Основные разновидности управляющих устройств, применяемых в системах управления ХТП

Классификацию управляющих устройств (регуляторов) выполняют по различным признакам.

1. По виду регулируемой величины:регуляторы температуры, расхода, давления, уровня, концентрации, рН и т. д.

Замечание

Созданы регуляторы универсального типа, предназначенные для регулирования различных технологических параметров. В этих устройствах специфические особенности имеют первичный измерительный преобразователь, измеряющий значение регулируемого параметра, и нормирующий преобразователь, преобразующий измеренное значение регулируемого параметра в эквивалентное значение унифицированного электрического или пневматического сигнала.

2. По характеру перемещения регулирующего органа(РО) регуляторы делят на регуляторы непрерывного и дискретного действия. В регуляторах непрерывного действия РО при непрерывном изменении регулируемой величины перемещается непрерывно. РО регуляторов дискретного действия перемещается только при достижении изменяющейся регулируемой величиной определенных заданных значений.

3. По источнику энергии для перестановки регулирующего органаразличают регуляторы прямого и непрямого действия. Регуляторы прямого действия работают без использования постороннего источника энергии, отбирая энергию, необходимую для функционирования системы регулирования, у объекта регулирования. В автоматических регуляторах непрямого действия необходимая для работы системы регулирования энергия подводится извне. В зависимости от вида используемой энергии регуляторы непрямого действия подразделяются на электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные (электропневматические, электрогидравлические и т. д.). Выбор регулятора по виду используемой энергии определяется характером объекта регулирования и особенностями автоматической системы.

4. По закону регулирования(по виду математической зависимости между выходной и входной величинами регулятора) регуляторыделятся на линейные и нелинейные. Регуляторы с линейными законами регулирования в свою очередь подразделяются на:

• интегральные (И-регуляторы);

• пропорциональные (П-регуляторы);

• пропорционально-интегральные (ПИ-регуляторы);

• пропорционально-дифференциальные (ПД-регуляторы);

• пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД-ре-гуляторы).

Типовые линейные законы регулирования подробно разобраны ранее в разд. 4.3.

Примером регуляторов с нелинейным законом регулирования могут служить позиционные регуляторы и, в частности, двух- и трех-позиционные регуляторы.

5. По конструктивным признакамуправляющие устройства разделяют на приборные и блочно-модульные.

Приборные управляющие устройства (приборные регуляторы) предназначены для щитового монтажа. Надежны и просты в эксплуатации, служат для построения сравнительно несложных систем контроля и регулирования.

В большинстве случаев идея агрегатирования пронизывает построение управляющих устройств — от элементной базы до сложных многофункциональных устройств регулирования. Различают три уровня агрегатирования: элементный, модульный и блочный. Элементный принцип предполагает использование формализованных методов построения схем, реализующих заданный алгоритм, что намного упрощает проектирование новых технических средств. Элементы унифицированы, возможно многократное применение одного и того же элемента в одной схеме управляющего устройства и использование его в схемах самых различных управляющих устройств. Каждый элемент выполняет вполне определенную функцию, имеет заданные технические характеристики и при включении в схемы управляющих устройств не требует дополнительной отладки. Модульный принцип предполагает построение устройств из ряда элементов для выполнения самостоятельных функций. Блочный принцип предполагает построение устройств из ряда однотипных модулей. На основе блочно-модульного принципа конструируют управляющие устройства, предназначенные для построения сложных аналогово-дис-кретных систем контроля и регулирования с числом параметров до нескольких сотен.

Автоматические регуляторы прямого и непрямого действия

Регуляторы прямого действия

В регуляторах прямого действия воздействие регулируемой величины на первичный измерительный преобразователь регулятора служит своеобразным источником энергии как для формирования закона регулирования, так и для перемещения затвора регулирующего органа. К. таким регуляторам энергия извне не подводится. Автоматические регуляторы прямого действия широко применяются в системах стабилизации таких технологических параметров, как давление, расход, уровень, температура и т. д.

Рис.61. Регулятор давления прямого действия:

/ — мембрана; 2 — пружина; 3 — шток; 4 — затвор; 5 — седло; 6 — импульсная трубка

Регуляторы прямого действия имеют определенные преимущества по сравнению с регуляторами непрямого действия. Первые автономны (не потребляют энергию от посторонних источников), не имеют искрообразующих элементов (что важно для химической технологии, изобилующей пожароопасными и взрывоопасными производствами), надежны (имеют небольшое количество элементов), просты в изготовлении, монтаже и ремонте.

На рис. 61 показан автоматический регулятор давления прямого действия, поддерживающий заданное значение давления среды в трубопроводе после регулирующего клапана, т. е. «после себя». Конструктивно регулятор выполнен в виде клапана с мембранным приводом. На мембрану / оказывают воздействие давление измеряемой среды в трубопроводе и противодействующая пружина 2.

Все регуляторы прямого действия, как правило, реализуют наиболее простой закон регулирования — пропорциональный.