Регулятор поддержания постоянного значения регулируемого параметра работы агрегата

(51) 5 ОПИСАН А ВТОРСНОМ ОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТ фила 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 1293708, кл. 0 05 П 13/14, 1984.Авторское свидетельство СССР Р 183502, кл. 0 05 Л 13/30, 1965. (54) РЕГУЛЯТОР ПОДЕРЖАНИЯ ПОСТОЯННОГО ЗНАЧЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМОГО ПАРАМЕТРА РАБОТЫ АГРЕГАТА(57) Изобретение относится к технике регулирования, в частности к регуляторам поддержания постоянного значения регулируемого параметра работы агрегата, например частоты вращения, Целью изобретения является повышение точности поддержания регулируемого параметра в широком диапазоне температур. На установившемся режиме центробежные силы, приложенные вследствие вращения вала 2 к грузам 1, передаются через иглу 3 на золотник 4 и уравновешиваются на нем через рычаг 15 пружинами 13 и 14. Золотник 4 в равновесном положении перекрывает подводящий и сливной каналы 17 и 18 корпуса 6. Вследствие этого каналы 19 и 20, связывающие полости 7 и 8 свервопоршня 5 с золотником 4, оказываются запертыми и сервопоршень 5 остается в постоянном положении, удерживая через шток 9 регулирующий орган агрегата (дроссельную заслонку турбины) от перемещения. При этом пройилированный элемент 11 на штоке 10, оставаясь неподвижным, удерживает через толкатель 12 неизменной затяжку пружины 14. При увеличении частоты вращения вала агрегата, а значит, и вала 2, например, вследствие уменьшения нагрузки центро- сФ бежная сила грузов 1 увеличивается, равновесие золотника нарушается и золотник перемещается вверх, сообщая подводящий канал 17 через канал 19 С: с полостью 7, а сливной канала 18 через канал 20 - с полостью 8, Вследствие этого, сервопоршень 5 перемещается вправо, прикрывая с помощью штока 9 дроссельную заслонку турбины,вел 2 ил. Ю1599843 3Изобретение относится к техникерегулирования, в частности к регуляторам поддержания постоянного значения регулируемого параметра работыагрегата, например частоты вращения.5Целью изобретения является повышение точности поддержания регулируемого параметра в широком диапазонетемператур. 10На фиг.1 схематично изображен регулятор поддержания постоянного значения частоты вращения 1 на Фиг.2 - то же, пример выполнения.Регулятор (Фиг; 1) поддержанияпостоянного значения частоты вращения вала агрегата содержит чувствительный элемент, выполненный в видецентробежных грузов 1, установленныхна валике 2, кинематически связанномс валом агрегата (не показан), и про. межуточной иглы 3, подвижный орган,выполнейный в виде золотника 4, исполнительный механизм, выполненйый ввиде сервопоршня 5, образующий в кор 25пусе 6 две рабочие полости 7 и 8 исоединенный при помощи выходного.штока 9 с регулирующим органом агрегата,например с дроссельной заслонкой воздушной турбины (не показаны), и припомощи выходного штока 10, снабженного профилированным элементом 11,с толкателем .12, и задатчик в видедвух пружин 13 и 14, опирающихся одним из своих торцов через рычаг 15на золотник 4, Профилированный элемент 11, толкатель 12 и пружина 14образуют жесткую обратную связь, апружина 13, установленная между рычагом 15 и регулировочным винтом 16, об разует элемент настройки регуляторана заданную частоту вращения. В корпусе 6 выполнены. канал 17, подводящийпод давлением рабочую жидкость к золотнику 4, канал 18, обеспечивающий 45слив отработанной жидкости от золотника, и каналы 19 и 20, связывающие золотник соответственно с уолостями 7и 8 сервопоршня 5, Центробежные грузы 1, профилированный элемент 11,толкатель 12, рычаг 15 и пружины 13и 14 расположены в полостях корпуса 6,сообщенных между собой при помощиканала 18 и соединенных с общим сливным трубопроводом 21.Пружины 13 и 14 изготовлены из раз.ных материалов, при этом пружина 13 в. диапазоне рабочих температур от .МИН до сщакс имеет одно значение отношения силы этоЦ пружины при мачсс к силе при Си, равное К (при неизменном размере затяжки), а пружина 14 - другое, равное К.Сила, развиваемая при номинальной частоте вращения чувствительным элементом, при увеличении температуры увеличивается, благодаря уменьшению архимедовой силы, действующей против центробежных сил на центробежные грузы, погруженные в рабочую жидкость, вследствие уменьшения ее плотности. При отличающихся друг от друга значениях Ки К, т.е. К,ФК, и прн любом значении К (отношение силы, воспринимаемой чувствительным элементом в его равновесном состоянии, при С 18 к этой же силе при йд) можно всегда подобрать такое соотношение сил первой и второй пружин 13 и 14, при котором регулируемый параметр (частота вращения) при минимальной и максимальной температурах работы регулятора будет принимать одно и то же значение.Пусть сила, зависящая от регулируемого параметра и воспринимаемая чувствительным элементом, при заданном значении параметра при минимальной температуре работы агрегата равна Г. Тогда при максимальной температуре эта сила будет равна КР.Пусть при минимальной температуре сила первой пружины (или суммарная сила нескольких пружин из первого материала) равна Р, а аналогичная сила пружины (или пружин) из второго материала равна Ро. При наличии передаточного механйзма кинематической связи между пружинами и чувствительным элементом, например рычага 15, необходимо силы Р 1 и Г пересчитать, приве" дя нх к точке приложения силы Р (вданном случае умножить на соотношение плеч рычага), При максимальной температуре эти силы будут соответственно К Р и К Р.Для компенсации температурных погрешностей регулирования необходимо, чтобы равновесие чувствительного элемента при минимальной и при максимальной температурах имело место при одном и том же значении регулируемого параметра, т.е, должны соблюдаться условия;Е Р еК 1 Р+КРРР=К Р.43 6пружинами 13 и 14. Золотник 4 в равновесном положении перекрывает подводящий 17 и сливной 18 каналы корпуса 6, Вследствие этого каналы 19 и 20,связывающие полости 7 и 8 сервопоршня 5 с золотником 4,. оказываются запертыми и сервопоршень 5 остается впостоянном положении, удерживая черезшток 9 регулирующий орган агрегата(дроссельную заслонку турбины) отперемещения. При этом профилированныйэлемент 11 на штоке 10, оставаясь неподвижным, удерживает через толкатель 12 неизменной затяжку пружины 14. При увеличении частоты вращения вала агрегата, а значит, и вала 2,снапример, вследствие уменьшения нагрузки центробежная сила грузов 1увеличивается, равновесие золотника 4нарушается и золотник перемещаетсявверх, сообшая подводящий канал 17через канал 19 с полостью 7, а слив-,ной канал 18 через канал 20 - с по лостью 8. Вследствие этого сервопоршень 5 перемещается вправо, прикрываяс помощью штока 9 дроссельную заслонку турбины, благодаря чему частотавращения вала агрегата уменьшается иравновесие золотника восстанавливается, При перемещении вправо сервопоршня 5 профилированный элемент 11 черезтолкатель 12 несколько увеличиваетзатяжку пружины 1 Ь, способствуя болеераннему возвращению золотника 4 в равновесное положение и осуществляя вспомогательную отрицательную обратнуюсвязь для обеспечения устойчивостирегулирования. 15998 ОтсюдаГл К -Ке(1)1-КЯ(2) 5Р К, -КеСогласно (1) и (2) решение существует, если ККе, что подтверждает необходимость различия в материалах пружин для такой температурной компенсации.В частных случаях при К=Ке сила Р 1=0, а при К=К сила ГЕ=О, т.е. температурная погрешность пружины и; какого-либо материала компенсирует тем 15 пературную погрешность чувствительного элемента, В этом случае пружина из другого материала не нужна.Поделив (2) на (1) получим 10 20)О,фчто означает одинаковое направление сил пружин, В остальных случаях (кроме указанных частных случаев)- 0,Г что означает противоположное направление этих сил.Зависимости температурных погрешностей как чувствительных элементов,так и пружин от температуры близкик линейным, поэтому регуляторы, скомпенсированные указанным способом порежимам минимальной и максимальнойтемператур его работы, имеют практически нулевую температурную погрешность и на промежуточных режимах.Кроме того, линейность этих зависимостей приводит к тому, что результатвычисления отношения сил пружин поукаэанным формулам практически не зависит от температурного диапазона(все значения К, К 1 и КЕ изменяютсяпропорционально, и значение отношенияРпвычисленное по формуле (3), оста 1ется тем же).Регулятор работает следующим образом,На установившемся режиме центробежные силы, приложенные вследствиевращения вала 2 к грузам 1, передаются через иглу 3 на золотник 4 и уравновешиваются на нем через рычаг 15 При уменьшении частоты вращения вала агрегата вследствие, например, увеличения нагрузки процесс происходит в обратном направлении.Показанный на Фиг. 2 регулятор поддержания постоянного значения частоты вращения вала агрегата содержит те же элементы, что и регулятор, показанный на Фиг, 1, но отличается от него выполнением чувствительного элемента. В регуляторе, показанном на Фиг, 2, чувствительный элемент гидродинамического типа выполнен в виде импеллера 22 на валике 23, кинематически связанном с валом агрегата (или непосредственно на валу агрегата). Вход импеллера 22 соединен со сливом, а выход каналом 24 - с нижним торцом золотника 4.Работа данного регулятора аналогична работе регулятора, показанного на фиг. 1, отличие состоит в томчто сила, зависящая от частоты вращения вайа агрегата, передается на золотник5 4 через давление жидкости на выходе из импеллера 22. При увеличении температуры жидкости эта сила не увеличивается, как в регуляторе, показанном на фиг, 1 а уменьшается пропорционально уменьшению плотности жидкости. При этом температурная погрешность данного регулятора так же, как и регулятора, показанного на фиг, 1, :практически отсутствует.Ф о р м у.л а и з о б р е т е н и яРегулятор поддержания постоянного значения регулируемого параметра работы агрегата, содержащий чувствительный элемент, подвижный орган и задатчик в виде двух пружин, причем один из : торцов каждой пружиныкинематически 25 связан с подвижным органом, который связан с чувствительным элементом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, , с целью повышения точности поддержания регулируемого параметра в широ-Зо ком диапазоне температур, пружины изготовлены соответственно из разных материалов с разным относительным 1где Р 1 и Р -К иКдсилы пружины в равновесном положении чувствительного элементапри минимальной темнературе работы регулятора, приведенныек одной и той жеточке;отношения значенийсил каждой пружиныпри максимальной температуре к значениямсоответствующих силГи Р при минимальной температуре;отношение значениясилы, воспринимаемойчувствительным элементом в его равновесномположении при поддерживаемом значении регулируемого параметра,при максимальной температуре к значениюэтой силы при минимальной температуреизменением модуля упругости по температуре и установлены с соблюдением соотношенияР 9 К-КР К-Ка,