Регулятор температуры типа "Плайгер"

Размещено на http://allbest.ru

Регулятор температуры типа "Плайгер"

1. Описание регулятора типа «Плайгер»

Регулятор температуры фирмы «Плайгер» непрямого действия пневматический, статический с регулируемой неравномерностью. Состав регулятора по звеньям, их взаимосвязь и АСР в целом можно представить структурной схемой (см.рис.7.1) из которого можно исключить ПИ-преобразователь и пульт дистанционного управления ПДУ

Рис 1. Структурная схема регулятора

регулятор температура датчик

Регулятор состоит из последовательно соединенных датчика, измеряющего температуру охлаждающей среды на выходе из ДВС, и усилителя, воздействующего на ИО, посредством которого управляется отвод тепла Q_0TB на холодильник. Выходным сигналом датчика и входным позиционера является давление управляющего воздуха р1 (на позиционере для регулятора «Плайгер» р1 указано в скобках). Выходной сигнал позиционера в виде давления воздуха (рз) поступает на мембранный СМ одностороннего действия, перемещение выходного звена которого приводит к воздействию на ИО, а через отрицательную ЖОС на позиционер. Введение ЖОС от СМ к позиционеру позволяет получить пропорциональную зависимость между значениями р1 и m усилителя. Настройку регулятора и АСР в целом производят изменением уставок задания R коэффициентов пропорциональности k и времени сервомотора Тс.

Сжатый воздух из баллонов под давлением р_р через фильтр 19 подается к стабилизатору давления 20, настроенному на давление Рп1= (1,47- 1,96) 10⁴ Па (1,5 - 2 кгс/см²). Под этим давлением воздух поступает в позиционер и к стабилизатору давления 23 дилатометрического датчика температуры. Стабилизатор 23 поддерживает давление р_П2= 1,08 *10⁵ Па (1,1 кгс/см²) перед дросселем 25, исключая колебания давления перед ним при изменении расхода воздуха на позиционер. От дросселя 25 воздух подается к соплу 27 датчика температуры и в глухую мембранную камеру 13 измерителя первого каскада усиления позиционера. Дроссель 25 с соплом 27, прикрываемым заслонкой 29, образуют цепь последовательно соединенных пневмосопротивлений (делитель давления). Тогда при неизменном давлении питания и проходном сечении дросселя перепад давлений на нем, а следовательно и давление в камере 13, будут зависеть от расхода воздуха в атмосферу через сопло.

При установившемся режиме температура датчика неизменна, заслонка 29 пружиной 26 прижата к винту 28 и неподвижна, а через зазор б2 идет определенный расход воздуха в атмосферу и выходное давление датчика p1 неизменно. Это давление является входным сигналом позиционера, создавая на мембране блока 13 силу, которая уравновешивается на заслонке 15 силой действия пружины 14 силовой отрицательной ЖОС. . аналогичный описанному выше делитель давления, от которого воздух подается под давлением р2 в камеру А усилителя мощности 18 второго каскада усиления. Сила от давления р2 в камере А на жесткий центр мембраны уравновешивается силой от давления на него воздуха р₃ в камере Б и двухседельчатый клапан удерживается в закрытом положении. Воздух под давлением р₃ через дроссель 16 поступает в рабочую полость СМ, а сила его действия на жесткий центр мембраны 6 уравновешивается силой действия силовой пружины 5. Через соединительный шток СМ двухходовой золотник 1 ИО удерживается в определенном положении, управляя смешиванием потоков рабочей среды, идущей от холодильника и мимо него.( см схему регулятора ДП.50/00.02/2 - 4.240500.СХ08).

2. Принцип действия регулятора

Увеличение нагрузки двигателя приводит к росту температуры рабочей среды, удлинению трубки 31 датчика, перемещению стержня со скобой 30 и микрометрическим винтом 28. Это приводит к развороту заслонки 29, увеличению зазора a2, снижению давления Р1 в камере 13 и нарушению равновесия сил действующих на заслонку 15. Под действием разности сил заслонка разворачивается, возрастает зазор a1, а давление р₂ в камере А усилителя 18 снижается. Нарушается равновесие сил на жестком центре, он отрывается от клапана, и через камеру Б происходит стравливание воздуха в атмосферу из полости СМ. Нарушается равновесие сил в СМ, и золотник / через шток пружиной 5 начинает перемещаться вверх, увеличивая подачу рабочей среды от холодильника и уменьшая проток мимо него. По мере движения штока происходит разворот рычага 4. От него через профильный рычаг 11, опору 10, винт 8 и серьгу 12 уменьшается натяг пружины 14. Равновесие сил на заслонке 15 восстанавливается и ее движение от сопла 18 прекращается. Это приводит к ограничению снижения давления в полости А блока 18. По мере снижения давления р₃ в полости Б до значения р₂ в полости А восстанавливается равновесие сил на жестком центре мембраны и он, перемещаясь в обратном направлении, прижимается к клапану. Стравливание воздуха в атмосферу из полости СМ и движение золотника ИО 1 прекращается. При снижении температуры рабочей среды ниже заданной направление действия регулятора изменится на противоположное.

Из изложенного следует, что блок 18 усилителя мощности является астатическим звеном, обеспечивая на установившемся режиме строгое соответствие (с нулевой неравномерностью) значений давлений р₂ и р₃. В динамике его задача сводится к управлению значительным потоком воздуха, подаваемого в СМ или стравливаемого из него. Управление вторым каскадом усиления ведется статическим усилителем первого каскада с малым расходом воздуха. Введение в первый каскад усиления отрицательной ЖОС позволяет получить строгое однозначное (пропорциональное) соответствие между значениями его входного сигнала p1 и положением штока СМ, а следовательно, и положением ИО т. При правильной настройке позиционера это соответствие должно описываться статической характеристикой.

Так как регулятор состоит из последовательно соединенных статических звеньев (датчика и позиционера), то он воздействует на ИО и ОР пропорционально изменению температуры ? до тех пор, пока не восстановится тепловой баланс (Q_под=Q_отв), т. е. АСР является статической, а ее статические свойства графически описываются характеристиками .

Качество переходного процесса АСР будет определяться совокупностью свойств ОР, ИО и регулятора. Вследствие запаздывания и значительной инерционности ОР переходный процесс будет происходить обязательно с перерегулированием и движением клапана вначале в одну сторону на заведомо большую величину, а затем с некоторым возвратом в другую

3. Проверка и наладка регулятора

Проверку и наладку регулятора следует производить по звеньям в определенной последовательности. Прежде всего должны быть проверены значения давлений питания за стабилизаторами 20 и 23, а при необходимости установлены на указанные выше пределы.

При максимальном зазоре между соплом 17 и заслонкой 15 давление в камере А блока 18 и на его выходе должно быть в пределах (0,147 - 0,19) *10⁵ Па (0,15 - 0,2 кгс/см²). Его регулировку производят изменением проходного сечения дросселя 21. При принудительном закрытии сопла заслонкой давление выхода должно приблизиться к. значению давления питания.

Для проверки исправности мембранного блока 18 следует отсоединить магистраль, идущую к СМ. При отсутствии давления в управляющей полости А клапан должен быть закрыт и не должно быть протечек воздуха в атмосферу через камеру Б. При подаче питания в камеру А в камере Б должно быть давление питания и отсутствовать стравливание воздуха в атмосферу через клапан.

После проверки и настройки указанных узлов блок 18 подключают к СМ и производят общую настройку позиционера. Правильно настроенный позиционер должен обеспечивать номинальное перемещение m_н золотника1 при изменении давления p1 от 0,19*10⁵ Па (0,2 кгс/см²) до 0,98*10⁵ Па (1 кгс/см²), что соответствует его статической характеристике). Настройка позиционера на требуемый ход ИО производится совместным манипулированием винтами 8 и 9.

После настройки позиционера проверяют, а в случае необходимости производят статическую настройку измерителя температуры. Это можно делать как на остановленном двигателе, так и на работающем.

В первом случае датчик снимают с магистрали охлаждения, а к магистрали, идущей в камеру 13, подсоединяют образцовый манометр с пределом измерения до 2,45*10⁵ Па (2,5 кгс/см²). При поданном питании воздуха датчик погружают в термостат с водой, температура которой соответствует температуре выхода воды из двигателя при минимальной его нагрузке. Вращением микрометрического винта 28 максимально приближают заслонку 29 к соплу 27. При этом давление p1 должно достичь 0,98*10⁵ Па(1 кгс/см²). Постепенно (статически) повышают температуру воды в термостате и добиваются снижения давления выхода до 0,19*100000 Па (0,2 кгс/см²). Разность температур, измеренная по образцовому термометру, при указанных крайних значениях давлений определит статическую неравномерность датчика. При предварительной настройке датчика следует устанавливать минимальную неравномерность (2⁰С), что соответствует статической характеристике и открытию дросселя 25 приблизительно на '/₄ оборота. Если значение неравномерности больше указанного, дроссель следует прикрывать, а если меньше - приоткрывать.

На работающем двигателе датчик остается на магистрали охлаждения, а его проверка и настройка производятся аналогично рассмотренным при переходе на ручное управление золотником / посредством вращения маховика 7. Так как технические термометры, установленные на двигателе, обладают меньшей точностью из-грения по сравнению с образцовыми, то точность определения неравномерности будет ниже, чем в первом случае.

Самым простым способом определения неравномерности датчика «Плайгер» (еще менее точным, чем первые два) является счет по делениям лимба микрометрического винта 28, разворот которого вызывает изменение выходного давления от 0,19* 10⁵ Па (0,2 кгс/см²) до 0,98*10⁵ Па (1 кгс/см²).

После проверки и настройки звеньев регулятора двигатель выводят на установившийся режим полной нагрузки, а уставкой задания датчика добиваются равенства истинной температуры воды на выходе из ДВС и заданной. Сущность динамической настройки АСР сводится к подбору соответствующих скоростей изменения регулируемой температуры и перемещений ИО, при которых после нанесения возмущения переходный процесс имеет затухающий характер, а его время и динамический заброс температуры минимальны.

Вначале дроссели 3 катаракта 2 и магистральный дроссель 16 должны быть полностью открыты. Возмущение можно наносить изменениями нагрузки ДВС (частичным уменьшением топливоподачи) или уставки задания регулятора (уменьшением уставки в пределах статической неравномерности). Если после нанесения возмущения в динамике характерен долго не затухающий пнрнходный процесс, то следует постепенным прикрытием дросселя 3 увеличивать сопротивление перетекания масла из одной полости катаракта 2 в другую. Чрезмерное дросселирование может также привести к раскачиванию АСР и росту динамического заброса температуры. При отсутствии катаракта динамическую устойчивость АСР можно повышать аналогично с помощью магистрального дросселя 16, т. е. в обоих случаях динамическая настройка АСР производится путем изменения времени СМ с сохранением постоянного статизма. Если изменением времени СМ не удается достичь нужной динамической устойчивости, то следует ее повышать путем увеличения статизма измерителя температуры, а следовательно, и АСР в целом.

Регулирование неравномерности измерителя производится изменением проходного сечения дросселя 25 (изменением его расходных характеристик). Так, при открытии дросселя на 1/4 оборота подача воздуха к соплу 27 будет меньше, чем при открытии на 3/4 оборота. В первом случае для изменения р1 от 0,19*10⁵ Па (0,2 кгс/см²) до 0,98*10⁵ Па (1 кгс/см²) потребуется меньшее изменение зазора а2, а следовательно, и температуры, чем во втором случае. Тогда в динамике одному и тому же изменению температуры при меньшем открытии дросселя 25 будет соответствовать большее изменение выходного давления датчика, а следовательно, и большее воздействие регулятора на золотник ИО 1. В свою очередь, чрезмерное воздействие на ИО из-за значительной инерционности и запаздывания в системе охлаждения может привести к повышенному перерегулированию и колебательности АСР. Поэтому следует постепенно статически увеличивать проходное сечение дросселя датчика с повторной настройкой дросселей 3 и 16, добиваясь повышения динамической устойчивости АСР при минимально возможной статической неравномерности.

В рассмотренном регуляторе применен инвертирующий измеритель температуры (с ростом температуры выходное давление снижается) и синфазный позиционер (с ростом входного давления растет выходное). Однако могут устанавливаться регуляторы (даже в пределах СЭУ одного судна) с другими комбинациями датчиков и позиционеров «Плайгер». Поэтому при замене указанных звеньев или их разборке необходимо обращать внимание на условные обозначения паспорта измерителя температуры и положение переключателя сопел позиционера (на схеме не показано). Нарушение правильности компоновки регулятора и его включения приведет к отказу работы АСР.

Размещено на Allbest.ru