Классификация регуляторов давления по принципу работы

Назначение, устройство, классификация регуляторов давления газа

Управление гидравлическим режимом работы системы газораспределения осуществляется с помощью регуляторов давления*. Регулятор давления газа (далее РД) — это устройство для редуцирования (понижения) давления газа и поддержания выходного давления в заданных пределах вне зависимости от изменения входного давления и расхода газа, что достигается автоматическим изменением степени открытия регулирующего органа регулятора, вследствие чего также автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа. РД представляет собой совокупность следующих компонентов:

Д — датчик, который осуществляет непрерывный мониторинг текущего значения регулируемой величины и подает сигнал к регулирующему устройству;

З — задатчик, который вырабатывает сигнал заданного значения регулируемой величины (требуемого выходного давления) и также передает его на регулирующее устройство;

Р — регулирующее устройство, которое осуществляет алгебраическое суммирование текущего и заданного значений регулируемой величины, и подает командный сигнал к исполнительному механизму.

ИМ — исполнительный механизм, который преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие, и в соответствующее перемещение регулирующего органа за счет энергии рабочей среды.

* Редкое исключение составляют случаи повышения давления «после себя», которое осуществляется с помощью специальных компрессоров — газовых бустеров

На практике в РД в качестве датчика выступает контролируемое давление или т.н. «импульс», задатчиком является пружина или пневмозадатчик (пилот), а регулирующим устройством выступает мембрана или эластичный затвор. Исполнительный механизм представляет собой части корпуса регулятора с мембраной (эластичным затвором) в качестве разделителя сред и регулирующий орган. Составные элементы регуляторов с пружинным и пневматическим задатчиком показаны на рис.4.1

Рис. 4.1: P_вх — входное давление; P_вых — выходное давление; Д — датчик; З — задатчик; РУ — регулирующее устройство; ИМ — исполнительный механизм; РО — регулирующий орган; P_упр. — управляющее давление

В связи с тем, что регулятор давления газа предназначен для поддержания постоянного давления в заданной точке газовой сети, то всегда необходимо рассматривать систему автоматического регулирования в целом — «регулятор и объект регулирования (газовая сеть)».

Правильный подбор регулятора давления должен обеспечить устойчивость системы «регулятор — газовая сеть», т. е. способность ее возвращаться к первоначальному состоянию после прекращения возмущения.

В зависимости от поддерживаемого давления (расположения контролируемой точки в газопроводе ) РД разделяют на регуляторы «до себя» и «после себя». В ГРП (ГРУ) применяют только регуляторы «после себя».

Исходя из положенного в основу работы закона регулирования, регуляторы давления бывают астатические (отрабатывающие интегральный закон регулирования), статические (отрабатывающие пропорциональный закон регулирования) и изодромные (отрабатывающие пропорциональноинтегральный закон регулирования).

В статических РД величина изменения регулирующего отверстия прямо пропорциональна изменению расхода газа в сети и обратно пропорциональна изменению выходного давления. Примером статических РД являются регуляторы с пружинным задатчиком выходного давления.

РД с интегральным законом регулирования в случае изменения расхода газа создает колебательный режим, обусловленный самим процессом регулирования. При изменении расхода газа разность между первоначальным и заданным значениями выходного давления увеличивается до тех пор, пока количество газа, проходящее через регулятор, меньше нового расхода и достигает своего максимума, когда эти значения сравняются. В этот момент скорость открытия регулирующего отверстия максимальна. Но на этом регулирующий орган не останавливается, а продолжает открывать отверстие, пропуская газа больше, чем требуется, и выходное давление, соответственно, тоже повышается. В результате этого получается ряд колебаний около некоего среднего значения, при котором постоянный режим (как в случае статического регулятора) никогда не будет достигнут.

Представителями астатических регуляторов являются РД с пневматическим задатчиком выходного давления, а характерным примером такого процесса можно считать незатухающие автоколебания (т. н. «качку») некоторых типов пилотных РД в определенных переходных режимах работы.

Изодромный регулятор (с упругой обратной связью) при отклонении регулируемого давления сначала переместит регулирующий орган на величину, пропорциональную величине отклонения, но если при этом давление не придет к заданному значению, то регулирующий орган будет перемещаться до тех пор, пока давление не достигнет заданного значения. Подобный регулятор сочетает в себе точность интегрального и быстродействие пропорционального регулирования. Представителями изодромных РД являются т. н. «прямоточные» регуляторы.

Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Для получения информации об условиях сотрудничества, пожалуйста, обращайтесь к сотрудникам ГК «Газовик».

Бесплатная телефонная линия: 8-200-2000-230

© 2007–2020 ООО «Газ-Сервис». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.

Источник

Классификация регуляторов давления по принципу работы

16. Автоматические регуляторы и их настройки. Классификация регуляторов. Центральный регулятор.

Автоматические регуляторы классифицируются по назначению, принципу действия, конструктивным особенностям, виду используемой энергии, характеру изменения регулирующего воздействия и т.п.

По принципу действия они подразделяются на регуляторы прямого и непрямого действия. Регуляторы прямого действия не используют внешнюю энергию для процессов управления, а используют энергию самого объекта управления (регулируемой среды). Примером таких регуляторов являются регуляторы давления. В автоматических регуляторах непрямого действия для его работы требуется внешний источник энергии.

По роду действия регуляторы делятся на непрерывные и дискретные. Дискретные регуляторы, в свою очередь, подразделяются на релейные, цифровые и импульсные.

По виду используемой энергии они подразделяются на электрические (электронные), пневматические, гидравлические, механические и комбинированные. Выбор регулятора по виду используемой энергии определяется характером объекта регулирования и особенностями автоматической системы. В современных системах управления используются цифровые программные регуляторы.

По закону регулирования они делятся на двух- и трех- позиционные регуляторы, типовые регуляторы (интегральные, пропорциональные, пропорционально-дифференциальные, пропорционально-интегральные, и пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы — сокращенно И, П, ПД, ПИ и ПИД — регуляторы), регуляторы с переменной структурой, адаптивные (самонастраивающиеся) и оптимальные регуляторы. Двухпозиционные регуляторы нашли широкое распространение, благодаря своей простоте и малой стоимости.

По назначению регуляторы подразделяются на специализированные (например, регуляторы уровня, давления, температуры и т.д.) и универсальные с нормированными входными и выходными сигналами, пригодные для Управления различными параметрами.

По виду выполняемых функций регуляторы разделяются на регуляторы автоматической стабилизации, программные, корректирующие, регуляторы соотношения параметров и другие.

Фундаментальные принципы управления

В основе построения САУ есть некоторые общие принципы управления, позволяющие разрабатывать алгоритмы управления в зависимости от фактического функционирования объекта и причин, вызывающих отклонение объекта от заданного.

Принцип разомкнутого управления

Хо — задание, цель управления или алгоритм функцио нирования (вход);

f — возмущающее воздействие;

U — управляющее воздействие;

X — выходные координаты.

В данном случае (УУ) не имеет информации о выходе, т.е. о состоянии (ОУ) -цепочка разомкнута. Неиспользуемая информация об объекте — это существенный недостаток, тем не менее этот принцип широко используется: включить, выключить электродвигатель, освещение, совокупность элементов логических И, ИЛИ, НЕ и т.п.

Для водонагревательного котла — это например таблицы зависимости температуры горячей воды в зависимости от расхода пара. По этой таблице, в зависимости от необходимой температуры горячей воды выбирается расход пара.

Температура горячей воды

Конечно, такой принцип управления для котла использовать нецелесообразно, т.к. возмущение (температура холодной воды, температура пара, неточность заданий расхода пара) не позволяет с высокой точностью управлять температурой горячей воды.

Общей формулой при этом выступает

Принцип компенсации (управление по возмущению)

Если изменения возмущения сильно влияют на выход и эти возмущения можно измерить, то для повышения точ ности управления в разомкнутой цепи вводят, например звено, компенсирующее возмущения.

Принцип обратной связи. Регулирование по отклонениям.

В этом случае вводят дополнительное звено, которое измеряет выход (х) и вырабатывает корректирующее воздействие. Эта схема (рис.3.6) имеет вид замкнутой цепи, поэтому этот метод называют еще принципом управления по замкнутому контуру. Введенную дополнительную цепь называют цепью обратной связи, т.к. она называет передачи воздействий в дополнительной связи обратно направлении передачи основного воздействия на объект. Наиболее широко распространен частный вид замкнутых систем, в которых корректирующий алгоритм управления осуществляется не непосредственно по значениям координат х, а по их отклонениям от значений, определяемым алгоритмом функционирования (например, заданного потолочного значения) Хо, т.е. d х=хо-х. Эта схема показана на рис

По данной схеме управляющее устройство вырабатывает величины d х, называемую отклонением или ошибкой управления. Часто оказывается целесообразным вырабатывать управляющее воздействие в функции не только d х. но также его производных и интегралов по времени и других более сложных функций, например, по пропорционально-интегрально- дифференциальному (ПИД) закону, который будет рассмотрен позже.

Управление в функции отклонения называют регулированием.

Управляющее устройство в этом случае называют автоматическим регулятором. Объект и регулятор образуют замкнутую систему, называемую системой автоматического регулирования (САР).

Рис. З.8. Регулирование по отклонению

Главная идея центрального регулятора заключается в следующем: при цифровом управлении многоконтурным объектом предполагаем, что в окрестности малых ошибок, когда верна гипотеза линейности делается предположение, что все контуры работают независимо и управление осуществляется по одному закону.

U 1 Y 1

U 2 Y 2

Структурная схема центрального регулятора представлена выше.

Чтобы установить настройки для i -ого контура необходимо знать динамические свойства объекта. Определение динамических свойств линейных объектов происходит путем подачи на вход воздействия.

В связи с этим выделяют различные типы воздействий по управлению.

Тестовые воздействия по управлению могут быть: