Polohové regulátory a dvoupolohové řízení

U řídicích objektů, které nemají samonivelaci, nelze bez pomoci automatického regulátoru lokalizovat žádný rušivý efekt a nedosáhne se rovnovážného stavu.

Činnost automatického regulátoru je dána typem vztahu mezi odchylkami řízeného parametru a regulačním účinkem regulačního orgánu, ke kterému dochází v důsledku jeho pohybu. Tato závislost se nazývá dynamická charakteristika regulátoru nebo regulační zákon regulátoru... Podle typu této závislosti se regulátory dělí na polohové, statické nebo proporcionální, astatické a izodromické.

Regulátor v pozicionéru může mít dvě nebo více pevných poloh, z nichž každá odpovídá určitým hodnotám řízeného parametru.

Podle počtu poloh mohou být regulátory dvoupolohové, třípolohové a vícepolohové.

V praxi mají největší uplatnění dvoupolohové regulátory... Měly by být probrány podrobněji.

U dvoupolohového regulátoru, kdy se regulovaný parametr odchyluje od nastavené hodnoty (o hodnotu větší než je necitlivost regulátoru), zaujímá regulační orgán jednu z krajních poloh odpovídající maximálnímu nebo minimálnímu možnému průtoku regulační látky. . V konkrétním případě může být minimální hodnotou nulový přítok.

Pohyb regulačního tělesa z jedné koncové polohy do druhé s regulací zapnuto-vypnuto je obvykle prováděn vysokou rychlostí — teoreticky okamžitý v časovém okamžiku rovném nule.

Pro danou hodnotu řízeného parametru není dodržena rovnost mezi přítokem a odtokem. To se může stát pouze při maximálním nebo minimálním zatížení. Při dvoupolohovém řízení je tedy soustava obvykle v nerovnovážném stavu. V důsledku toho řízený parametr nepřetržitě osciluje v obou směrech od nastavené hodnoty.

Amplituda těchto oscilací při absenci zpoždění, jak lze snadno předpokládat, bude určitou necitlivostí regulátoru... Zóna možných oscilací řízeného parametru závisí na mrtvé zóně regulátoru a je určena za předpokladu, že není žádné zpoždění.

Pásmo necitlivosti regulátoru je rozsah změny řízeného parametru potřebného k zahájení pohybu regulátoru v dopředném a zpětném směru. Pokud tedy například pokojový regulátor teploty nastavený na udržování 20 °C začne zavírat regulátor při přívodu teplé vody do ohřívače, když vnitřní teplota vzduchu stoupne na 21 °C, a otevře jej při teplotě 19 °C. , pak je mrtvá zóna tohoto regulátoru rovna 2°.

Přesnost udržování nastavených parametrů při zapnutí-vypnutí je poměrně vysoká.

Pokud je přesnost regulace dostatečně vysoká, pak se zdá, že on-off regulátory mohou být použity ve všech zařízeních. Použitelnost on-off regulace je ve většině případů dána nikoli dosahovanou přesností regulace, ale povolenou frekvencí spínání. Je třeba mít na paměti, že časté spínání vede k rychlému opotřebení částí (velmi často kontaktů) regulátoru, a tím ke snížení spolehlivosti jeho provozu.

Přítomnost zpoždění zhoršuje proces regulace, protože zvyšuje amplitudu kolísání parametrů, ale na druhou stranu zpoždění snižuje frekvenci spínání a tím rozšiřuje rozsah regulace zapnuto-vypnuto.

Schematický diagram elektrického dvoupolohového regulátoru teploty v sušicí peci je na Obr. 1.

Rýže. 1. Schéma elektrického dvoupolohového termostatu v sušicí skříni: 1 — bimetalové čidlo; 2 — topný elektrický článek

Tento regulátor se skládá ze snímače 1 a elektrického topného tělesa 2. Snímač se skládá ze dvou bimetalové kontaktní desky, které vlivem teploty mohou vzájemným přiblížením uzavřít nebo naopak otevřít elektrický obvod.

Obvykle je v sušicí skříni udržována teplota 105 ° C. Poté po dosažení nastavené teploty je nutné sepnout kontakty a manipulovat s částí topného tělesa.Požadovanou hodnotu Qpr po manévrování s ohřívačem lze zvolit tak, aby plně kompenzovala tepelné ztráty ze sušárny Qst.

Dá se ale nastavit i tak, že při dosažení nastavené teploty se topidlo úplně vypne. V první variantě je možné dosáhnout toho, že Qpr = Qst, pak regulátor nebude spínat.

Na Obr. 2 znázorňuje charakteristiku procesu dvoupolohového řízení. Tento obrázek ukazuje změny řízeného parametru v průběhu času po jediné náhlé změně zatížení objektu Qpr nebo Qst. Je zde také znázorněn pohyb regulačního tělesa v čase.

Rýže. 2. Charakteristika dvoupolohového regulačního procesu

Je třeba si uvědomit, že u dvoupolohové regulace změna zatížení způsobí změnu průměrné hodnoty regulované hodnoty, tzn. vyznačující se určitými nesrovnalostmi. Odchylku od průměrné hodnoty kontrolovaného parametru lze vypočítat vzorcem

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 – Qct),

kde ΔPcm — maximální posunutí řízeného parametru od průměrné nastavené hodnoty; ΔTzap — doba zpoždění přenosu; W je kapacitní faktor objektu.

V normálních případech je Qpr = Qct a ΔTzap — hodnota je nevýznamná. Posun proto nemůže být příliš významný a nepřesahuje mrtvou zónu regulátoru.

Oblasti použití regulátorů zapnutí a vypnutí

Dvoupolohový regulátor lze použít v případě, že se stupeň samonivelace ovládaného objektu blíží jednotě a citlivost objektu na rušení nepřesáhne 0,0005 1/s, pokud k tomu nenutí jiné důvody. opustit tento ovladač. Mezi tyto důvody patří:

1. Časté, méně než 4 – 5 minut, zapínání a vypínání regulátoru, které se obvykle provádí v lokalitách s nízkými kapacitními faktory as častými změnami zatížení lokality.

Je třeba mít na paměti, že přípustná frekvence spínání je dána technickou vyspělostí regulátorů na této úrovni. Tyto hodnoty jsou stanoveny praxí automatického řídicího systému. Snad se v budoucnu podaří zpřesnit, hlavně směrem dolů. Navíc je třeba si uvědomit, že je možné určit přípustnou četnost spínání nastavením požadované životnosti regulátoru při znalosti minimálního normovaného počtu operací (cyklů) jednoho z regulačních prvků.

2. Nepřípustnost zastavení dodávky nosiče tepla např. do ohřívačů vzduchu přívodní ventilační jednotky nebo do ohřívačů vzduchu prvního ohřevu klimatizační jednotky. Je třeba si uvědomit, že pokud během zimního období dojde k úplnému nebo dokonce částečnému zastavení přívodu chladicí kapaliny do topidel, pak při chodu ventilátoru, který nasává studený vzduch vysokou rychlostí, může velmi rychle zamrznout.

3.Nepřípustnost velkých odchylek neregulovaných parametrů prostředí Zde se rozumí, že v řadě případů je jeden z parametrů vzduchu regulován, zatímco druhý regulován není, ale musí být v určitých mezích.

Udržování určité teploty můžete nazvat například v obchodech textilního průmyslu. Zde je úkolem regulovat takovou teplotu, při které budou udržovány podmínky pro udržení relativní vlhkosti v určitých mezích. Pokud se však teplota udržuje ve stanovených mezích, kolísání relativní vlhkosti přesahuje povolenou zónu.

Poslední okolnost lze vysvětlit tím, že kapacitní koeficienty řízeného objektu ve vztahu k teplotě jsou relativně vyšší než stejné koeficienty ve vztahu k relativní vlhkosti. V praxi je velmi často nutné v takových dílnách upustit od regulace teploty on-off.

4. Nepřípustnost prudké a výrazné odchylky parametrů regulačního prostředí při dodržení požadavků na kolísání regulovaných parametrů.

Například teplota přiváděného vzduchu při zapínání a vypínání topného výkonu ohřívače vzduchu přiváděné komory může mít tak výrazné odchylky, že na pracovišti vyvolávají nepříjemné pocity foukání. Kolísání vnitřní teploty obecně nepřekročí stanovené limity.

Tuto okolnost lze také vysvětlit rozdílnými hodnotami kapacitních koeficientů ohřívače vzduchu jako předmětu řízení teploty přiváděného vzduchu a výrobní místnosti jako předmětu řízení vnitřní teploty.

Pokud tedy existuje vhodná vlastnost objektu a není důvod opouštět ovladač on-off, měli byste se vždy snažit nainstalovat druhý. Tento typ regulátoru se ukazuje jako nejjednodušší a nejlevnější, nejspolehlivější v provozu a nevyžaduje kvalifikovanou údržbu. Tyto regulátory navíc zajišťují stabilní kvalitu regulace.

Důležitým faktem je, že ovládání dvoupolohového regulátoru vyžaduje velmi často minimální spotřebu energie, protože se používá pouze v okamžicích zavírání nebo otevírání.

Velmi často se používají dvoupolohové regulátory pro automatickou regulaci teploty v elektrických troubách.