Автоматизация судовых дизельных энергетических установок, страница 3

Вспомогательные паровые котлы в обязательном порядке оснащаются регуляторами уровня воды и давления пара, дизель-генераторы – регуляторами синхронизации. Давление пара регулируют с целью получения заданных параметров генерируемого пара, а регуляторы синхронизации обеспечивают параллельную работу генераторов переменного тока.

Несмотря на различия физической сущности регулируемых параметров структурные схемы всех САР изображаются практически одинаково. Под структурной схемой системы автоматического регулирования понимают условное обозначение ее элементов в виде прямоугольников, связей и стрелок, рис. 9.1. Связями показывают взаимодействие элементов САР между собой, а стрелками определяют входные и выходные координаты элементов. Структурные схемы САР всегда замкнутые, у них регулятор получает информацию от объекта и воздействует на него.

Рис. 9.1. Структурная схема регулятора прямого действия

Возможны два состояния САР: равновесное (статическое), когда все ее элементы находятся в покое и величина регулируемого параметра не меняется, и динамическое, когда все ее элементы находятся в движении. Динамическое состояние возникает главным образом из-за изменения нагрузки на объект. Вследствие этого изменения меняется входная координата , которая чувствительным элементом регулятора замеряется и преобразуется в сигнал . Элемент сравнения сопоставляет два сигнал  и  (сигнал  от задающего элемента) и вырабатывает сигнал рассогласования , который трансформируется в выходную координату . Под действием выходной координаты регулирующий орган меняет количество энергии или вещества, подводимого к объекту, восстанавливая тем самым равновесное состояние. Процесс возвращения к равновесному состоянию называется переходным процессом, рис. 9.2. В САР переходные процессы должны быть только сходящимися, т.е. такими, когда процесс регулирования завершается новым равновесным состоянием и регулируемый параметр находится в заданных пределах.

Рис. 9.2. Виды переходных процессов: а – колебательный,                                            б – апериодический

Вид переходного процесса и его показатели одновременно зависят от объекта регулирования и оказывают свое влияние на него. Это влияние ограничивают условиями работоспособности объекта. Например, в течение переходного процесса максимальные отклонения  регулируемого параметра не должны превышать 10% от заданного значения, ограничивают также длительность переходного процесса, т.е. время возвращения к новому равновесному состоянию, регламентируют и другие показатели.

Рассмотренная структурная схема свойственна САР прямого действия. У них необходимое усилие выходной координаты  создается самим чувствительным элементом регулятора. В том случае, когда это усилие недостаточно для перестановки регулирующего органа, применяют регуляторы непрямого действия, у которых дополнительно предусматривается исполнительный элемент, усиливающий сигнал рассогласования, и обратная связь, рис. 9.3. Благодаря обратной связи повышается качество переходного процесса и достигается лучшая стабилизация регулируемого параметра. Между собой исполнительный элемент и обратная связь образуют внутренний замкнутый контур. В качестве исполнительного элемента в судовой автоматике доминирующее применение получили гидравлические сервомоторы, рис. 9.4. Их работа ясна из приведенной схемы.

Рис. 9.3. Структурная схема регулятора непрямого действия

Уже только по рассмотренным структурным схемам можно заметить, реальный регулятор представляет сложную конструкцию, состоящую из отдельных устройств и механизмов, связанных механическими рычагами и гидравлическими каналами. Из них пожалуй самым важным является измерительное устройство, поскольку оно, во-первых, непрерывно замеряет регулируемый параметр и в случае его отклонения приводит в движение остальные механизмы, во-вторых, формирует статические и динамические свойства регулятора и, в-третьих, определяет если не полностью, то в значительной мере вид и характеристики переходных процессов САР.