* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

581 Р Е Г У Л И Р О В А Н И Е АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ 582 мента р е г у л я т о р а на п о в ы ш е н и е в е л и ч и н ы р е г у л и р у е ­ мого п а р а м е т р а п р и в о з р а с т а н и и н а г р у з к и в требуе­ мом с о о т н о ш е н и и ( в е д у щ и м а р г у м е н т о м с л у ж и т на­ грузка объекта). Если возмущение v скачком прило­ жено к входу регулятора при астатичности объекта и (или) р е г у л я т о р а , статич. о ш и б к а регулирования р а в н а н у л ю , и САР а с т а т и ч н а о т н о с и т е л ь н о п е р е н а ­ с т р о й к и р е г у л я т о р а . Е с л и о б ъ е к т и р е г у л я т о р стати­ ч е с к и е , то и м е е т с я статич. о ш и б к а р е г у л и р о в а н и я 0 и САР с т а т и ч н а о т н о с и т е л ь н о п е р е н а с т р о й к и . Поведение системы, состоящей из статич. объекта и статич. регулятора, при перенастройке последнего описывается след. о б р а з о м . Д о п у с т и м , что имеется статич. р е г у л я т о р темп-ры (с п о л о ж и т е л ь н ы м с т а т и з м о м ) , в к-ром м а н о м е т р и ч . в о с п р и н и ­ м а ю щ и й э л е м е н т у п р а в л я е т мембранным к л а п а н о м (с п р о т и в о ­ действующей пружиной), регулирующим подачу греющего пара в статич. объект. Система была в равновесии, к л а п а н за­ крывал п о л о в и н у п р о х о д а , настройка и действительная темп-ра с о с т а в л я л и 7 0 ° . Е с л и п е р е н а с т р о и т ь с к а ч к о м р е г у л я т о р на 9С° у в е л и ч е н и е м н а ч а л ь н о г о н а т я ж е н и я п р о т и в о д е й с т в у ю щ е й п р у ж и н ы диафрагмы регулирующего клапана, сохраняя на­ г р у з к у о б ъ е к т а п р е ж н е й , то п о с л е п е р е н а с т р о й к и п р у ж и н ы диафрагма прогнется и п р о х о д для пара увеличится, темп-ра в объекте начнет повышаться, давление на диафрагму начнет возрастать, и она б у д е т возвращаться к и с х о д н о м у п о л о ж е н и ю , постепенно у м е н ь ш а я п р о х о д д л я п а р а . Однако этот процесс з а к о н ч и т с я р а н ь ш е , чем темп-ра в объекте достигнет 90°, т. к. благодаря положительному статизму объекта, с повышением е г о т е м п - р ы он б у д е т п р и п р е ж н е й н а г р у з к е т р е б о в а т ь б о л ь ш е п а р а д л я с т а б и л и з а ц и и темп-ры (из-за у м е н ь ш е н и я перепада темп-р). Когда клапан достигнет исходного положения (проход о т к р ы т н а 50%; д а в л е н и я н а д и а ф р а г м у от в о с п р и н и м а ю щ е г о элемента и пружины настройки уравновешены), поступление пара в объект б у д е т недостаточно д л я с о з д а н и я темп-ры 90°. Н а этом процесс устранения возмущения, приложенного к входу регулятора, закончится. г р е ю щ и й п а р , о х л а ж д а ю щ а я в о д а , р е а г и р у ю щ и й ма­ т е р и а л и др.) д о л ж е н п р о й т и н е к - р ы й п у т ь ( р а с с т о я ­ ние м е ж д у р е г у л и р у ю щ и м о р г а н о м и объектом). Т р е ­ буемое д л я этого в р е м я равно о т н о ш е н и ю п у т и к сред­ ней с к о р о с т и а г е н т а , п р о п о р ц и о н а л ь н о й его расходу. П о э т о м у т р а н с п о р т н о е з а п а з д ы в а н и е обычно з а в и с и т от н а г р у з к и о б ъ е к т а . Д л я о ц е н к и з а п а з д ы в а н и я п р о ц е с с а обычно пользу­ ю т с я б е з р а з м е р н ы м отношением п о с т о я н н о й времени п р о ц е с с а к в р е м е н и з а п а з д ы в а н и я : T]? = TJx. Анало­ гично д л я системы р е г у л и р о в а н и я х а р а к т е р н о отно­ шение времени регулирования к времени запазды­ в а н и я : т|? = f p / T . Е с л и "ф ^г 30 и "ф ^* 30, то в обычных с л у ч а я х м о ж ­ но п р е н е б р е ч ь в л и я н и е м з а п а з д ы в а н и я на п р о ц е с с регулирования. Запаздывание понижает устойчивость САР и уд­ линяет переходные процессы регулирования. Д л я с н и ж е н и я з а п а з д ы в а н и й п р и х о д и т с я часто п р и м е н я т ь р е г у л я т о р ы с более с л о ж н ы м з а к о н о м р е г у л и р о в а н и я , усложнять схему регулирования и увеличивать ко­ личество у с т а н а в л и в а е м ы х р е г у л я т о р о в . N с п с Во многих случаях применяют каскадные схемы регулиро­ в а н и я ( р и с . 7 , а ) . О т к л о н е н и е (pj р е г у л и р у е м о г о п а р а м е т р а п р о ­ цесса Р П воздействует через первый воспринимающий элемент Зд1 РП но — Зд» Зд II 2 г 7k -J ВЫ Bell РО PI З а п а з д ы в а н и я при р е г у л и р о в а ­ н и и . В о з д е й с т в и е на в х о д е звена не м о ж е т достичь выхода звена без з а т р а т ы в р е м е н и , т. е. и з м е н е н и е вы­ ходной к о о р д и н а т ы отстает от и з м е н е н и я входной. В с л е д с т в и е этого п р и и з м е н е н и я х входной к о о р д и н а т ы в ы х о д н а я в к а ж д ы й момент в р е м е н и м о ж е т о т л и ч а т ь с я от своего з н а ч е н и я , о п р е д е л я е м о г о статич. х а р а к т е р и ­ с т и к о й : ф = ф (и.). Это о т к л о н е н и е в ы х о д н о й к о о р ­ д и н а т ы от своего с т а т и ч . з н а ч е н и я н а з . динамич. ошиб­ к о й . П о с л е д н я я в общем с л у ч а е з а в и с и т от х а р а к т е р а и з м е н е н и я в х о д н о й к о о р д и н а т ы . С течением в р е м е н и эта о ш и б к а м о ж е т у м е н ь ш а т ь с я , с т р е м и т ь с я к н у л ю , возрастать либо оставаться постоянной. Различают: время запаздывания процесса, время запаздывания р е г у л я т о р а и т р а н с п о р т н о е (передаточное) з а п а з д ы ­ вание. Время запаздывания процесса характеризуется про­ межутком времени между образованием возмущения и н а ч а л о м с о о т в е т с т в у ю щ е г о ему и з м е н е н и я р е г у л и р у е ­ мого п а р а м е т р а в месте у с т а н о в к и ч у в с т в и т е л ь н о г о о р г а н а р е г у л я т о р а . Это з а п а з д ы в а н и е з а в и с и т от внут­ р е н н и х свойств р е г у л и р у е м о г о о б ъ е к т а , в основном от ч и с л а и в е л и ч и н ы емкостей и с о п р о т и в л е н и й м е ж д у ними. Время запаздывания регулятора определяется дли­ т е л ь н о с т ь ю м е ж д у моментами н а ч а л а и з м е н е н и я р е ­ гулируемого параметра и срабатывания регулирую­ щ е г о о р г а н а системы. Это з а п а з д ы в а н и е о п р е д е л я е т с я с в о й с т в а м и р е г у л я т о р а : с о п р о т и в л е н и е м его элемен­ тов п е р е м е щ е н и ю , их и н е р ц и о н н о с т ь ю , временем р а з ­ бега и выбега о т д е л ь н ы х м е х а н и з м о в , с к о р о с т ь ю пе­ ремещения отдельных звеньев, величиной зазоров и т. д. В о б ы ч н ы х с л у ч а я х в р е м я з а п а з д ы в а н и я п р о ­ ц е с с а во много р а з б о л ь ш е времени з а п а з д ы в а н и я ре­ гулятора; поэтому время запаздывания регулятора часто в р а с ч е т н е в в о д и т с я . Транспортное запаздывание равно промежутку в р е м е н и м е ж д у м о м е н т а м и н а ч а л а с р а б а т ы в а н и я регу­ лирующего органа и действительного начала изме­ н е н и я р е г у л и р у е м о г о п а р а м е т р а о б ъ е к т а . Это з а п а з д ы ­ в а н и е с в я з а н о с тем, что р е г у л и р у ю щ и й а г е н т ( н а п р . , 0 ?^ U if РН Р и с . 7. С х е м а к а с к а д н о г о а в т о м а т и ч е с к о г о р е г у л и р о в а н и я ! 1 — нагреватели, 2 — автотрансформатор. ВсГ и п е р в ы й р е г у л я т о р P j н а з а д а ю щ и й э л е м е н т З д I I в т о р о г о регулятора Р Н , управляющего единственным в системе регу­ лирующим органом РО. В о второй регулятор посредством второго воспринимающего элемента B e l l вводится информа­ ц и я об о т к л о н е н и и (pjj в с п о м о г а т е л ь н о г о п а р а м е т р а , и м е ю щ е г о существенно меньшее запаздывание относительно возмущающих и управляющих воздействий (по сравнению с регулируемым параметром). Благодаря этому после образования возмущении в первую очередь срабатывает второй р е г у л я т о р , устраняющий отклонение ф^; если все ж е п о я в и т с я затем отклонение ф | , то п е р в ы й р е г у л я т о р н а ч н е т к о р р е к т и р о в а т ь н а с т р о й к у в т о ­ р о г о в н у ж н о м н а п р а в л е н и и . Н а п р . , в с х е м е ( р и с . 7, б ) а в т о м а ­ т и ч . р е г у л и р о в а н и я т е м п - р ы (q)j) п р е с с ф о р м ы д л я п л а с т м а с с п р о м е ж у т о ч н ы м р е г у л и р у е м ы м п а р а м е т р о м (Ф^) с л у ж и т т о к в. ц е п и н а г р е в а т е л я 1. В о с п р и н и м а ­ ющими элементами являются со­ ответственно термопара и транс­ форматор тока, единственным регулирующим органом — авто­ т р а н с ф о р м а т о р 2, и с т о ч н и к о м в о з ­ мущений — колебания напряже­ ния внешней электрич. цепи. В нек-рых случаях оказывает­ ся более целесообразным исполь­ Р и с . 8. Схема автомати­ з о в а т ь н е и н ф о р м а ц и ю об о т к л о ­ ческого регулирования с нении вспомогательного парамет­ дополнительным сигналом; ра фJJ, а сигнал, пропорциональ. Д ф — дифференцирующее ныи скорости его отклонения (т.е. звено; остальные обозна­ чения см. рис. 7 и текст производную ) . Этот д о п о л ­ к нему. 1 J нительный сигнал вводится в основной регулятор, и схема при этом упрощается (исклю­ ч а е т с я в т о р о й р е г у л я т о р , р и с . 8). В этом случае един­ ственный регулятор Р реагирует вначале на скорость отклоd«p н е н и я п р о м е ж у т о ч н о г о п а р а м е т р а — — и о д н о в р е м е н н о с ее снижением воспринимает и отклонение р е г у л и р у е м о г о пара­ метра ф|. Н а рис. 9 представлена еще одна распространенная в химич. пром-сти схема борьбы с запаздыванием ( с х е м а с обводной л и ­ нией, или байпасом) д л я случая автоматич. регулирования темп-ры жидкости (или газа). В теплообменнике 1 жидкость н е n 1 19*