Основные разделы:

Стили мебели

Шкафы и шкафы-купе

Все о ванной комнате

Библиотека >> Автоматизация процессов сушки пиломатериалов >> Электрические позиционные одноканальные регуляторы

Опубликовано: Май 24, 2012

Электрические позиционные одноканальные регуляторы

К электрическим позиционным регуляторам и сигнализаторам относятся устройства, обеспечивающие замыкание или размыкание электрических цепей при достижении контролируемым параметром определенных, заранее заданных значений.

Сигнализаторы и позиционные регуляторы выполняют в виде отдельных устройств (аппаратные) или встраивают в показывающий или регистрирующий прибор для измерения температуры (приборные). Позиционные регуляторы - частный случай релейных. Наибольшее распространение в промышленности имеют двух- и трехпозиционные регуляторы. Они наиболее просты по принципу действия и конструкции.

В двухпозиционных регуляторах регулирующий орган может находиться лишь в двух положениях. Одно из них выбирается таким, чтобы приток энергии был больше стока. При этом регули- руемая величина будет возрастать. Второе положение регулирующего органа соответствует притоку энергии заведомо меньшему стока, что вызывает уменьшение регулируемой величины. При трехпозиционном регулировании регулирующий орган, кроме двух крайних положений, может занимать третье - промежуточное, соответствующее определенному заданному значению регулируемой величины (положение «норма»).

К аппаратным позиционным сигнализаторам и регуляторам температуры относятся следующие устройства: ртутные сигнализаторы температуры ТК-6 с магнитной перестановкой контакта; дилатометрические температурные реле TP- OO и ТР-200; манометрические терморегуляторы ТДД и другие устройства. Позиционными регулирующими устройствами снабжены электронные автоматические уравновешенные мосты и потенциометры, логометры и милливольтметры.

Ниже рассмотрен принцип действия позиционных регуляторов на примере автоматического регулирования температуры сушильного агента в камере периодического действия (рис. 6.8.). В качестве контрольного и регулирующего прибора применен электронный автоматический мост ЭВМ. Датчиком температуры является термометр сопротивления TC, подключаемый к прибору по трехпроводной схеме. Прибор снабжен трехпозиционным регулирующим устройством. Диски с впадинами Д1 и Д2 связаны через редуктор с осью реверсивного двигателя моста. Контакты K1 и К2 связаны с задатчиками. При перемещении задатчиков перемещаются указатели задания, и контакты K1 и К2 смещаются относительно впадин дисков. При вращении дисков, которое происходит вслед за перемещением указателя прибора при изменении измеряемой величины, попадание кулачков во впадины сопровождается замыканием контактов. Регулирующее устройство обычно настраивают так, чтобы контакты «минимум» K1 находились в замкнутом состоянии в зоне от начального значения шкалы до заданной величины, а контакты «максимум» К2 - в замкнутом состоянии от заданной величины до конца шкалы.

Если впадины обоих дисков не совмещены, в некотором интервале показаний прибора оба контакта будут разомкнуты, образуя диапазон «норма». Подобными контактными регулирующими устройствами с различным конструктивным исполнением снабжают электронные автоматические мосты ЭМВ2, ЭМД, ЭПП и др. Регулирующие устройства отличаются числом профилированных дисков и контактов (двух- и трехпозицианные контактные группы), наличием ртутно-стеклянных переключателей. По принципу действия эти устройства аналогичны. В многоканальных приборах ЭМР-РД применено трехпозиционное электронное регулирующее у«. гройство. Задание производится раздельно по каждому каналу.

Работа схемы (см. рис. 6.8) происходит следующим образом. Если температура в камере ниже заданной, замыкаются контакты K1 и на промежуточное реле «меньше» PM подается напряжение. При срабатывании реле PM включается обмотка PO исполнительного механизма ИМ1.

При этом сервомотор ИМ1 открывает регулирующий клапан на паропроводе в калориферы. При повышении температуры сверх заданной контакты K1 размыкаются, а К2 замыкаются. Реле «больше» РБ включает исполнительный механизм ИМ1 на закрытие клапана подачи пара. Если температура равна заданной, контакты K1 и К2 разомкнуты, двигатель ИМ1 неподвижен. Аналогичным образом работает схема и при регулировании температуры по смоченному термометру. Ho при этом контакты K1 и К2 действуют на различные исполнительные механизмы.

Если температура смоченного термометра t_M ниже заданной, сервомотор ИМ2 открывает клапаиы подачи пара в камеру через увлажнительные трубы (при этом шибер закрыт). Если температура превысит заданную, сервомотор ИМЗ открывает шибер на приточно-вытяжном отверстии камеры (при этом клапан подачи пара закрыт). Когда температура t_M равна заданной, через нормально-замкнутые контакты промежуточных реле исполнительные механизмы ИМ2 и ИМЗ закрывают соответственно шибер и клапан подачи пара в увлажнительное устройство.

С помощью стандартного позиционного регулятора можно обеспечить и шаговое регулирование. Например, в схеме по рис. 6.8 регулирование температуры по шаговому принципу будет происходить при включении импульсного прерывателя СИП. Ступенчатый импульсный прерыватель СИП-01 представляет собой электромеханическое реле времени со ступенчатой настройкой продолжительности импульса (1-7 с) и периода его подачи (15-120 с).

На схеме (см. рис. 6.8) СИП включается при переводе переключателя ПК в положение . При этом напряжение на обмотки исполнительного механизма подается импульсами в моменты замыкания контактов СИП. Например, при продолжительности периода 120 с и включении контактов на 5 с исполнительный механизм ИМ-2/120 будет перемещаться из одного крайнего положения в другое за 6 шагов.

Одним из первых в стране регуляторов для сушки древесины был У-3. Он разработан в Украинском научно-исследовательском институте механической обработки древесины (УкрНИИМОДе)

Датчиками температуры служат ртутные термоконтакторы ТК-6 с магнитной перестановкой контакта. Электрическая схема прибора показана на рис. 6.9. При включении тумблера BK1 подается напряжение 220 В на понижающий трансформатор ВК2 и через нормально замкнутые контакты реле 1РЗ и 1Р4 на электромагнитные клапаны Эм2 и ЭмЗ типа РКЭТ-25, через которые подается пар в калориферы и увлажнительные трубы камеры.

При достижении заданной температуры сухого или смоченного термометров замыкаются контакты термометра KT1 и КТ2. При этом срабатывают реле P1 и Р2, которые включают цепь исполнительных реле РЗ и Р4. Реле РЗ или Р4 включает электромагнитные клапаны и сигнальные лампы Л1 и Л2, в результате чего прекращается подача пара в камеру. Одновременно с выключением пропарочного электроклапана Эм2 при достижении влажности в камере выше заданной включается электромагнит Эмі, открывая шибер для удаления влаги из камеры.

Подобные регуляторы могут применяться в лабораторных и экспериментальных сушильных установках. В промышленных объектах их применение ограничено вследствие ряда недостатков: малой механической прочности и сравнительно небольшого срока службы, возможности обгорання контактов, необеспечения термоконтакторами дистанционности измерения и настройки, невысокой точности измерения - погрешность достигает ±2°С.

Для регулирования сушки древесины твердых лиственных пород в ЦНИИМашдетале был разработан авторегулятор АРТСК-2

Основными узлами авторегуляторов являются: датчики температуры, составленные из термопар в виде сухого и смоченното термометров; измерительные приборы ЭПВ-2; исполнитель иые механизмы, а также электромеханический синхронизатор, поочередно подключающий измерительные приборы к датчикам температуры и влажности (хромель-копелевым термопарам) при помощи ртутных переключателей.

В качестве измерительного прибора применен электронный потенциометр ЭПВ-2-11 градуировки XK со шкалой 0-100°С. В нем сделано новое задающее устройство (задатчик) для позиционного регулирования одним прибором двух температур, измеряемых сухой и влажной термопарами.

Система автоматического регулирования с регулятором АРТСК-2 испытывалась на эжекционно-реверсивной камере периодического действия [98]. Регулятор АРТСК-2 показал при испытаниях неплохие результаты, амплитуды колебаний температур по сухому и смоченному термометрам не превышали ±1,5°С. Однако для широкого применения в деревообрабатывающей промышленности рекомендовать его нецелесообразно, так как он не выпускается серийно, а является видоизмененным типовым прибором ЭПВ-2, который, как и другие подобные приборы одно- и многоканальные, может применяться без переделок для автоматического регулирования сушки.

Одним из наиболее простых промышленных регуляторов, пригодных для использования в системах регулирования сушки, является электрический автоматический регулятор температуры ЭРА-М. Он предназначен для измерения, автоматического регулирования и сигнализации отклонения температуры от заданного значения. Прибор одноточечный и работает в комплекте с электрическими термометрами сопротивления. Схема регулятора (рис. 6.10) состоит из измерительного моста, фазочувствительного усилителя и блока питания. В основу его работы положен мостовой метод измерения сопротивления термометра.

Измерительная схема представляет собой одинарный мост сопротивлений, образованный сопротивлениями R_t, R₂, R₃ R_p, где R_x - термометр сопротивления; Ru R₂, Rz - сопротивления плечей моста; R_p - сопротивление реохорда (задатчик).

Реохорд служит для установки заданного значения температуры при работе прибора в качестве регулятора или сигнализаторов или измерителя температуры путем уравновешивания моста вручную. По положению указателя, жестко соединенного с движком реохорда, по шкале прибора при уравновешивании схемы можно судить о регулируемой или измеряемой температуре.

Если температура объекта в месте размещения термометра сопротивления меньше заданной по шкале задатчика, нарушается равновесие моста, в его измерительной диагонали появляется напряжение определенной фазы, которое усиливается электронным фазочувствительным усилителем до величины, достаточной для срабатывания исполнительного реле Р. Рабочие контакты 3, 4, 5 реле P включают исполнительный механизм для подачи теплоносителя в объект регулирования до тех пор, пока температура объекта не достигнет заданного значения. При этом мост уравновешивается, напряжение на входе усилителя приближается к нулю и исполнительное реле включается. Зеленая сигнальная лампочка «Меньше» гаснет и включается красная сигнальная лампочка «Больше».

Напряжение разбаланса, возникшее в результате отклонения температуры объекта от установленной по шкале задатчика, поступает на вход трехкаскадного усилителя напряжения, собранного на лампе Л1 и первой половине лампы Л2 типа 6Н1П. Питание усилителя осуществляется от выпрямителя Д1Д2 через фильтр С5-R12-Сб. Четвертый каскад усилителя является фазочувствительным. Он собран на второй половине лампы Л2 и питается переменным током от отдельной обмотки силового трансформатора Tp. В анодную цепь фазочувствительного каскада включена обмотка исполнительного реле Р.

Когда фаза напряжения разбаланса совпадает с фазой напряжения питания в тот полупериод, когда лампа открыта, через нее протекает ток, достаточный для срабатывания реле Р. Это происходит при температуре объекта, меньше установленной на шкале задатчика. Когда температура объекта становится равной установ* ленной или превосходит ее, напряжение разбаланса, переходя через нуль, меняет фазу, ток через лампу становится меньше тока отпускания реле Р. При этом гаснет зеленая сигнальная лампочка «Меньше» и включается красная сигнальная лампочка «Больше».

Потенциометр R8 служит для регулирования зоны нечувствительности регулятора. Под зоной нечувствительности подразумевается отношение разности абсолютных значений температур, при которых срабатывает и отпускает исполнительное реле Р, к диапазону регулирования (к шкале задатчика).

Основная погрешность прибора не превышает 2,5%, а его нечувствительность не превышает 1,5% шкалы регулятора. Габарит прибора: 120X120X170 мм; масса около 3 кг (без термометра сопротивления) . Регуляторы ЭРА применены для регулирования сушки в паровых сушильных камерах периодического действия Московским лесотехническим институтом.

Пример выполнения схемы для регулирования температуры на базе регулятора ЭРА приведен на рис. 6.11. При изменении температуры, измеряемой термометром сопротивления R_t, регулятор ЭРА действует на промежуточное реле P1 или Р2, которые включают исполнительный механизм ЭД на закрытие или открытие регулирующего органа. Степень открытия контролируется указателем положения УП. Дистанционное управление исполнительными механизмами осуществляется кнопками КВ2 и KB1. Система регулирования на базе регуляторов ЭРА поддерживает заданную температуру с точностью ±2-3°С и температуру смоченного термометра с точностью ±1-2°С [98].

Для лесосушильных камер периодического действия разработан автоматический программный регулятор сушки древесины ПРСД-3 [99], используемый при двухпозиционном регулировании по заданной программе и контроле температур по сухому t_c и смоченному термометрам.

Измерительная часть регулятора представляет собой четыре независимых моста сопротивлений - два регулирующих и два измерительных. В диагональ измерительных мостов при помощи переключателя включен микроамперметр, показывающий температуру.

Датчиками температуры измерительных и регулирующих мостов служат электрические термометры сопротивления TCM-X или TCM-X градуировки 23. Программное задание температуры по сухому t_c и смоченному /_м термометрам сопротивления осуществляется соответствующими задатчиками, движок каждого из которых кинематически связан с роликом, перемещающимся по лекалу. Профиль лекала соответствует определенной программе изменения температуры. Программный механизм работает от синхронного двигателя СД.

После окончания регулирования процесса сушки древесины по заданной программе регулятор автоматически отключается от питающей сети с помощью конечного выключателя. Время от начала регулирования процесса до отключения регулятора может быть установлено независимо от профиля копира, для чего на программном механизме имеется обратная шкала. При автоматическом отключении регулятора подаются звуковой и световой сигналы.

Программный регулятор режима сушки древесины ПРСД-3 испытывался на эжекционно-реверсивной камере. Опытные сушки проводились по специальным программам, задающим изменения температур t_c и >t_u во времени. Точность регулирования невысокая: при заданной зоне нечувствительности 3°С амплитуда колебаний в среднем равна ±4°С, а при нечувствительности 0,5°С равна ±2°С [98].

По результатам испытаний регулятор ПРСД-3 не рекомендован для применения в деревообрабатывающей промышленности, так как программное регулирование параметров среды по времени без коррекции по состоянию древесины не обеспечивает высокого качества сушки.

Действительно, для разработки программ требуется накопить большой статистический материал путем проведения опытных сушек на данном предприятии. Ho и при этом точность временной программы не может быть удовлетворительной, так как продолжительность камерной сушки пиломатериалов в штабеле зависит от ряда многих факторов, трудно поддающихся точному определению в производственных условиях (например, от начальной влажности и плотности пиломатериалов, от характера укладки, объема штабеля, характера распределения скоростей и температуры сушильного агента по штабелю и т. д.).

Рассмотренные регуляторы регулируют режим сушки в камерах по температурам сухого и смоченного термометров. Однако в соответствии с требованиями Руководящих материалов по камерной сушке режим целесообразно регулировать по температуре сухого термометра и психрометрической разности. В СвердНИИП- Двареве разработана система автоматического регулирования режима сушки по температуре сухого термометра воздушной среды в камере и психрометрической разности. В системе использованы электронные мосты серийного производства КСМ-3 с контактным позиционным регулирующим устройством. Измерительная схема моста изменена таким образом, что по сигналам сухого и смоченного термометров он непосредственно измеряет психрометрическую разность. Состав и принцип действия автоматического регулирования режима поясняет функциональная схема, изображенная на рис. 6.12.

Система автоматического регулирования состоит из лесосушильной камеры и автоматического регулятора. Лесосушильная камера содержит четыре регулирующих органа: клапан подачи пара в калориферы, клапан подачи пара в увлажнитель (перфорированную трубу) и две заслонки приточно-вытяжных каналов. Клапан подачи пара в калорифер предназначен для регулирования температуры. Клапан подачи пара в увлажнитель и заслонки приточно-вытяжных каналов предназначены для регулирования влажности воздушной среды.

Автоматический регулятор состоит из электронных мостов Эм1 и Эм2, содержащих задающие устройства ЗУ и релейные блоки БР, электрических исполнительных механизмов, указателей положения ДУШ-ДУП4, ключей П1-ПЗ и кнопочных станций КС1-КСЗ.

Термометры сопротивления расположены внутри лесосушильной камеры, а исполнительные механизмы - по месту расположения соответствующих регулирующих органов. Остальные элементы регулятора расположены в шкафном щите, который установлен в лаборатории сушильного цеха. Внешние элементы регулятора связаны с элементами, расположенными в шкафном щите, с помощью электрических кабелей.

Принцип действия системы автоматического регулирования заключается в следующем. Электронный мост Эмі получает сигнал от сухого термометра сопротивления и после преобразования сигнала показывает и автоматически записывает температуру t_c воздуха в камере. Кроме того, он сравнивает измеренную температуру с сигналом задающего устройства ЗУ и с помощью блока реле БР через ключ ПЗ выдает сигнал на исполнительный механизм клапана подачи пара в калориферы. Исполнительный механизм перемещает рычаг клапана в сторону уменьшения отклонения температуры от задания.

Электронный мост Эм2 получает сигналы от сухого и смоченного термометров сопротивления и после преобразования сигналов показывает и записывает психрометрическую разность воздушной среды в камере. Одновременно мост Эм2 сравнивает измеренную психрометрическую разность с сигналом, выдаваемым задающим устройством ЗУ, и іс помощью блока реле БР через ключи TH и П2 выдает сигналы на исполнительные механизмы клапана подачи пара в увлажнитель и заслонок приточно-вытяжных каналов. Исполнительные механизмы перемещают либо клапан, либо заслонки в сторону уменьшения отклонения психрометрической разности от задания.

Дистанционные указатели положения непрерывно получают сишал от реостатов обратной связи исполнительных механизмов и после преобразования сигналов осуществляют с помощью стрелочного прибора индикацию положения исполнительного механизма. Кнопочные станции KCl-КСЗ позволяют оператору-су- шильщику, переключив ключи П1-ПЗ в положение ручного управления, осуществлять дистанционное управление любым регулирующим органом камеры. При этом дистанционные указатели положения ДУП1-ДУП4 отображают отработку исполнительными механизмами поданных команд.

Система смонтирована и испытана в производственных условиях на паровой лесосушильной камере СПЛК-2 конструкции Гип- родревпрома, установленной «а Одинцовском комбинате мебельных деталей [100]. Камера СПЛК-2 - двухштабельная с параллельным расположением штабелей. Корпус камеры кирпичный, герметизированный изнутри специальным составом. Циркуляция воздуха в камере - горизонтальная, поперечная, с помощью двух осевых реверсивных вентиляторов, расположенных в специальном отсеке один над другим, выброс отработанного и подача свежего воздуха осуществляется в вентиляторном отсеке. Там же расположены увлажнители. Камера снабжена одностворчатыми металлическими дверями.

Целью испытания системы автоматического регулирования было определение качества регулирования температуры и психрометрической разности воздушной среды в процессе сушки пиломатериалов. Качество регулирования позиционной системы характеризуется следующими параметрами: амплитудой и периодом автоколебаний регулируемого параметра и отклонением среднего значения параметра от задания. В табл. 6.1 указаны средние значения установившихся отклонений от задания. В период сушки отклонения психрометрической разности изменялись в пределах 0-0,9°С.

В процессе испытаний установлено, что качество регулирования режима значительно зависит от настройки задающих устройств регулятора температуры. Так, например, зона нечувствительности регулятора температуры 2°С вызвала отклонение температуры от задания до 2,3°С. Снижение зоны нечувствительности до ГС уменьшило амплитуду колебаний и отклонение температуры от задания до 0,5-1,5°С. Снижение зоны нечувствительности задающего устройства регулятора влажности до 0,5-0,8°С привело к повышению амплитуды колебаний психрометрической разности до 1,5-1,8°С и поочередному открытию клапана подачи увлажняющего пара и заслонок приточно-вытяжных каналов, вызывая избыточный расход пара на увлажнение. Увеличение зоны нечувствительности до 1-1,5°С привело к открытию только заслонок приточно-вытяжных каналов и снижению амплитуды колебаний психрометрической разности до 0,4-1,5°С. При этом увлажнение воздушной среды в камере происходило только за счет влаги, испаряемой из древесины. Из приведенных примеров видно, что существуют некоторые оптимальные параметры настроек, которые зависят от динамических параметров автоматизируемой камеры.

На основании результатов испытаний системы ведомственная комиссия Минлеспрома СССР отметила соответствие точности регулирования регулятора в камерах периодического действия СПЛК-2 требованиям ГОСТ 19773-74 на режимы сушки древесины и рекомендовала использовать регулятор при разработке типового проекта камеры.

отрывки (возможны ошибки распознавания, формулы опущены) из книги Автоматизация процессов сушки пиломатериалов Е. С. БОГДАНОВ

От: AntonSokolov,

Скрыть комментарии (отзывы) (0)