Автоматическая система регулирования вязкости топлива

1. Описание устройства и взаимодействие элементов САР

Измеритель вязкости и пневмопреобразователь Вал 2 мотора вращает с постоянной скоростью ведущий диск 1, на поверхности ведомого диска 4 возникает крутящий момент, который передаётся на преобразователь.

Плоскость, в которой поворачивается рычаг заслонки 8 преобразователя, перпендикулярна плоскости выходного валика 3 (на рисунке плоскости совмещены). При увеличении вязкости зазор между соплом 7 и заслонкой 8, имеющими предвключённое сопротивление 5 уменьшается и сигнал на выходе усилителя 6 увеличивается. В такой же степени увеличивается и управляющий сигнал на выходе 14, который также передаётся в сильфоны обратной связи 12. Оси сильфонов смещены друг относительно друга таким образом, что развиваемый ими момент на рычаге 8 противоположен по знаку моменту М на валике 3 измерителя. Конструкцией предусмотрена возможность смещения левого сильфона, как показано стрелкой В, что обеспечивает изменение степени обратной связи (коэффициент усиления измерителя). С уменьшением расстояния между осями сильфонов коэффициент усиления возрастает, и наоборот. Начальную точку диапазона измерения – начальную точку – можно отрегулировать за счёт натяжения пружины 10; пружина 11 компенсационная.

Выходной сигнал 14 измерителя является линейной функцией вязкости топлива.

Предусмотрена также возможность регулирования зазора между дисками 1 и 4; с уменьшением этого зазора коэффициент усиления измерителя растёт.

Рычаг заслонки 8 имеет ограничители 9.

Для контроля правильности настройки предусмотрен груз 15, который следует при проверках надевать на штырёк рычага 16. Во избежании перегрева включать сжатый воздух через редукционный клапан 13 следует, когда измеритель только начинает прогреваться (предельная температура 70С).

Измеритель вязкости снабжён термовыключателем, поскольку не рекомендуется работать при слишком низких или чересчур высоких значениях температуры. Термовыключатель срабатывает на запуск двигателя при нижнем значении заданной температуры и на его остановку в случае угрозы перегрузки.

Пневматический ПИ-регулятор

На вход регулятора подаются давление задания 5 и выходной сигнал 6 преобразователя, пропорциональный текущему значению вязкости топлива. На входе имеется реверсивная пластина 4, при повороте которой действие регулятора изменяется с прямого на обратное.

Разность входных давлений измеряется дифференциальной мембраной камеры 9, которая создаёт соответствующее по знаку и значению усилие на управляющем штоке 7.

Камера 8 разделена мембраной на полости пропорциональной и интегральной составляющей. Мембрана камеры 10 создаёт на штоке 7 компенсационное усилие, по знаку соответствующее отрицательной обратной связи (жесткой). Выходное (управляющее) давление определяется положением шарикового клапана 2 усилителя 3 и полого стержня 1 с отверстием в атмосферу. Пружина 11, натяжение которой регулирует маховичок 12, служит для установления начальной рабочей точки характеристики регулятора.

Когда появляется рассогласование между текущим и заданным значениями вязкости топлива, под влиянием разности давлений сжатого воздуха на мембране камеры 9 управляющий шток 7 перемещается и через стержень 1 изменяет положение шарикового клапана 2. Это вызывает изменение выходного давления и перемещение клапана 16, управляющего подачей пара к подогревателю топлива. Положение штока 7 определяется соотношением усилий со стороны отрицательной обратной связи на мембранах камер 10 и 8 (слева) и со стороны положительной обратной связи на мембране камеры 8 (справа). Постоянная времени интегрирования регулятора устанавливается дросселем 13, а ширина зоны пропорциональности – дросселями 14 и15.

Максимальная ширина зоны пропорциональности при закрытом дросселе 15 равна 300 %, время интегрирования может быть изменено от 0,06 до 20 минут.

Компенсационная камера 10 и пружина регулировки нулевой точки 11 служат для компенсации различного рода искажений, которые могут возникнуть в процессе изменений заданного и управляющего давлений на соответствующих мембранах.

2. Построение и аппроксимирование переходной функции

По экспериментальным данным строится график переходной функции, представляющий собой плавную кривую, проходящую через или рядом с экспериментальными точками. Плавная кривая характеризует существо процесса и необходима для последующих операций аппроксимирования.

Характерной особенностью переходного процесса является отсутствие заметного изменения регулируемой величины сразу после нанесения возмущения. Максимальное значение скорости изменения регулируемой величины устанавливается не непосредственно после нанесения возмущения, а с некоторым отставанием, называемым переходным запаздыванием. Величина запаздывания определяется отрезком на оси времени, ограниченным касательной к кривой переходного процесса в точке максимальной скорости изменения показателя процесса и точкой, соответствующей нанесению возмущения.

Многоёмкостные объекты можно заменить одноёмкостными с запаздыванием. Таким образом динамику любых объектов регулирования можно характеризовать тремя цифрами:

– время запаздывания;

– инерционная постоянная;

– статический коэффициент усиления.

При построении получаем:

сек; сек.