Автоматизация управления установок с ДВС., страница 32

Наконец, по конструкции управляющего органа регулятор может быть одно- и двухклапанным. В данном случае речь идет о регуляторах температуры, работающих в системах, где регулирование осуществляется по способу обвода или перепуска. Одноклапанный регулятор (рис. 73, а) изменяет только сечение
обводной или перепускной ветви трубопроводной системы. Упругий сильфон 1, заполненный жидкостью, при соответствующей температуре расширяется, открывая клапан 2. При полностью открытом клапане 2 распределение потоков между ветвями определяется только соотношением гидравлических сопротив-лений ветвей, и часть охлаждающей жидкости в системе регулирования перепуском будет всегда направляться в теплообменник. В двухклапанном регуляторе (рис. 73, б) клапан 3 увеличивает одно из сечений разветвляющихся каналов, в то время как клапан 2 уменьшает второе. Например, при полностью открытом перепускном канале линия, направляемая к теплообменнику, будет перекрыта. Выбор того или другого варианта определяется соотношением гидравлических сопротивлений и требуемым диапазоном изменения соотно-шения расходов через перепуск и теплообменник.

3.4 Динамика систем автоматического регулирования температуры

Динамические свойства системы регулирования температуры рассмотрим на примере системы с регулятором прямого действия, структурная схема которого показана на рис. 74, на которой звенья W₁(p) и W₂(p) представляют объект регулирования, W₃(p) - регулятор температуры. Здесь относительные значения параметров:

j = (t_ж- t_жр)/t_н- относительное отклонение температуры жидкости,

h = (h - h_р)/h_н - относительный ход клапана регулятора температуры,

x = (g - g_р)/g_н - относительное регуляторное воздействие, где g = G_х/G - относительное количество жидкости, направляемой в теплообменник.

Коэффициент усиления k₄ определяет соотношение между относи-тельным расходом жидкости через теплообменник и относительным ходом клапана регулятора температуры.

Необходимость описания динамических свойств двигателя как объекта регулирования по температуре двумя параллельно включенными звеньями вытекает из того, что инерционные свойства объекта различны по отношению к возмущающему воздействию l (изменению нагрузки) и регуляторному воздействию x (изменению соотношения расходов жидкости через линию перепуска и теплообменник). Действительно, даже если считать, что температура газов в цилиндре изменяется одновременно с изменением нагрузки (такое допущение оправдано, поскольку переходные процессы в двигателе занимают секунды, а в системе регулирования температуры - минуты), то возросший тепловой поток прогревает стенки цилиндра, а уж затем - охлаждающую жидкость. Напротив, регуляторное воздействие действует в первую очередь на массу жидкости, циркулирующей в системе охлаждения, роль же тепловой инерции деталей двигателя в данном случае незначительна, поскольку изменение их температуры сравнительно невелико. По тем же причинам звенья, образующие объект регулирования, не являются одноемкостными, поскольку содержат как минимум два инерционных элемента - детали двигателя и охлаждающую жидкость. То же относится и к регулятору температуры, для срабатывания которого требуется прогреть стенки сильфона и испарить находящуюся в нем жидкость.

Таким образом, все три звена, входящие в систему регулирования, не относятся к простейшим и не могут быть описаны простыми передаточными функциями. В то же время их переходные характеристики являются апериодическими, что позволяет аппроксимировать эти звенья последо-вательностью апериодического звена и звена чистого запаздывания, как показано на рис. 75. Для этого, как правило, удобнее пользоваться экспериментально определенными переходными характеристиками, для получения которых необходимо зарегистрировать изменение выходной температуры охлаждающей жидкости при сбросе нагрузки от номинальной до холостого хода при отключенном регуляторе температуры и при принудительном открытии клапана регулятора во время работы двигателя с постоянной нагрузкой. Переходная характеристика регулятора может быть получена, если быстро изменять температуру среды, омывающей регулятор. На полученных таким образом характеристиках выделяется участок чистого запаздывания t и апериодический участок, характеризуемый временем Т. Соответственно передаточные функции звеньев записываются как