Positionscontrollere og to-positionskontrol

I kontrolobjekter, der ikke har selvnivellering, kan enhver forstyrrelseseffekt ikke lokaliseres uden hjælp fra en automatisk regulator, og ligevægtstilstanden opnås ikke.

Funktionen af ​​den automatiske regulator bestemmes af typen af ​​forhold mellem afvigelserne af den kontrollerede parameter og den regulerende effekt af reguleringsorganet, som opstår som et resultat af dets bevægelse. Denne afhængighed kaldes regulatorens dynamiske karakteristik eller regulatorens regulatoriske lov... I henhold til typen af ​​denne afhængighed er regulatorer opdelt i positionel, statisk eller proportional, astatisk og isodromisk.

Regulatoren i en positioner kan have to eller flere faste positioner, som hver svarer til visse værdier af den kontrollerede parameter.

Afhængigt af antallet af positioner kan regulatorer være to-positioner, tre-positioner og multi-positioner.

I praksis findes den største anvendelse to-positionsregulatorer... De bør diskuteres mere detaljeret.

I en regulator med to positioner, når den kontrollerede parameter afviger fra den indstillede værdi (med en mængde større end regulatorens ufølsomhed), indtager reguleringsorganet en af ​​yderpositionerne svarende til den maksimale eller minimale mulige strøm af det regulerende stof . I et bestemt tilfælde kan minimumsværdien være nul tilstrømning.

Bevægelsen af ​​reguleringslegemet fra en endeposition til en anden med on-off-regulering udføres sædvanligvis ved høj hastighed - teoretisk øjeblikkelig på et tidspunkt svarende til nul.

Der observeres ikke lighed mellem ind- og udstrømning for en given værdi af den kontrollerede parameter. Dette kan kun ske ved maksimal eller minimal belastning. Derfor er systemet i to-positionsstyring normalt i en ikke-ligevægtstilstand. Som følge heraf svinger den kontrollerede parameter kontinuerligt i begge retninger fra den indstillede værdi.

Amplituden af ​​disse svingninger i fravær af forsinkelser, som det er let at antage, vil være en vis ufølsomhed af regulatoren... Zonen med mulige svingninger af den kontrollerede parameter afhænger af regulatorens døde zone og bestemmes under forudsætning af, at der er ingen forsinkelse.

Dødbåndet for controlleren er ændringsområdet for den kontrollerede parameter, der kræves for at starte bevægelse af controlleren i fremadgående og bagudgående retning. Så for eksempel, hvis rumtemperaturregulatoren, indstillet til at holde 20 ° C, begynder at lukke regulatoren, når den tilfører varmt vand til varmeren, når den interne lufttemperatur stiger til 21 ° og åbner den ved en temperatur på 19 ° , så er den døde zone af denne regulator lig med 2 °.

Nøjagtigheden af ​​at opretholde de indstillede parametre med on-off er relativt høj.

Hvis kontrolnøjagtigheden er høj nok, så ser det ud til, at on-off controllere kan bruges i alle faciliteter. Anvendeligheden af ​​on-off-styring bestemmes i de fleste tilfælde ikke af den opnåede kontrolnøjagtighed, men af ​​den tilladte koblingsfrekvens. Det skal huskes, at hyppig skift fører til hurtig slid på dele (meget ofte kontakter) af regulatoren og derfor til et fald i pålideligheden af ​​dens drift.

Tilstedeværelsen af ​​en forsinkelse forværrer reguleringsprocessen, da den øger amplituden af ​​parameterudsving, men på den anden side reducerer forsinkelsen koblingsfrekvensen og udvider dermed omfanget af on-off regulering.

Et skematisk diagram af en elektrisk to-positions temperaturregulator i en tørreovn er vist i fig. 1.

Ris. 1. Skematisk diagram af en elektrisk to-positions termostat i et tørreskab: 1 — bimetallisk sensor; 2 — varme el-element

Denne regulator består af en føler 1 og et elektrisk varmeelement 2. Føleren består af to bimetalliske kontaktplader, som under påvirkning af temperatur kan, nærme sig hinanden, lukke eller tværtimod åbne et elektrisk kredsløb.

Normalt holdes en temperatur på 105 ° C i tørreskabet, og når den indstillede temperatur er nået, skal kontakterne lukkes og en del af varmeelementet manipuleres.Den nødvendige værdi af Qpr efter manøvrering af varmeren kan vælges på en sådan måde, at den fuldt ud kompenserer for varmetabet fra tørreovnen Qst.

Men den kan også justeres på den måde, at når den indstillede temperatur er nået, slukker varmeren helt. I den første variant er det muligt at opnå, at Qpr = Qst, så vil regulatoren ikke skifte.

I fig. 2 viser karakteristikken for to-positions styreprocessen. Denne figur viser ændringerne i den kontrollerede parameter over tid efter en enkelt brat ændring i objektbelastningen Qpr eller Qst. Det regulerende organs bevægelse over tid er også vist her.

Ris. 2. Karakteristika for to-positions kontrolprocessen

Det skal bemærkes, at ved to-positionsregulering medfører en ændring i belastningen en ændring i gennemsnitsværdien af ​​den kontrollerede værdi, dvs. præget af visse uregelmæssigheder. Afvigelsen fra gennemsnitsværdien af ​​den kontrollerede parameter kan beregnes ved hjælp af formlen

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 — Qct),

hvor ΔPcm — maksimal forskydning af den kontrollerede parameter fra den gennemsnitlige indstillede værdi; ΔTzap — overførselsforsinkelsestid; W er objektets kapacitetsfaktor.

I normale tilfælde er Qpr = Qct og ΔTzap — værdien er ubetydelig. Derfor kan forskydningen ikke være meget betydelig og overskrider ikke regulatorens døde zone.

Anvendelsesområder for on- og off-controllere

En to-positions controller kan bruges i tilfælde af, at graden af ​​selvnivellering af det kontrollerede objekt er tæt på enhed, og objektets følsomhed over for forstyrrelser ikke overstiger 0,0005 1/s, hvis der ikke er andre årsager, der tvinger dig at opgive denne controller. Disse årsager omfatter:

1. Hyppig, mindre end 4 — 5 minutter, tænd og sluk for regulatoren, hvilket normalt udføres på steder med lave kapacitetsfaktorer og med hyppige ændringer i stedets belastning.

Det skal huskes, at den tilladte koblingsfrekvens bestemmes af den tekniske sofistikering af regulatorer på dette niveau. Disse tal er etableret ved praksis med det automatiske kontrolsystem. Måske kan de i fremtiden raffineres, hovedsageligt nedad. Derudover skal det huskes, at det er muligt at bestemme den tilladte koblingsfrekvens ved at indstille den nødvendige levetid for regulatoren, mens man kender det mindste standardiserede antal operationer (cyklusser) for et af de regulatoriske elementer.

2. Uacceptabelt at standse forsyningen af ​​varmebæreren, for eksempel til luftvarmerne i forsyningsventilationsenheden eller til luftvarmerne til den første opvarmning af klimaanlægget. Det skal huskes, at hvis kølevæsketilførslen til varmeapparaterne i vintersæsonen er helt eller endda delvist stoppet, så når ventilatoren arbejder, som suger kold luft ind med høj hastighed, kan den fryse meget hurtigt.

3.Afvisning af store afvigelser af uregulerede miljøparametre Her menes, at det ene af luftparametrene i en række tilfælde er reguleret, mens det andet ikke er reguleret, men skal ligge inden for visse grænser.

For eksempel kan man ringe til at holde en vis temperatur i tekstilindustriens butikker. Her er opgaven at regulere en sådan temperatur, hvor betingelserne for at holde den relative luftfugtighed inden for visse grænser vil blive opretholdt. Men hvis temperaturen holdes inden for de angivne grænser, overstiger udsvingene i den relative luftfugtighed den tilladte zone.

Den sidste omstændighed kan forklares med, at kapacitetskoefficienterne for det kontrollerede objekt i forhold til temperatur er relativt højere end de samme koefficienter i forhold til relativ luftfugtighed. Meget ofte i praksis er det nødvendigt at opgive on-off temperaturkontrol i sådanne værksteder.

4. Afvisning af en skarp og væsentlig afvigelse af kontrolmiljøets parametre i overensstemmelse med kravene til udsving i de kontrollerede parametre.

For eksempel kan temperaturen af ​​indblæsningsluften under til- og fra-justeringen af ​​varmekapaciteten af ​​indblæsningskammerluftvarmeren have så betydelige afvigelser, at det forårsager ubehagelige blæsefornemmelser på arbejdspladsen. Generelt vil udsving i den indre temperatur ikke overstige fastsatte grænser.

Denne omstændighed kan også forklares med forskellige værdier af kapacitetskoefficienterne for luftvarmeren som genstand for styring af indblæsningslufttemperaturen og produktionsrummet som genstand for styring af indendørstemperaturen.

Så hvis der er en passende funktion ved objektet, og der ikke er nogen grund til at opgive on-off controlleren, bør du altid tilstræbe at installere sidstnævnte. Denne type regulator viser sig at være den enkleste og billigste, den mest pålidelige i drift og kræver ikke kvalificeret vedligeholdelse. Derudover sikrer sådanne regulatorer stabil reguleringskvalitet.

En vigtig kendsgerning er, at aktiveringen af ​​en to-positionsregulator meget ofte kræver minimalt energiforbrug, da den kun bruges i øjeblikke af lukning eller åbning.

To-positions controllere bruges meget ofte til automatisk temperaturstyring i elektriske ovne.