Regulatori položaja i upravljanje s dva položaja
U regulacijskim objektima koji nemaju samoniveliranje bilo kakav učinak smetnje ne može se lokalizirati bez pomoći automatskog regulatora i neće se postići ravnotežno stanje.
Rad automatskog regulatora određen je vrstom odnosa između odstupanja kontroliranog parametra i regulacijskog učinka regulacijskog tijela, koje nastaje kao posljedica njegova kretanja. Ta se ovisnost naziva dinamička karakteristika regulatora ili regulacijski zakon regulatora... Prema vrsti te ovisnosti regulatori se dijele na položajne, statičke ili proporcionalne, astatičke i izodromne.
Regulator u pozicioneru može imati dva ili više fiksnih položaja, od kojih svaki odgovara određenim vrijednostima kontroliranog parametra.
Prema broju pozicija regulatori mogu biti dvopoložajni, tropoložajni i višepozicijski.
U praksi najveću primjenu imaju dvopoložajni regulatori... O njima bi trebalo detaljnije govoriti.
U dvopoložajnom regulatoru, kada kontrolirani parametar odstupa od zadane vrijednosti (za iznos veći od neosjetljivosti regulatora), regulacijsko tijelo zauzima jedan od krajnjih položaja koji odgovara maksimalnom ili minimalnom mogućem protoku regulacijske tvari. . U određenom slučaju, minimalna vrijednost može biti nula dotoka.
Kretanje regulacijskog tijela iz jednog krajnjeg položaja u drugi s on-off regulacijom obično se provodi velikom brzinom - teoretski trenutnom u vremenskom trenutku jednakom nuli.
Za zadanu vrijednost kontroliranog parametra ne poštuje se jednakost između dotoka i odljeva. To se može dogoditi samo pri maksimalnim ili minimalnim opterećenjima. Stoga je kod dvopoložajnog upravljanja sustav obično u neravnotežnom stanju. Kao rezultat toga, kontrolirani parametar kontinuirano oscilira u oba smjera od postavljene vrijednosti.
Amplituda tih oscilacija u nedostatku kašnjenja, kao što je lako pretpostaviti, bit će određena neosjetljivost regulatora... Zona mogućih oscilacija kontroliranog parametra ovisi o mrtvoj zoni regulatora i određuje se pod pretpostavkom da postoji nema kašnjenja.
Mrtvi pojas regulatora je raspon promjene kontroliranog parametra potrebnog za pokretanje gibanja regulatora u smjeru naprijed i nazad. Tako, na primjer, ako regulator sobne temperature, postavljen da održava 20 ° C, počne zatvarati regulator pri dovodu tople vode u grijač, kada unutarnja temperatura zraka poraste na 21 °, a otvara ga na temperaturi od 19 ° , tada je mrtva zona ovog regulatora jednaka 2 °.
Točnost održavanja zadanih parametara s on-off je relativno visoka.
Ako je točnost upravljanja dovoljno visoka, onda se čini da se on-off regulatori mogu koristiti u svim objektima. Primjenjivost on-off regulacije u većini slučajeva nije određena postignutom preciznošću regulacije, već dopuštenom frekvencijom uključivanja. Treba imati na umu da često prebacivanje dovodi do brzog trošenja dijelova (vrlo često kontakata) regulatora i, prema tome, do smanjenja pouzdanosti njegovog rada.
Prisutnost kašnjenja pogoršava proces regulacije, jer povećava amplitudu fluktuacija parametara, ali s druge strane, kašnjenje smanjuje frekvenciju uključivanja i time proširuje opseg on-off regulacije.
Shematski dijagram električnog regulatora temperature s dva položaja u sušionici prikazan je na sl. 1.
Riža. 1. Shematski dijagram električnog dvopoložajnog termostata u sušionici: 1 — bimetalni senzor; 2 — grijaći električni element
Ovaj regulator se sastoji od senzora 1 i električnog grijaćeg elementa 2. Senzor se sastoji od dva bimetalne kontaktne ploče, koji pod utjecajem temperature mogu, približavajući se jedni drugima, zatvoriti ili, naprotiv, otvoriti električni krug.
Obično se u komori za sušenje održava temperatura od 105 ° C. Zatim, kada se postigne zadana temperatura, kontakti se moraju zatvoriti i manipulirati dijelom grijača.Potrebna vrijednost Qpr nakon manevriranja grijačem može se odabrati tako da u potpunosti kompenzira gubitke topline iz sušare Qst.
No, može se podesiti i na način da se grijač potpuno isključi kada se postigne zadana temperatura. U prvoj varijanti moguće je postići da je Qpr = Qst, tada se regulator neće prebacivati.
Na sl. Slika 2 prikazuje karakteristiku procesa upravljanja s dva položaja. Ova slika prikazuje promjene u kontroliranom parametru tijekom vremena nakon jedne nagle promjene opterećenja objekta Qpr ili Qst. Ovdje je također prikazano kretanje regulacijskog tijela kroz vrijeme.
Riža. 2. Karakteristike procesa dvopozicijskog upravljanja
Treba napomenuti da kod regulacije s dva položaja promjena opterećenja uzrokuje promjenu prosječne vrijednosti kontrolirane vrijednosti, tj. karakteriziraju određene nepravilnosti. Odstupanje od prosječne vrijednosti kontroliranog parametra može se izračunati formulom
ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),
gdje je ΔPcm — najveći pomak kontroliranog parametra od prosječne postavljene vrijednosti; ΔTzap — vrijeme kašnjenja prijenosa; W je faktor kapaciteta objekta.
U normalnim slučajevima, Qpr = Qct i ΔTzap — vrijednost je beznačajna. Stoga pomak ne može biti vrlo značajan i ne prelazi mrtvu zonu regulatora.
Područja primjene on i off regulatora
Regulator s dva položaja može se koristiti u slučaju da je stupanj samoniveliranja kontroliranog objekta blizu jedinice, a osjetljivost objekta na smetnje ne prelazi 0,0005 1 / s, ako nema drugih razloga koji vas prisiljavaju da napusti ovaj kontroler. Ti razlozi uključuju:
1. Često, manje od 4 — 5 minuta, uključivanje i isključivanje regulatora, što se obično radi na mjestima s niskim faktorima kapaciteta i čestim promjenama opterećenja mjesta.
Treba imati na umu da je dopuštena frekvencija preklapanja određena tehničkom sofisticiranošću regulatora na ovoj razini. Ove brojke utvrđene su praksom sustava automatskog upravljanja. Možda se u budućnosti mogu poboljšati, uglavnom prema dolje. Osim toga, treba imati na umu da je moguće odrediti dopuštenu frekvenciju preklapanja postavljanjem potrebnog vijeka trajanja regulatora, uz poznavanje minimalnog normiranog broja operacija (ciklusa) jednog od regulacijskih elemenata.
2. Nedopustivost zaustavljanja opskrbe nosačem topline, na primjer grijačima zraka dovodne ventilacijske jedinice ili grijačima zraka prvog grijanja klimatizacijske jedinice. Treba imati na umu da ako je tijekom zimske sezone dovod rashladne tekućine u grijače potpuno ili čak djelomično zaustavljen, tada kada ventilator radi, koji usisava hladan zrak velikom brzinom, može se vrlo brzo smrznuti.
3.Nedopustivost velikih odstupanja nereguliranih parametara okoliša Ovdje se misli da je u nizu slučajeva jedan od parametara zraka reguliran, a drugi nije reguliran, ali mora biti u određenim granicama.
Na primjer, možete nazvati održavanje određene temperature u trgovinama tekstilne industrije. Ovdje je zadatak regulirati takvu temperaturu pri kojoj će se održati uvjeti za održavanje relativne vlažnosti u određenim granicama. Međutim, ako se temperatura održava unutar navedenih granica, fluktuacije relativne vlažnosti prelaze dopuštenu zonu.
Posljednja se okolnost može objasniti činjenicom da su koeficijenti kapaciteta kontroliranog objekta u odnosu na temperaturu relativno veći od istih koeficijenata u odnosu na relativnu vlažnost. Vrlo često u praksi je potrebno napustiti kontrolu temperature uključeno-isključeno u takvim radionicama.
4. Nedopustivost oštrog i značajnog odstupanja parametara kontrolne okoline u skladu sa zahtjevima za fluktuacije kontroliranih parametara.
Na primjer, temperatura dovodnog zraka tijekom uključivanja-isključivanja podešavanja kapaciteta grijanja grijača zraka dovodne komore može imati tako značajna odstupanja da uzrokuju neugodne osjećaje puhanja na radnom mjestu. Općenito, fluktuacije unutarnje temperature neće premašiti utvrđene granice.
Ova se okolnost također može objasniti različitim vrijednostima koeficijenata kapaciteta grijača zraka kao objekta regulacije temperature dovodnog zraka i proizvodne prostorije kao objekta regulacije unutarnje temperature.
Stoga, ako postoji odgovarajuća značajka objekta i nema razloga za odustajanje od on-off regulatora, uvijek biste trebali težiti instaliranju potonjeg. Ovaj tip regulatora ispada da je najjednostavniji i najjeftiniji, najpouzdaniji u radu i ne zahtijeva kvalificirano održavanje. Osim toga, takvi regulatori osiguravaju stabilnu kvalitetu regulacije.
Važna činjenica je da aktiviranje dvopoložajnog regulatora vrlo često zahtijeva minimalnu potrošnju energije, budući da se ona koristi samo u trenucima zatvaranja ili otvaranja.
Vrlo često se koriste regulatori s dva položaja za automatsku regulaciju temperature u električnim pećnicama.