1.
Jaka funkcje w urz
ą
dzeniach pneumatycznych pełni wzmacniacz mocy ?
Wzmacniacz mocy stanowi swego rodzaju zawór trójdro
ż
ny, który ł
ą
czy siłownik z przewodem zasilaj
ą
cym lub atmosfer
ą
. Zawór ten sterowany sygnałem ze wzmacniacza wst
ę
pnego odznacza si
ę
stosunkowo du
żą
ś
rednic
ą
gniazda i otworu upustowego. Umo
ż
liwia to szybkie zmiany ci
ś
nienia wyj
ś
ciowego wzmacniacza mocy. Sygnał wyj
ś
ciowy tego wzmacniacza uruchamia bezpo
ś
rednio zespół
wykonawczy. Wzmacniacz mocy charakteryzuje si
ę
du
ż
ym nat
ęż
eniem przepływu powietrza, zapewniaj
ą
cym w krótkim czasie uzyskanie wymaganego ci
ś
nienia w linii pneumatycznej i siłowniku. Grzybek
zaworu ma kształt kuli, sto
ż
ka lub talerza; do jego nap
ę
du stosowane s
ą
mieszki spr
ęż
yste lub membrany
W stanach ustalonych dopływ do mieszka wyj
ś
ciowego oraz odpływ powietrza do atmosfery jest praktycznie odci
ę
ty. W stanach przej
ś
ciowych otwarty jest albo dopływ powietrza zasilaj
ą
cego albo odpływ
do atmosfery. Wzmacniacze tego typu pracuj
ą
bez ci
ą
głego poboru powietrza. Zmiana ci
ś
nienia wej
ś
ciowego P
1
powoduje zmian
ę
poło
ż
enia przegrody, co poci
ą
ga za sob
ą
otwarcie jednego z dwóch
gniazd zaworu i w konsekwencji zmian
ę
ci
ś
nienia P
2
w mieszku wyj
ś
ciowym. Zmiana ci
ś
nienia P
2
trwa a
ż
do momentu zrównania si
ę
sił działaj
ą
cych z obu stron przegrody. Siły te powstaj
ą
w wyniku
działania ci
ś
nie
ń
powietrza i ugi
ę
cia elementów spr
ęż
ystych (mieszki, spr
ęż
yna). Przy niewielkich przemieszczeniach przegrody zmiany siły od elementów spr
ęż
ystych s
ą
współmiernie małe w porównaniu
z siłami pochodz
ą
cymi od ci
ś
nie
ń
. W takim przypadku równanie statyczne wzmacniacza ma posta
ć
:
2
2
1
1
A
p
A
p
⋅
∆
=
∆
⋅
∆
gdzie:
∆
p – zmiany ci
ś
nie
ń
wej
ś
ciowych i wyj
ś
ciowych,
A – czynne powierzchnie mieszków wej
ś
ciowych i wyj
ś
ciowych.
Z zale
ż
no
ś
ci tej wynika współczynnik wzmocnienia
const
p
p
A
A
k
=
∆
∆
=
=
1
2
2
1
i zwykle wynosi od 1 do 20.
2. Opisa
ć
zasad
ę
działania bloku wzmacniaczy dysza - przesłona oraz wzmacniacz mocy.
Wzmacniacz przesłonowy (dysza – przesłona) składa si
ę
z dwóch oporów pneumatycznych, stałego 1 i zmiennego 2, poł
ą
czonych szeregowo za po
ś
rednictwem komory przej
ś
ciowej 3. Opór 1 ma posta
ć
przew
ęż
enia o stałym przekroju A
1
. Pole przekroju A
2
oporu zmiennego 2 zale
ż
y od poło
ż
enia przesłony 4. Powietrze zasilaj
ą
ce o stałym ci
ś
nieniu p
o
przepływa przez otwór stały do komory przej
ś
ciowej a
nast
ę
pnie przez opór zmienny do o
ś
rodka o ci
ś
nieniu p
2
(najcz
ęś
ciej do atmosfery). Suma spadków ci
ś
nie
ń
na oporach 1 i 2 (
∆
p
1
+
∆
p
2
=
∆
p) ma warto
ść
stał
ą
i równ
ą
∆
p=p
o
-p
2
. Zmiana warto
ś
ci poru
zmiennego 2 powoduj
ę
zmian
ę
spadku ci
ś
nienia na tym oporze z warto
ś
ci
∆
p
2
do na
∆
p
2
’. W
ś
lad za tym nast
ę
puje zmiana warto
ś
ci na
∆
p
1
’ tak aby spełni
ć
zale
ż
no
ść
∆
p
1
’+
∆
p
2
’=
∆
p=const. Przez zmian
ę
oporu 2 zmienia si
ę
ci
ś
nienie p
1
ci
ś
nienie to jest sygnałem wyj
ś
ciowym wzmacniacza, natomiast przesuni
ę
cie przesłony x spełnia rol
ę
sygnału wej
ś
ciowego. W regulatorach pneumatycznych wzmacniacz
typu dysza-przesłona spełnia zwykle rol
ę
wzmacniacza wst
ę
pnego z którego sygnał wyj
ś
ciowy przekazywany jest do wzmacniacza mocy. Sygnał wyj
ś
ciowy tego wzmacniacza uruchamia bezpo
ś
rednio
zespół wykonawczy. Wzmacniacz mocy charakteryzuje si
ę
du
ż
ym nat
ęż
enia przepływu powietrza zapewniaj
ą
cym w krótkim czasie uzyskanie wymaganego ci
ś
nienia w linii pneumatycznej i siłowniku.
5. Poda
ć
zakresy warto
ś
ci sygnałów standardowych w układach regulacji.
Sygnal 0,2-1,0-bar 3-15psi
zasilanie1,4bar 20 psi
Zdecydowana wi
ę
kszo
ść
produkowanych obecnie urz
ą
dze
ń
regulacyjnych nale
ż
y do systemów
ś
rednio-warto
ś
ciowych. Ci
ś
nienie powietrza zasilaj
ą
cego wynosi w nich 120 lub 140 kPa a wyj
ą
tkowo 0,6 lub
0,3 MPa. Systemy wysoko-ci
ś
nieniowe pracuj
ą
ce przy ci
ś
nieniach do 10 MPa stosowane s
ą
jedynie w serwomechanizmach specjalnych. W ostatnich latach w układach pneumatycznych wprowadzono
systemy niskoci
ś
nieniowe o ci
ś
nieniu zasilania 1,2 do 3,0 kPa. Zakres zmian sygnału wyj
ś
ciowego jest unormowany i wynosi 20 do 100 kPa.
6. Omówi
ć
zasad
ę
pracy przetwornika pneumatycznego:
Rozró
ż
niamy pneumatyczne przetworniki sygnałów po
ś
rednich (siła, przesuni
ę
cie, pr
ą
d ). przetwarzaj
ą
cego i wzmacniacza mocy. Zespół przetwarzaj
ą
cy stanowi z reguły Składaj
ą
si
ę
one z zespołu
wzmacniacz pneumatyczny typu dysza przesłona , obj
ę
ty proporcjonalnym sprz
ę
rzeniem zwrotnym. Działanie zespołu przetwarzaj
ą
cego oparte jest na zasadzie kompensacji sił lub przesuni
ęć
. Zapewnia
to du
żą
dokładno
ść
i mał
ą
wra
ż
liwo
ść
na zmiany charakterystyki kaskady pneumatycznej wzmacniacza oraz zmiany ci
ś
nienia zasilania . Stosowane w przetwornikach wzmacniacze mocy nie ró
ż
ni
ą
si
ę
od
wzmacniaczy u
ż
ywanych w regulatorach. S
ą
one budowane jako wzmacniacze membranowe jak i mieszkowe z ci
ą
głym lub bez ci
ą
głego wypływu powietrza. Przetwornik zamienia sygnał wychodz
ą
cy z
czujnika na odpowiedni sygnał standardowy o zakresie 20-100 kPa.
Przykładem przetwornika pneumatycznego mo
ż
e by
ć
przetwornik (po
ś
redni) – mieszkowy siły: (rysunek1)
Przetwornik składa si
ę
ze wzmacniacza wst
ę
pnego ( dysza 1, opór2, przesłona3), d
ź
wigni4 i mieszka sprz
ę
rzenia zwrotnego 5. Wzmacniacz mocy 6 jest wykonany jako wzmacniacz membranowy lub
mieszkowy z ci
ą
głym lub bez ci
ą
głego wypływu powietrza.
Dla stanu równowagi
∆
M
1
=
∆
M
2
∆
M
1
- zmiana momentu spowodowana zmian
ą
siły wej
ś
ciowej
∆
F
∆
M
2
- zmiana momentu zale
ż
na od przyrostu
∆
P
m
działaj
ą
cego na mieszek sprz
ę
rzenia zwrotnego 5 o czynnej powierzchni A
∆
P
m
=
∆
F l
1
/A l
2
Spr
ęż
yna 7 jest przeznaczona do nastawiania pocz
ą
tkowej warto
ś
ci sygnału wyj
ś
ciowego P
m min.
Dla pocz
ą
tkowej warto
ś
ci zakresu sygnału wej
ś
ciowego F
min.
7. Narysowa
ć
i opisa
ć
działanie dowolnego przetwornika pneumatycznego.
Rozró
ż
niamy przetworniki:
-
po
ś
rednie (sygnałów po
ś
rednich takich jak siła, przesuni
ę
cie, pr
ą
d)
-
pomiarowe (sygnałem jest ci
ś
nienie, temperatura)
-
mi
ę
dzysystemowe.
Przetw pomiarowy wysokich ci
ś
nie
ń
Składa si
ę
z czujnika w postaci rurki Bourdona (1) i przetwornika po
ś
redniego, działaj
ą
cego na zasadzie kompensacji sił. Sygnałem wyj
ś
ciowym jest siła proporcjonalna do mierzonego ci
ś
nienia. Siła ta jest
przetworzona w przetworniku po
ś
rednim na sygnał pneumatyczny w postaci ci
ś
nienia wyj
ś
ciowego. Zakres mierzonych ci
ś
nie
ń
p zale
ż
y od sztywno
ś
ci rurki Bourdona i czynnej powierzchni mieszka
sprz
ęż
enia zwrotnego (2).Zakres ten mo
ż
na zmienia
ć
w pewnych granicach przesuwaj
ą
c mieszek(2).Spr
ęż
yna(3)jest przeznaczona do nastawiania pocz
ą
tkowej warto
ś
ci sygnału pneumatycznego i ma na celu polepszenie stabilno
ś
ci pracy przetwornika
przy niewielkich obci
ąż
eniach wyj
ś
ciowych. Wzmacniacz mocy (5) ma budow
ę
mieszkow
ą
.
9. Jak
ą
funkcje w układzie regulacji pełni człon pomiarowy (przetwornik).
W układach automatyki d
ąż
y si
ę
do ujednolicenia sygnałów. Sygnały te wówczas nazywa si
ę
sygnałami standardowymi. Wprowadzenie takich sygnałów ułatwia poł
ą
czenie ze sob
ą
poszczególnych
elementów układu zale
ż
nie od potrzeb oraz znacznie ogranicza liczb
ę
potrzebnych elementów (blokowe systemy regulacji). Sygnały przychodz
ą
ce z czujników pomiarowych nie zawsze maja posta
ć
sygnałów standardowych. W takich przypadkach zachodzi konieczno
ść
stosowania dodatkowego elementu tzw. przetwornika pomiarowego. Zmienia on sygnał przychodz
ą
cy z czujnika pomiarowego w
odpowiedni sygnał standardowy
W przetworniku mo
ż
e nast
ą
pi
ć
:
a) zmienia warto
ś
ci sygnału bez zmiany jego natury fizycznej. Przetwornik słu
ż
y do zmiany zakresu zmienno
ś
ci tej samej wielko
ś
ci fizycznej.
b)Zmiana natury fizycznej sygnału. W tym przypadku przetwornik słuzy do zmiany jednej wielko
ś
ci fizycznej na inna wielko
ść
fizyczn
ą
.
10. Sk
ą
d otrzymuje i gdzie podaje sygnały przetwornik w układzie regulacji ?
D
ąż
y si
ę
do ujednolicenia sygnałów w układach automatyki . Sygnały te nazywamy standardowymi. Wprowadzenie takich sygnałów ułatwia poł
ą
czenie ze sob
ą
poszczególnych elementów układu
zale
ż
nie od potrzeb oraz znacznie ogranicza liczb
ę
potrzebnych elementów. Sygnały pochodz
ą
ce z czujników pomiarowych nie zawsze maj
ą
posta
ć
sygnałów standardowych. W takich przypadkach
zachodzi konieczno
ść
zastosowania dodatkowego elementu tzw. Przetwornika pomiarowego. Przetwornik pomiarowy zmienia sygnał przychodz
ą
cy z czujnika na odpowiedni sygnał standardowy i podaje
go na w
ę
zeł sumacyjny(porównuj
ą
cy), a z tamt
ą
d na regulator. Z regulatora idzie on na element wykonawczy wpływa to tym samym na parametry wej
ś
ciowe.
W pomiarowych przetwornikach ci
ś
nienia nast
ę
puje przetwarzanie ci
ś
nienia na normowany sygnał ci
ś
nieniowy (standardowy) o zakresie 20 – 100 kPa. Przykładowo przetwornik wysokich ci
ś
nie
ń
typu
A104 przetwarza ci
ś
nienia o ró
ż
nych zakresach w zale
ż
no
ś
ci od wykonania 0,6 – 40 Mpa na sygnał standardowy. Składa si
ę
on z czujnika w postaci rurki Bourdona i przetwornika po
ś
redniego ,
działaj
ą
cego na zasadzie kompensacji sił.
11. Jakimi cechami powinien charakteryzowa
ć
si
ę
dobry przetwornik?
Powinien on charakteryzowa
ć
si
ę
nast
ę
puj
ą
cymi cechami:
1.Niezawodno
ść
– okre
ś
la si
ę
za pomoc
ą
prawdopodobie
ń
stwa P(t) pracy urz
ą
dzenia bez uszkodze
ń
w ci
ą
gu czasu t. P(t) = e
-
λ
t
, gdzie
∑
=
=
n
i
i
1
λ
λ
- int, uszkodzenia całego urz
ą
dzenia wyznacza si
ę
do
ś
wiadczalnie.
2.Dokładno
ść
– oznacza klas
ę
dokładno
ś
ci lub bł
ą
d podstawowy oraz bł
ę
dy dodatkowe wywołane zmian
ą
warunków zewn
ę
trznych. Warto
ść
liczby klasy dokładno
ś
ci najcz
ęś
ciej oznaczamy – warto
ść
granicznego dopuszczalnego bł
ę
du dokładno
ś
ci
δ
, wyra
ż
onego w % zakresu zmian sygnału wyj
ś
ciowego urz
ą
dzenia
∆
y = y
max
- y
min,
bł
ą
d ten mo
ż
na wyrazi
ć
wzorem
%
100
⋅
∆
+
=
y
e
e
w
p
δ
, gdzie e
p
–
bł
ą
d poprawno
ś
ci okre
ś
laj
ą
cy rozbie
ż
no
ść
mi
ę
dzy charakterystyk
ą
teoretyczn
ą
i rzeczywista urz
ą
dzenia pomiarowego e
w
– graniczny bł
ą
d wierno
ś
ci okre
ś
laj
ą
cy rozrzut warto
ś
ci sygnału wyj
ś
ciowego
urz
ą
dzenia pomiarowego otrzymanej w serii u pomiarów tej samej warto
ś
ci wielko
ś
ci wej
ś
ciowej (nieznanej).
3.Próg pobudliwo
ś
ci (nieczuło
ś
ci) e
n
- okre
ś
la najmniejszy przyrost wielko
ś
ci wej
ś
ciowej x, przy którym nast
ę
puje zauwa
ż
alna zmiana wielko
ś
ci y. Wielko
ść
progu pobudliwo
ś
ci w urz
ą
dzeniu pomiarowym
do celów automatycznej regulacji nie powinna przekracza
ć
od 0,02 do 0,5% zakresu pomiarowego urz
ą
dzenia.
12. Definicje zakresu proporcjonalno
ś
ci, czasu całkowania, czasu ró
ż
niczkowania.
Zakres proporcjonalno
ś
ci jest to odwrotno
ść
współczynnika k
p
(proporcjonalno
ś
ci) wyra
ż
ona w procentach x
p
=(1/k
p
)*100% gdzie k
p
- wielko
ść
bezwymiarowa. Zakres proporcjonalno
ś
ci mo
ż
na rozumie
ć
jako procentowa cze
ść
pełnego zakresu zmian wielko
ś
ci wej
ś
ciowej e potrzebn
ą
do wywołania zmiany wielko
ś
ci wyj
ś
ciowej u o pełen zakres.
Czas całkowania (zdwojenia) T
i
okre
ś
la intensywno
ść
działania całkuj
ą
cego regulatora. Czas zdwojenia T
i
w regulatorach PI i PID jest czasem po upływie którego zmiana sygnału wyj
ś
ciowego u skokowej
zmianie podwaja swoj
ą
warto
ść
w stosunku do zmiany u spowodowanej działaniem proporcjonalnym.
Czas ró
ż
niczkowania (wyprzedzenia) T
d
okre
ś
la intensywno
ść
działania ró
ż
niczkuj
ą
cego regulatora. Dzi
ę
ki działaniu ró
ż
niczkuj
ą
cemu regulator mo
ż
e bardzo silnie reagowa
ć
ju
ż
na małe zmiany
odchylenia regulacji e, je
ż
eli szybko
ść
tych zmian jest du
ż
a, dzi
ę
ki czemu „uprzedza” spodziewany dalszy wzrost e przez odpowiednie oddziaływanie na obiekt regulacji. Czas ró
ż
niczkowania T
d
okre
ś
la
działanie ró
ż
niczkuj
ą
ce w regulatorach PD i PID. Zmiana wielko
ś
ci wyj
ś
ciowej w regulatorze PD wyprzedza o czas T
d
odpowied
ź
regulatora P przy wymuszeniu liniowo narastaj
ą
cym.
18. W jaki sposób mo
ż
na pozby
ć
si
ę
w regulatorze akcji całkuj
ą
cej i ró
ż
niczkuj
ą
cej?
Pozbycie si
ę
akcji całkuj
ą
cej : przez zwi
ę
kszenie czasu T ( wpływ całkowania b
ę
dzie si
ę
uwidaczniał przy mniejszych cz
ę
stotliwo
ś
ciach czyli po dłu
ż
szym czasie)
PI : G(s) = Kp ( 1+ 1/Ti s)
Pozbycie si
ę
akcji ró
ż
niczkuj
ą
cej przez zmniejszenie czasu Td ( zwi
ę
kszenie cz
ę
stotliwo
ś
ci ,przy której wpływ ró
ż
niczkowania staje si
ę
niewidoczny
PID: G(s) = Kp ( 1+ 1/Tis + Td/Ts+1)
19. Co znacza poj
ę
cie rodzaj pracy regulatora – wymie
ń
rodzaje pracy oraz wpływ zmiany rodzaju pracy regulatora w trakcie normalnej eksploatacji.
20. Regulatory bezpo
ś
redniego działania temp. Ci
ś
. Poziom- schematy opisy działania:
S
ą
to regulatory które energi
ę
potrzebn
ą
do przestawienia zaworu nastawczego pobieraj
ą
z procesu regulowanego za pomoc
ą
czujnika. Nie wymagaj
ą
one stosowania dodatkowych
ź
ródeł
(spr
ę
rzarki).Istota polega na wykorzystaniu energii sygnału wyj
ś
ciowego czujnika do bezpo
ś
redniego przestawienia nastawnika. Zalet
ą
tego typu regulatora jest prosta i zwarta budowa, niska cena i du
ż
a
niezawodno
ść
działania. Jednak zakres ich stosowania ogranicza si
ę
do regulacji stałowarto
ś
ciowej o małej warto
ś
ci.
Regulatory te działaj
ą
na ogół w sposób proporcjonalny.
Regulator ci
ś
nienia (rysunek
Wzrost ci
ś
nienia powoduje przymykanie zaworu , zwi
ę
kszenie dławienia i w konsekwencji obni
ż
enie ci
ś
nienia za zaworem. Organem wykonawczym jest zawór dwugniazdowy. Grzybek poł
ą
czony jest
sztywno z membran
ą
. Regulowane ci
ś
nienie doprowadzone jest pod membran
ą
– wytwarza ono sił
ę
działaj
ą
c
ą
do góry. Siła od spr
ęż
yny jest skierowana przeciwnie . Grzybek zaworu ustala si
ę
w
poło
ż
eniu, w którym siły te równowa
żą
si
ę
. Zmieniaj
ą
c nakr
ę
tk
ą
naci
ą
g spr
ęż
yny zmieniamy warto
ść
ci
ś
nienia , przy którym nast
ą
pi równowaga( zmieniamy wi
ę
c warto
ść
zadan
ą
).
Regulator poziomu Najprostszym regulatorem poziomu jest regulator pływakowy. Jest on stosowany do utrzymywania stałej warto
ś
ci poziomu cieczy w zbiornikach otwartych i ci
ś
nieniowych .
Czujnikiem w tych regulatorach jest pływak umieszczony bezpo
ś
rednio w zbiorniku lub w specjalnej komorze pływakowej. W zbiornikach ci
ś
niemiowych z reguły s
ą
stosowane komory pływakowe.
(RYSUNEK):
OPIS – Ruch pływaka 1 zamieniany jest na obrót wałka 3 i za jego po
ś
rednictwem przekazywany na d
ź
wigni
ę
2. Przesuni
ę
cie d
ź
wigni 2 przenoszone jest przez ci
ę
gło 4 na d
ź
wigni
ę
5 przestawiaj
ą
c
ą
zawór 6 . Przej
ś
cie wałka 3 przez
ś
ciank
ę
komory pływakowej uszczelnione jest dławnic
ą
,układ mo
ż
e wi
ę
c działa
ć
przy istnieniu nadci
ś
nienia w zbiorniku. Warto
ść
zadana poziomu jest okre
ś
lana przez
miejsce zainstalowania komory pływakowej i oczywi
ś
cie nie mo
ż
e by
ć
zmienna bez jego przebudowy. Regulator poziomu jest regulatorem proporcjonalnym a zakres proporcjonalno
ś
ci mo
ż
na zmienia
ć
przez zmian
ę
miejsca zamontowania ci
ę
gła 4 . Dokładno
ść
działania regulatora poziomu zaje
ż
y od sił oporu jakie musz
ą
by
ć
pokonane przy przestawieniu zaworu, tzn. od sił działaj
ą
cych na grzybek
zaworu oraz od sił tarcia wyst
ę
puj
ą
cych na wszystkich przegubach oraz w zaworze. Je
ż
eli bowiem na pływak nie działaj
ą
siły zewn
ę
trzne to jego zanurzenie jest stałe a poło
ż
enie odpowiada poziomowi w
zbiorniku.
Regulator temperatury Regulator temp. Bezpo
ś
redniego działania jest przeznaczony do pracy w urz
ą
dzeniach grzejnych , np.: w wymiennikach ciepła (RYSUNEK)
Czujnikiem jest termometr manometryczny. Spirala termometryczna 1 ,mieszek przegrzania 2 ,kapilara 3 ,i mieszek wykonawczy 4 wypełnione s
ą
ciecz
ą
manometryczn
ą
. Spirala termometryczna
zanurzona jest w czynniku ,którego temperatura jest regulowana . Temperatura cieczy manometrycznej jest wi
ę
c taka sama jak w obiekcie regulowanym. Pod wpływem zmian temp. Zmienia si
ę
obj
ę
to
ść
cieczy manometrycznej. Zmieniaj
ą
c swoj
ą
obj
ę
to
ść
ciecz manometryczna działa na mieszek wykonawczy 4 i powoduje zmian
ę
poło
ż
enia grzybka zaworu. Zmniejsza si
ę
lub zwi
ę
ksza wskutek tego
strumie
ń
przepływaj
ą
cego czynnika grzewczego, zapewniaj
ą
c tym samym rz
ą
dan
ą
warto
ść
temperatury.
21.Narysowa
ć
układ regulacji poziomu wody w kotle . SCHEMAT
23.Schamat i opis działania ustawnika pozycyjnego .
Sygnałem wej
ś
ciowym siłownika jest sygnał m , a sygnałem wyj
ś
ciowym przesuni
ę
cie liniowe u lub k
ą
towe
φ
. W siłownikach małej mocy sygnał m dostarcza energii do siłownika . Przy du
ż
ych mocach
siłowników lub po
żą
danej nieliniowej charakterystyce statycznej siłownika , sygnał m steruje pomocniczym wzmacniaczem mocy . Sygnał wyj
ś
ciowy siłownika nad
ąż
a wówczas za zmianami warto
ś
ci
sygnału m . Dodatkowe wzmacniacze siłowników pneumatycznych i hydraulicznych nazywane s
ą
ustawnikami pozycyjnymi (pozycjonerami).Sygnał wej
ś
ciowy m w siłownikach pneumatycznych stanowi
ci
ś
nienie p
u
. W
ś
ród siłowników pneumatycznych mo
ż
na wyró
ż
ni
ć
siłowniki membranowe ze spr
ęż
yn
ą
, siłowniki membranowe bez spr
ęż
yny i siłowniki tłokowe .Ustawnik pozycyjny stanowi wzmacniacz
pneumatyczny ze sprz
ęż
eniem zwrotnym , który zapewnia jednoznaczno
ść
mi
ę
dzy sygnałem steruj
ą
cym p
u
a przesuni
ę
ciem u . Zale
ż
no
ść
statyczna mi
ę
dzy wielko
ś
ciami p
u
i u zespołu siłownik-wstawnik
jest zwykle liniowa . Wprowadzaj
ą
c sprz
ęż
enie zwrotne poprzez odpowiednio ukształtowan
ą
krzywk
ę
uzyskuje si
ę
zale
ż
no
ść
u=f(p
u
) w postaci nieliniowej .Ustawnik pozycyjny umo
ż
liwia takie podwy
ż
szenie
ci
ś
nienia p
u
’ , działaj
ą
cego na membran
ę
siłownika a
ż
do ci
ś
nienia zasilania , które mo
ż
e by
ć
wy
ż
sze od ci
ś
nienia zasilania regulatora p
o
. Ustawnik zapewnia równie
ż
mo
ż
liwo
ść
zmiany zakresu
proporcjonalno
ś
ci urz
ą
dzenia reguluj
ą
cego . Zakres ten w odniesieniu do ustawnika pozycyjnego jest równy : Yp
ust
= WZÓR *100% ; u
max
– maksymalny skok trzpienia siłownika ; u – skok trzpienia
spowodowany przyrostem ci
ś
nienia
∆
p
u
.Ustawniki pozycyjne umo
ż
liwiaj
ą
takie sterowanie sygnałem p
u
’ z jednego regulatora kilkoma siłownikami RYSUNEK .
Przy zmianie sygnału steruj
ą
cego p
u
doprowadzonego do spr
ęż
ystego mieszka 1 , przesłona 2 zmienia ci
ś
nienie kaskadowe p
k
. Po wzmocnieniu tego ci
ś
nienia we wzmacniaczu mocy 3 otrzymuje si
ę
sygnał p
u
’ , działajacy na membran
ę
siłownika 4 . Ci
ś
nienie p
u
’ osi
ą
ga tak
ą
warto
ść
, przy której przesuni
ę
cie u przez spr
ęż
yn
ę
5 wywołuje sił
ę
równowa
żą
c
ą
sił
ę
od mieszka 1 . Jednoznaczno
ść
mi
ę
dzy
sygnałem p
u
a przesuni
ę
ciem u zale
ż
y od sztywno
ś
ci spr
ęż
yny 5 i powi
ą
zania kinetycznego tej spr
ęż
yny z trzpieniem siłownika . Jest oczywiste ,
ż
e w zale
ż
no
ś
ci od siły tarcia i innych sił zewn
ę
trznych ,
działaj
ą
cych na nastawnik , ci
ś
nienie p
u
wywołuje ró
ż
ne ci
ś
nienia p
u
’ .
27.Jakie funkcje mog
ą
realizowa
ć
cyfrowe regulatory pr
ę
dko
ś
ci obrotowej .
1.Lagodna regulacja pr
ę
dko
ś
ci w celu unikni
ę
cia waha
ń
pr
ę
dko
ś
ci spowodowanych ró
ż
nic
ą
ci
ś
nie
ń
spalania w poszczególnych cylindrach.2.Szybkie oddziaływanie na ilo
ść
dawki paliwa w przypadku zbyt
du
ż
ej pr
ę
dko
ś
ci obrotowej .3.Mo
ż
liwo
ść
pracy silnika na niskich pr
ę
dko
ś
ciach obrot przy małych pr
ę
dko
ś
ciach manewrowych statku. 4. Zabezpieczenie przed prac
ą
silnika w pr
ę
dk. Krytycznych w celu
unikni
ę
cia drga
ń
rezonansowych. 5. Zabezpieczenie silnika przed nadmiernym M
o
wału . 6. Zabezpieczenie silnika przed praca przy zbyt małej ilo
ś
ci pow. doł.
Poza tym : - musz
ą
zapewni
ć
stabiln
ą
prac
ę
silnika , - wymagan
ą
jako
ść
regulacji we wszystkich stanach pracy silnika , - ograniczenie dawki paliwa w zale
ż
no
ś
ci od nastawy pr
ę
dk. Obrot. , - utrzymanie
rozruchowej dawki paliwa , - ograniczenie dopływu paliwa na sygnał z turbospr
ęż
arki , - zabezpieczenie silnika przed spadkiem ci
ś
. oleju smarowego , - zabezpieczenie silnika przed spadkiem ci
ś
nienia
wody chłodz
ą
cej cylindry i tłoki .
Programowanie funkcji regulatora : - ustalenie regulowanej dawki paliwa , - ustawienie zakresu pr
ę
dko
ś
ci krytycznej , - ograniczenie max. warto
ś
ci pr
ę
dk. obrot. , - wska
ź
nik ustawienia zerowego skoku
ś
ruby nastawnej , - max. Pozycja serwomotoru , - zmiana zakresu wzmocnienia bł
ę
du , - wpływ nastawy paliwa na wzrost pr
ę
dk. , - wska
ź
nik ograniczenia charakterystyki pr
ę
dko
ś
ci , - wska
ź
nik
ograniczenia ch. powietrza doładowujacego. BLOKI FUNKCJONALNE . 1. Obwód sterowania siłownikiem. 2. Obwód pomiaru pr
ę
dk. obrot. silnika. 3. Obwód wyboru warto
ś
ci zadanej . 4. Obwód
sterowania pr
ę
dk. obrot. silnika . 5. Moduł charakterystyk granicznych silnika. 6. Obwód start/stop. 7. Obwód wybierania minimum. 8. Obwód wykrywania uszkodze
ń
.
31. Jakie podstawowe zadania stawia si
ę
układowi steruj
ą
cemu zepołem nap
ę
dowym ze srub
ą
nastawn
ą
?
Polega na racjonalnej eksploatacji układu nap
ę
dowego w całym okresie jego
ż
ywotno
ś
ci, wywiera dominuj
ą
cy wpływ na koszty oraz na jako
ść
wzajemnej współpracy poszczególnych elementów.
Oddziaływanie na procesy zachodz
ą
ce w zespole nap
ę
dowym powinno by
ć
takie aby sumaryczne koszty eksploatacyjne (koszty paliwa, remontów i zwi
ą
zanych z tym przestojów) były jak najmniejsze.
Sprowadza si
ę
to do doboru takich parametrów pracy zespołu, które zapewniaj
ą
najwy
ż
sz
ą
sprawno
ść
nap
ę
dow
ą
oraz woln
ą
od przeci
ąż
e
ń
, bezawaryjn
ą
prac
ę
silnika i
ś
ruby w ró
ż
nych warunkach
pływania.
Układ steruj
ą
cy w oparciu o uzyskane informacje ( x- sygnał warto
ś
ci zadanej , y- sygnał o bie
żą
cym stanie pracy zespołu nap
ę
dowego ) powinien wypracowa
ć
takie nastawy dla silnika i
ś
ruby aby zostały
spełnione wymagania:
•
jazdy z zadan
ą
pr
ę
dko
ś
ci
ą
lub moc
ą
•
aby zadana pr
ę
dko
ść
utrzymana była przy pracy zespołu nap
ę
dowego z maksymaln
ą
sprawno
ś
ci
ą
W oparciu o w/w zalecenia zapiszemy w pami
ę
ci komputera algorytm. Układ steruj
ą
cy dobiera nastawy skoku
ś
ruby i pr
ę
dko
ś
ci obrotowej tak aby zostały spełnione powy
ż
sze wymagania:
•
czasowe obci
ąż
anie silnika
•
zabezpieczenie silnika przed przeci
ąż
eniem
•
praca w stanach awaryjnych
•
zabezpieczenie przed prac
ą
w zakresie obrotów krytycznych
•
kontrola przebiegu rozruchu i zatrzymania silnika
32. Kiedy mówimy o sterowaniu optymalnym zespołem nap
ę
dowym ze
ś
rub
ą
nastawn
ą
?
Sterowanie optymalne zespołem nap
ę
dowym polega na wyznaczeniu optymalnej pary nastaw skoku
ś
ruby i pr
ę
dko
ś
ci obrotowej, do czego wymagana jest znajomo
ść
aktualnych charakterystyk silnika,
ś
ruby i kadłuba lub wypadkowa charakterystyka nap
ę
dowa całego zespołu nap
ę
dowego. Układy nap
ę
dowe, w których regulacja pr
ę
dko
ś
ci statku odbywa si
ę
poprzez jednoczesne ustalenie pr
ę
dko
ś
ci
obrotowej n i skoku
ś
ruby H.
Poło
ż
enie optymalnego punktu pracy uzale
ż
nione jest od szeregu warto
ś
ci o charakterze stochastycznym, jak warunki zewn
ę
trzne, stan kadłuba, stan
ś
ruby czy silnika. Złe nastawy powoduj
ą
wysokie
straty. Dla danej pr
ę
dko
ś
ci statku istnieje tylko jedna para nastaw (n,H) przy której wyst
ę
puje maksymalna sprawno
ść
zespołu nap
ę
dowego.System (mikrokomputerowy) doboru optymalnych nastaw
zespołu nap
ę
dowego ze
ś
rub
ą
nastawn
ą
umo
ż
liwia realizacj
ę
wielu zada
ń
, z których najwa
ż
niejsze to: - wyznaczanie optymalnych (ze wzgl
ę
du na max sprawno
ść
ś
ruby i silnika) nastaw pr
ę
dko
ś
ci obr
silnika i skoku
ś
ruby w ka
ż
dych warunkach pływania; - wyznaczania pkt pracy silnika w polu charakterystyki i okre
ś
lenie czy praca silnika odbywa si
ę
w tzw polu pracy silnika bez ogranicze
ń
czasowych w
polu o ogranicz czasie przebywania czy te
ż
polu przeci
ąż
eniowym; - wyznaczenie godzinowego, jednostkowego i globalnego zu
ż
ycia paliwa; - wyznaczenia aktualnej charakterystyki nap
ę
dowej; -
wyznaczenie max i min pr
ę
dko
ś
ci statku, przy których wyst
ę
puje przeci
ąż
enie silnika z uwzgl
ę
dnieniem warunków pływania; - wyznaczenie powy
ż
szej wielko
ś
ci dla przewidywalnych programowych
warunków pływania np. przy wzro
ś
cie oporów o 100%;
34. Jaki wpływ ma zmiana warunków zewn. Na spr. Silnika i
ś
ruby
Mo
ż
e powodowa
ć
zarówno zwi
ę
kszenie jak i zmniejszenie spr. Całego układu. Zale
ż
y to od war. Zewn. Zmiana warunków pływania wpływa głównie na spr.
Ś
ruby. Nastepuje zmiana polo
ż
enia punktu wsp.
Warunki pływania okre
ś
la krzywa T
D1
, w których b
ę
dzie pływał statek . Przecinaj
ą
c charakterystyk
ę
H = f(n) tworzy z ni
ą
punkt pracy dla tych warunków (A) .
Przy zmianie warunków pływania z T
D1
na T
D2
otrzymujemy punkt pracy (B) . Warunki zewn. uległy pogorszeniu , wzrósł moment obrotowy
ś
ruby oraz obci
ąż
enie . Przyrost momentu
obrotowego
ś
ruby mo
ż
e by
ć
tak du
ż
y , spowoduje przeci
ąż
enie silnika nap
ę
dzaj
ą
cego
ś
rub
ę
. Z tych wzgl
ę
dów układy sterowania pracuj
ą
ce wg tego programu powinny by
ć
wyposa
ż
one w
urz
ą
dzenia zabezpieczaj
ą
ce silnik przed przeci
ąż
eniem . pogorszenie warunków zewn. spowoduje równie
ż
spadek sprawno
ś
ci
ś
ruby , a przez to i układu nap
ę
dowego .
Ad 2. Praca programu odbywa si
ę
po prostej M = f(n) . Przy zmianie warunków pływania z T
D1
na T
D2
punkt pracy przesuwa si
ę
z (A) na (D) . Spadek sprawno
ś
ci jest teraz mniejszy
ni
ż
w przypadku poprzedniego programu .Inn
ą
zalet
ą
pływania wg tego programu jest to , ze nie wymaga specjalnego zabezpieczenia silnika przed przeci
ąż
eniem . Nad
ąż
aj
ą
c za zmianami
warunków zewn
ę
trznych układ steruj
ą
cy b
ę
dzie dobierał taki skok
ś
ruby , aby nie spowodowa
ć
przeci
ąż
enia silnika .
32.Co oznacza poj
ę
cie przetwornik inteligentny?
Przetwornik inteligentny składa si
ę
z dwóch zasadniczych zespołów: - układu pomiarowego i układu przeliczaj
ą
co zarz
ą
dzaj
ą
cego. Zadaniem pierwszego jest wytworzenie sygnału elektr. o warto
ś
ci
proporcjonalnej do mierzonej wielko
ś
ci fizycznej. Układ przeliczaj
ą
cy dokonuje skalowania sygnału elektr. ,cz
ę
sto wykonuje jego linearyzacje oraz odpowiada za sposób prezentacji(rodzaj jednostek),
komunikacje z innymi urz
ą
dzeniami systemu ( np. komputerem). Przyrz
ą
dy inteligentne s
ą
zwykle wyposa
ż
one we własny wy
ś
wietlacz ciekłokrystaliczny, umo
ż
liwiaj
ą
cy bezpo
ś
redni
ą
prezentacj
ę
warto
ś
ci
mierzonej na stanowisku pomiarowym.
33. Jakie cechy wyró
ż
niaj
ą
przetwornik inteligentny?
Rozwój elektroniki, a z ni
ą
systemów komputerowych umo
ż
liwił przeniesienie cz
ęś
ci funkcji układu pomiarowego do czujnika. Czujnik zintegrowano z układem umo
ż
liwiaj
ą
cym przetworzenie sygnału
wielko
ś
ci mierzonej ju
ż
na posta
ć
cyfrow
ą
odporn
ą
na działanie czujników zakłócaj
ą
cych. Wymagało to wyposa
ż
enia czujnika w inteligencj
ę
umo
ż
liwiaj
ą
c
ą
jego adresowanie i sterowanie funkcjami
komunikacji. System taki mo
ż
na łatwo rekonfigurowa
ć
, minimalizacj
ę
ilo
ś
ci kabla niezb
ę
dnego do przesłania informacji(praca w p
ę
tli), ze wzgl
ę
du na cyfrowy protokół komunikacyjny jest odporny na
zakłócenia zewn
ę
trzne. W ci
ą
gu ostatnich kilku lat powstała nowa koncepcja tzw. Przetworników inteligentnych. Charakteryzuje si
ę
ona odmienn
ą
filozofi
ą
konstrukcji. Zwykle jest to zwarta budowa,
przyrz
ą
d jest niepodzielny natomiast dzi
ę
ki bardzo szerokim zakresom pomiarowym ma du
żą
rozpi
ę
to
ść
stosowania.
31.Wymieni
ć
i scharakteryzowa
ć
metody pomiaru nat
ęż
enia przypływu medium.
Pomiary przepływu prowadzi si
ę
w celu okre
ś
lenia ilo
ś
ci cieczy b
ą
d
ź
gazów płyn
ą
cych ruroci
ą
giem. Zadanie to realizowane jest pomiar pr
ę
dko
ś
ci przepływu V(m/s) strumienia obj
ę
to
ś
ci Q(m³/s) lub
strumienia masy M(kg/s). Pomi
ę
dzy nimi wyst
ę
puj
ą
zwi
ą
zki Q=A*V i M=
ρ
*Q A- powierzchnia ruroci
ą
gu V- pr
ę
dko
ść
przepływu
ρ
- g
ę
sto
ść
czynnika Do pomiarów przepływu najcz
ęś
ciej u
ż
ywa si
ę
nast
ę
puj
ą
cych przypadków: - przepływomierze oparte na pomiarze ci
ś
nienia ró
ż
nicowego( kryzy, rurki spi
ę
trzaj
ą
ce) – przepływomierze obj
ę
to
ś
ciowe – przepływomierze masowe – przepływomierze
mierz
ą
ce pr
ę
dko
ść
przepływu
W celu dobrania odpowiedniego przepływomierza nale
ż
y dokładnie sprecyzowa
ć
warunki pomiaru: nie ma idealnego przepływomierza dla dowolnych warunków.
30.Znajomo
ść
funkcji przypisanych poszczególnym przyciskom na panelu regulatora cyfrowego EGS 2000 oraz DGS 8800.
DEAD BAND- strefa nieczuło
ś
ci Funkcja ta umo
ż
liwia redukcj
ę
oscylacji listwy paliwowej warto
ść
strefy nieczuło
ś
ci jest ustawiana przez mechanika i zwykle wynosi 2 1/min dla normalnej
ż
eglugi. Je
ś
li
przycisk nie jest wci
ś
ni
ę
ty, regulator b
ę
dzie pracował przy zmniejszonym wzmocnieniu w strefie martwej. Redukcja jest ustawiana parametrem 77 zwanym REDCTION GAIN. Współczynnik zmniejszenia 5
oznacza
ż
e działanie siłownika jest 5 razy słabsze.
ROUGH SEA- wzburzone morze Wci
ś
ni
ę
cie przycisku wprowadza inne nastawy parametrów regulatora. Regulator wł
ą
cza działanie ró
ż
niczkuj
ą
ce co daje charakterystyk
ę
regulatora PID. Funkcja D jest
ustawiana parametrem 73 D-GAIN ON/OFF (wzmocnienie).
FUEL SETPOINT- zadawanie dawki paliwa Funkcja jest blokowana przez stacyjk
ę
CHANGE LOCK, nale
ż
y kluczyk pozostawi
ć
w poło
ż
eniu OPEN. Ustawienie dzwigni w poło
ż
eniu DEAD SLOW ustawi
listw
ę
0%, w poło
ż
eniu FULL na 10% niezale
ż
nie od warto
ś
ci pr
ę
dko
ś
ci obrot. Silnika. Skalowanie tej funkcji mo
ż
e by
ć
prowadzone parametrami 96 i 97.
Przyciski t6estuj
ą
ce regulatora- mog
ą
by
ć
u
ż
yte we wszystkich trybach pracy systemu. Naciskaj
ą
c jeden z przycisków powoduje si
ę
wprowadzenie ustawionych warto
ś
ci bezpo
ś
rednio z panela i mo
ż
na je
zwi
ę
ksza
ć
lub zmniejsza
ć
(+ , -)Wprowadzane zmiany mo
ż
na zobaczy
ć
poprzez wybranie odpowiedniego numeru parametru. Parametrami symulowanymi s
ą
: CMD- zadana warto
ść
pr
ę
dko
ś
ci obrotowej(
parametr 2) RPM- rzeczywista pr
ę
dko
ść
obrotowa (parametr 3) PITCH- warto
ść
skoku
ś
ruby (parametr 4) SCAV- ci
ś
nienie powietrza doładowania( parametr 5)
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
,Algorytmy Przetwarzania sygnałów,pytania i odpowiedzi
wieleba, przetwórstwo tworzyw sztucznych, pytania i odpowiedzi
anomia pytania z odpowiedziami
Masaż Pytania i Odpowiedzi
AUTOMATYKA w pytaniach i odpowiedziach scan
INTERNA pytania - odpowiedzi, Interna
Parchy pytania z odpowiedziami, Weterynaria, III rok, kolokwia
Radiotelefon - pytania i odpowiedzi, AM SZCZECIN, GMDSS ( GOC ), wsio
Pytania i odpowiedzi, PAUTO
TWN Pytania i odpowiedzi 2014, Wykład(1)
pytania i odpowiedzi 2, PLC, plcc, PLC I
biomedyka pytania i odpowiedzi do egzaminu
Pytania i Odpowiedzi 12
Bankowość pytania odpowiedzi
więcej podobnych podstron