Автоматизация процессов виноделия - Самопишущий и показывающий прибор ЗРЛ-29В

Прибор 3РЛ-29В (рис. 41,в и г) в системе регулирования записывает и показывает величину регулируемого параметра, а также указывает величину заданного параметра и положение регулирующего органа исполнительного механизма.
Прибор состоит из трех сильфонных измерительных устройств 1, 2, 3, и лентопротяжного механизма горизонтального перемещения с приводом от синхронного двигателя с редуктором (на рис. 41,в видна только ленточная диаграммная бумага). Кроме того, на задней стенке корпуса прибора установлены задатчик 3 и переключатель (на рисунке не показан).
Сильфонное измерительное устройство 1 воспринимает давление на входе исполнительного механизма МИМ и через шарнирно-рычажный механизм 4 перемещает указатель положения регулирующего органа по левой шкале прибора.
Сильфонное измерительное устройство 2 воспринимает давление на выходе датчика Д и с помощью шарнирно-рычажного механизма 5 перемещает перо и указатель величины регулируемого параметра по правой шкале.
Сильфонное измерительное устройство 3 воспринимает давление на выходе задатчика 3 и через шарнирно-рычажный механизм 6 перемещает указатель заданного значения регулируемого параметра по правой шкале.
В каждом измерительном механизме усилие, развиваемое давлением воздуха на дно сильфона, уравновешивается усилием пружин 7, 8 и 9.
Задатчик прибора предназначен для установки заданного значения регулируемого параметра (контрольной точки прибора) при автоматическом регулировании и для ручного управления работой исполнительного механизма в случае отключения последнего от регулятора. Задатчик выполнен в виде цилиндра, состоящего из латунных шайб, разделенных мембранами из прорезиненного полотна. Полости между мембранами образуют герметичные камеры.
Воздух для питания после фильтра Ф и редуктора Р поступает в 1 камеру и через открытый шариковый клапан 10 в V, VI и IV камеры. Вращением винта 11 степень сжатия пружины 18 и. следовательно, степень открытия сопла 12 заслонкой 13 регулируется таким образом, чтобы указатель правой шкалы остановился на нужной контрольной точке. Допустим, что при работе САР по какой-либо причине давление на выходе задатчика стало выше контрольной точки; тогда настолько же увеличится давление в VII камере (камере обратной связи), мембрана 14 выгнется вверх и увеличит степень открытия сопла 12 заслонкой 13. Вследствие этого давление в V, 7/ и IV камерах уменьшится; усилием пружины 15 полый стержень 20 с соплом и мембранами II и III камер сместится вверх; II камера сообщится через полый стержень 20 с III камерой и атмосферой. Усилие пружины 16 закроет шариковый клапан 17 или только уменьшит степень его открытия до величины, необходимой для восстановления давления воздуха, выходящего из задатчика. Механизм, состоящий из V и V/ камер, шарикового клапана 10 и двух пружин, при работе задатчика регулирует перепад давления на дросселе 19. Этим предотвращается влияние изменения давления воздуха в линии питания на давление воздуха, выходящего из задатчика. Аналогично, но в обратном направлении, работает задатчик при снижении выходного давления по сравнению с контрольной точкой прибора. Задатчик изменяет выходное давление от 0 до 98,1 кПа (от 0 до 1 кгс/см²).
Переключатель прибора выполнен в виде крана с конусной пробкой. При переключении пробки в фиксированное положение «Автоматика» линия питания от задатчика подключается к сильфонному измерительному устройству 3 вторичного прибора и к регулирующему прибору РП; механизм МИМ подключается к регулирующему блоку. При переключении пробки в положение «Ручное управление» отключающее устройство регулирующего блока отключает исполнительный механизм от регулирующего прибора РП, задатчик 3 отключается от сильфонного измерительного устройства 3 и подключается непосредственно к импульсной линии механизма МИМ. После этого работой исполнительного механизма управляют при помощи задатчика.
Рукоятки механизмов переключателя и задатчика расположены на передней панели вторичного прибора.
Регулирующий блок 4РБ-32А. Регулирующий блок 4РБ-32А (рис. 41, д и е) является основным блоком ПАУС. Он применяется в системах регулирования самых различных технологических параметров: давления, расхода, температуры, уровня веществ и т. п.
Блок является изодромным регулятором с зоной пропорциональности, настраиваемой в пределах от 10 до 250%, и с временем изодрома, настраиваемым в пределах от 3 до 6- 103с.
Регулятор представляет собой набор латунных шайб диаметром 70 мм, разделенных между собой мембранами из прорезиненного полотна и стянутых шпильками и гайками. Полости между шайбами и мембранами образуют 13 герметичных камер. В шайбах имеются каналы для прохождения воздуха (на рис. 41, е эти каналы изображены вне блока).
Регулирующий прибор состоит из следующих основных звеньев: измерительного устройства или устройства сравнения (камеры VI и VII); управляющего устройства (камеры IV и V); усилителя мощности (камеры I, II и III); устройства обратных связей (камеры VIII, IX, X, XI); отключающего устройства или реле отключения (камеры XII и XIII).
Действие регулирующего блока происходит следующим образом. Сжатый воздух после коллектора, фильтра Ф и редуктора Р подводится к дополнительному фильтру в блоке (на рисунке не показан) и дальше в I камеру. Одновременно через постоянные дроссели 1 и 2 воздух проходит в IV и IX камеры.
В измерительном устройстве VII камера находится под давлением воздуха, выходящего из задатчика 3, a VI камера — под давлением воздуха, пропорциональным отклонению регулируемого параметра от заданного (сигнал от датчика Д).
Предположим, что регулируемое давление объекта ОР соответствует заданному. Тогда давления в VI и VII камерах одинаковы, стержень 3 мембранного узла находится в равновесии; отверстие сопла 4 полностью открыто. Вследствие этого давления воздуха в IV камере недостаточно для преодоления усилия пружины 5 и сопло Т-образного канала полого стержня 6 открывается шариковым клапаном 7. Камера над мембраной механизма МИМ и XI камера через сопло 8, канал 9, II камеру, Т-образный канал, III камеру и атмосферное отверстие в шайбе блока сообщаются с атмосферой. Система регулирования находится в равновесном состоянии.
Когда регулируемый параметр превышает заданный, в камере VI пропорционально увеличивается давление воздуха, поступающего из датчика Д. Равновесие стержня 3 мембранного узла нарушается. Он перемещается вниз и прикрывает сопло 4. В IV камере возникает давление, достаточное для преодоления усилий пружины 5 и открытия шарикового клапана 7. 
Т-образный канал стержня 6 закрывается шариковым клапаном 7 В то же время клапан 7 открывает сообщение I камеры со II камерой, и дальше по каналу 9 и дросселю 10 с V, VIII и XII камерами; через открытое сопло 8 клапан 7 открывает сообщение с XI камерой над мембраной механизма МИМ. Регулирующий орган исполнительного механизма прикрывает поступление регулирующего агента в объект ОР. В дальнейшем под действием возрастающей разности давлений со стороны К и VIII камер мембранный узел возвращается в исходное положение и сопло доказывается полностью открытым стержнем 3. Система регулирования возвращается в прежнее равновесное состояние.
Обратимся к действию устройства обратных связей. Пусть в рассмотренном случае дроссель 10 полностью закрыт. Тогда воздействия на мембранный узел со стороны VIII камеры не будет, под действием быстро нарастающего давления в камере V сопло 4 перекрывается стержнем 3 настолько кратковременно, что при отклонении пера прибора ЗРЛ-29В от контрольной точки на 1% шкалы клапан механизма МИМ переместится только на 1/250 своего полного хода (зона пропорциональности 250%). Полное восстановление регулируемого параметра до заданного без статической ошибки невозможно. Таким образом, при закрытом дросселе 10 регулирующий блок работает как статический (пропорциональный) регулятор.
Регулировка зоны пропорциональности в пределах от 250 до 10% осуществляется при помощи дросселя 10 и соответствующей шкалы.
При полностью открытом дросселе 10 воздух из VIII камеры через постоянный дроссель 11 и сопло 12 частично удаляется в атмосферу. Однако давления в V и VIII камерах остаются почти равными между собой. Следовательно, при открытом дросселе 10 действие обратной связи снимается и режим работы регулятора приближается к астатическому.
Рассмотрим работу устройств обратных связей в X и IX камерах при открытом дросселе 13 и том же действии регулирующего блока, но при более резком повышении регулируемого параметра по сравнению с заданным. Сжатый воздух из XI камеры через дроссель 13 перетекает в X камеру. Давление в X камере передается на мембрану 14, которая прогибается и закрывает сопло 12. Выпуск воздуха из VIII и IX камер в атмосферу прекращается. Поэтому в VIII камере давление возрастает, стержень 3 мембранного узла дополнительно прикрывает сопло 4 до тех пор, пока давления воздуха в VI и VII камерах не станут равными. После этого система возвращается в новое равновесное состояние практически без статической ошибки регулирования.
Как видно, рассмотренное устройство обратной связи (камеры IX и X) передает свое воздействие только в переходном процессе и по его окончании исчезает. Такое устройство, как уже отмечалось раньше, называется изодромом. Настройка времени изодрома производится с помощью дросселя 13 и соответствующей шкалы.
При необходимости отключения исполнительного механизма от регулирующего блока переключатель вторичного прибора переключается в фиксированное положение «Ручное управление». При этом по импульсной трубке 16 в XIII камеру поступает воздух давлением 137,3 кПа (1,4 кгс/см²) и мембрана 15 закрывает сопло 8. Исполнительный механизм отключается от регулятора.
Питание регулирующего блока производится сухим и очищенным сжатым воздухом под давлением 137,3 кПа (1,4 кгс/см²).