Регулирование расхода газа

Регулирование расхода газа

На рис. 3, а представлена конструктивная схема CAP рас­хода газа в трубопроводе (F_z = const). Она включает в себя трубо­провод 1, сужающее устройство — датчик расхода 2, дифферен­циальный преобразователь 3 с упругой мембраной, пружинный задатчик 4, струйный гидравлический усилитель 5, поршневой привод двустороннего действия 8 с механизмом поворота, дрос­сельную заслонку 9, элементы коррекции: кинематический механизм (рычаг) 7, поршень 6. Рабочая жидкость поступает в струй­ный усилитель от источника питания.

На структурно-поточной схеме CAP расхода газа в трубопро­воде (рис. 3, б) указаны поточные характеристики входных-выходных сигналов и функциональные элементы: объект регулирования — трубопровод. Функция преобразова­ния имеет вид F_x =f(G_y), где F_x— регулируемая величина (расход через трубопровод); G_y — регулирующая величина (угол поворота заслонки);

Д — датчик. Функция преобразования имеет вид ΔP₁=f(F_x) где ΔP₁= Р₁ – P₂ — перепад давления на выходе;

Рис. 3. Схемы CAP расхода газа в трубопроводе:

А — конструктивная; б — структурно-поточная; 1 — трубопровод; 2— датчик расхода; 3 — дифференциальный преобразователь; 4 — пружинный задатчик, 5— струйный гидравлический усилитель; 6 — поршень; 7— рычаг; 8— поршневой привод двустороннего действия; 9 — дроссельная заслонка

ИнП — дифференциальный преобразователь давления с упругой мембраной. Функция преобразования имеет вид G = f (ΔP₁), где G — перемещение мембраны под действием разности давлений. Перемещение мембраны вызывает сжатие пружины, которая передает усилие B_x на струйную трубку усилителя;

ЗдУ — задающее устройство (пружина), формирующее заданное значение параметра F_z= kB_z, где В_z — сила натяжения пружи­ны, k — коэффициент пропорциональности;

УСр и УУ — устройство сравнения и устройство управления (струйный усилитель). Функция преобразования имеет вид ΔP₂=f(B_x-B_z) где ΔР₂ — разность давлений на соплах усилителя, создаваемая за счет давления источника питания; В_x, В_z — силы, действующие на струйную трубку соответственно со стороны ниж­ней и верхней трубок;

ИМ — исполнительный механизм. Функция преобразования имеет вид G_y=f(ΔP₂), где G_y — перемещение штока гидроцилинд­ра, вызывающее перемещение на определенный угол выходного элемента механизма поворота;

РО — регулирующий орган (дроссельная заслонка). Функция преобразования имеет вид F_y=f(G_α), где F_y — входной (управляю­щий) поток;

ИУ, УВк — устройство измерения и устройство воздействия кор­ректирующих элементов (рычаг и поршень). Они используются для получения требуемого закона управления и определенного харак­тера статической характеристики регулятора. По существу коррек­тирующие элементы составляют внутреннюю систему автоматиче­ского регулирования. Корректируемый выходной параметр воспри­нимается ИУ и с помощью УВк воздействует по обратной связи на элемент, характеристики которого необходимо скорректировать.

Работает CAP следующим образом. Сужающее устройство, ус­тановленное в трубопроводе, создает на дросселирующем сече­нии перепад давления ΔP₁= Р₁ – P₂, который воспринимает диф­ференциальный преобразователь 3. При увеличении расхода газа диафрагма преобразователя прогибается вверх и через пружину поворачивает струйную трубку усилителя 5. По струйной трубке подается масло под давлением P_п. При отклонении трубки в верх­ней полости поршневого привода 8 давление повышается, а в нижней — понижается, в результате этого шток переместится вниз и повернет дроссельную заслонку в сторону перекрытия. Одно­временно рычаг 7 обратной связи поворачивается в другую сторо­ну, поршень обратной связи опускается, в связи с чем струйная трубка усилителя 5 возвращается в исходное положение и про­цесс регулирования на этом может прекратиться. Рычаг 7 обеспе­чивает образование статической характеристики CAP. Основное свойство, характеризующее статическое регулирование: равновеcие системы регулирования со статическим регулятором возможно при различных значениях регулируемого параметра. При этом каж­дому значению регулируемого параметра соответствует единствен­но и вполне определенное положение регулирующего органа.