В.А. Старовойтов Определение динамических (переходных) характеристик пневматического пропорционально-интегрального регулятора

10

его установке на отметку шкалы ∞) Ти принимает максимальное значение, равное 100 мин. При этом воздействие И-составляющей сводится к минимуму и регулятор осуществляет ПИ-закон регулирования. По мере открытия дросселя время Ти уменьшается, а воздействие И-составляющей усиливается. При полностью открытом дросселе Ти = 0,05 мин.

Схемные решения, представленные на рис. 1, реализованы в виде конструктивного блока, в котором и размещены рассмотренные выше элементы (рис. 5).

Рис. 5. Общий вид пневматического пропорциональноинтегрального устройства (регулятора) ПР3.31-1М (вид сбоку): 1– штекерный разъем; 2 – гибкая трубка; 3 – орган настройки времени интегрирования; 4 – орган настройки предела пропорциональности в диапазоне 100-3000 %; 5 – орган настройки предела пропорциональности в диапазоне 2-100 %; 6 – рама; 7 – плата из оргстекла с воздушными каналами; 8 – винт крепежный; 9 – кожух; 10 – основание

11

Все элементы монтируются на плате 7 из органического стекла с помощью винтов и соединительных ножек. Связь между элементами осуществляется через каналы в них и плате.

К штекерному разъему 1 элементы подключаются гибкими трубками 2, причем на плате возле трубок и на соответствующих им штуцерах стоят одинаковые цифры. Плата 7 крепится на раме 6, которая монтируется на основании 10. Кожух 9, выполненный из полистирола, фиксируется двумя винтами 8.

5. ОПИСАНИЕ СТЕНДА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Схема стенда, предназначенного для исследования динамических характеристик ПИ-регулятора ПР3.31, приведена на рис. 6, а его внешний вид с взаимным расположением технических средств – на рис. 7. Следует отметить, что цифровые обозначения приборов стенда на указанных выше рисунках идентичны, кроме сетевого выключателя 11. Последний предназначен для подачи электропитания на электропривод диаграммной ленты пневматического записывающего прибора ПВ4.2Э 10.

Питание стенда сжатым воздухом производится от общей лабораторной станции подготовки воздуха через общую магистраль при давлении около 0,3 МПа.

Фильтром-редуктором 1 по показаниям манометра 3 устанавливают давление питания сжатым воздухом для ПИ-регулятора 9 и вторичного прибора 10. Редукторы 2 и 5 служат для установки по манометрам 7 и 6 заданного Рзд и текущего Рвх значений давления воздуха. Текущие значения выходного давления сжатого воздуха (выходной сигнал) регулятора Рвых регистрируются вторичным прибором 10.

Для снятия динамической (переходной) характеристики на регулятор 9 подают ступенчатое возмущение (скачок давления). Формирование ступенчатого возмущения на входе в регулятор производится с помощью редуктора 5 и пневматического тумблера 4, между которыми установлена промежуточная емкость (на рисунке не показана). Перед подачей возмущения пневмотумблер 4 открывают и по манометрам 7 и 8 устанавливают заданное и текущее значения регулируемого параметра, равные 0,5 кгс/см2, затем пневмотумблер 4 перекрывают и, произ-

12

водя отсчет по манометру 6, поднимают редуктором давление в линии перед пневмотумблером до 0,6 кгс/см2. После этого, открыв пневмотумблер 4, подают скачкообразное возмущающее воздействие на регулятор.

Текущие значения входного и выходного давлений сжатого воздуха регулятора ПР3.31 регистрируются вторичным прибором ПВ4.2Э (10).

Расчетные значения кривых разгона регулятора находят по уравнению

Р

= k(Р

−Р

)+

1 t

(Р

−Р

)dt +Р

,

(7)

вых

вх

зд

ТИ 0∫

вх

зд

вых.о

которое при ступенчатом входном воздействии записывается как

		1
				(8)
	Рвых = k +	ТИ	t ∆Рвх +Рвых.о.

Здесь Рвых.о– значение выходной величины регулятора в момент нанесения возмущения.

Рис. 6. Пневматическая схема для исследования переходных характеристик ПИ-регулятора ПР3.31

13

Рис. 7. Внешний вид стенда

Исследования для пределов пропорциональности δ=40, 100, 250 и 1000 % для двух-трех произвольно выбранных значений времени изодрома Ти. Коэффициент передачи находят из соотношения

k =	1	100.	(9)
	δ
Вычисленные данные заносят в таблицу и по ним строят кривые			раз-
гона.

Результаты исследования динамических свойств регулятора ПР3.31

		Расчетные данные				Экспериментальные
							данные
δ, %	kр		Ти,р,	t, мин	Рвых,	kэ		Ти,э, мин
			мин		кН/м2(кгс/см2)
40
100
250
1000

По кривым, записанным вторичным прибором ПВ4.2Э, для тех же значений δ и Ти определяют экспериментальные значения коэффициентов передачи kэ и времени изодрома Ти,э. Полученные данные также заносят в таблицу. Значения коэффициентов передачи и времени

14

изодрома, найденные расчетным путем и экспериментально, сопоставляют между собой.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с принципом действия и устройством регулятора ПР3.31, а также со схемой установки, предназначенной для снятия переходных характеристик регулятора.

2.По уравнению (8) рассчитать значения ряда точек кривых разгона регулятора для пределов пропорциональности, указанных в методике проведения работы, и двух–трех значений времени изодрома. Полученные данные занести в таблицу и построить по ним кривые разгона.

3.Установить редуктором 1 по показаниям манометра 3 давление сжатого воздуха питания, равное 137 кН/м2 (1,4 кгс/см2)

4.Настроить регулятор на одно из заданных значений пределов

пропорциональности δ и времени изодрома Ти.

5.Установить соответствующими редукторами, наблюдая за по-

казаниями образцовых манометров, давления сжатого воздуха, пропорциональные текущему и заданному значениям и равные 49 кН/м2

(0,5 кгс/см2).

6.Увеличить давление в линии Рвх, открыв пневмотумблер, подать скачкообразное возмущающее воздействие на регулятор.

7.Определить по экспериментальной кривой разгона, записанной на диаграммной ленте вторичного прибора, коэффициент передачи и время изодрома. Полученные данные также занести в таблицу.

8.Повторить работу по пп. 4-7 для других значений k и Ти.

9.Сопоставить между собой расчетные и экспериментальные значения настроечных параметров регулятора и выявить причины их несовпадения.

10.Составить отчет о проведенной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Напишите в виде дифференциального уравнения ПИ-закон регулирования.

2. Как происходит отключение регулятора от исполнительного механизма?

15

3.Как формируются пропорциональная и интегральная составляющие в регуляторе ПР3.31?

4.Каковы достоинства и недостатки ПИ-регулятора?

5.Найдите на принципиальной схеме ПИ-регулятора органы установки параметров настройки регулятора.

6.Выделите на переходной характеристике ПИ-регулятора пропорциональную и интегральную составляющие.

7.Можно ли с помощью ПИ-регулятора реализовать пропорциональный закон регулирования?

8.Какого вида сигнал формируется на выходе из ПИ-регулятора и куда он должен подаваться в действующей АСР?

9.Что представляет из себя элементная база УСЭППА?

10.Что такое время изодрома?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шарков А.А. Автоматическое регулирование и регуляторы / А.А. Шарков, Г.М. Притыко, Б.В. Палюх. – М.: Химия, 1990. – 288с.

2. Лапшенков Г.И. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Технические средства и лабораторные работы / Г.И. Лапшенков, Л.М. Полоцкий. – М.: Химия, 1988. – 288с.

16

Составители ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ СТАРОВОЙТОВ

НАДЕЖДА МИХАЙЛОВНА ШАУЛЕВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ (ПЕРЕХОДНЫХ) ХАРАКТЕРИСТИК ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНОГО (ПИ) РЕГУЛЯТОРА

Методические указания к проведению лабораторной работы по дисциплинам "Управление техническими системами"

и "Технические средства автоматизации"

для студентов специальностей 170500, 250100, 250400, 250600

Редактор А.В. Дюмина

Подписано в печать 10.03.03. Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 50 экз. Заказ ГУ КузГТУ, 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.