразия объектов регулирования в большинстве случаев исполнительный механизм не может непосредственно воздействовать на регулируемую величину. Поэтому объекты регулирования снабжают специальными регулирующими органами РО, через которые ИМ воздействует на регулируемую величину;

линии связи, через которые сигналы передаются от элемента к элементу в автоматической системе. В качестве линий связи для передачи электрических сигналов в автоматических системах управления технологическими процессами используют, как правило, электрические кабели и провода, а для передачи пневматических и гидравлических сигналов—медные, стальные и пластмассовые трубопроводы с внутренним диаметром 4—20 мм.

Рис. 2.1. Одноконтурная автоматическая система регулирования: