电子气动记录调节器结构设计

2014-03-01滕加庄李茉莉

吉林化工学院学报 2014年11期

滕加庄，李茉莉，丛毅，杨帆

(1.吉林化工学院机电工程学院，吉林吉林132022;2.中国石油吉林石化公司乙二醇厂，吉林吉林132022;3.吉林化工学院汽车工程学院，吉林吉林132022)

调节器是自动控制系统最核心的部件，是化工装置自动化控制的大脑［1］.目前调节器的种类比较多，功能各异.此次设计的调节器由自动平衡电子电位计与比例积分微分作用的气动调节器构成，综合了电子调节器与气动调节器的优点，具有防爆功能，反应快、精度高、易于与其他仪表配套使用，并且能对调节过程予以记录，可用来测量热电偶的电势，实现对被测温度进行自动调节，此调节器功能丰富，符合当今仪表的发展趋势.

1 电子气动记录调节器组成与结构设计

该电子气动记录调节器使用220 V、50 Hz电源，配用EU/EA和IC热电偶，调节比例度为0～200%，积分时间为0.1～50 min，微分时间为 0.03～10 min，精度为 ±0.5%，灵敏度为 0.15%，全刻度行程平衡时间为5 s，采用手动、自动、平衡和封闭四位控制，输出压力为0.02 ～0.10 MPa.

本调节器由记录器和调节器组成.

记录器由滑线测量电阻、量程单元(与滑线电阻组成测量回路)、稳压电源［2］(供给测量回路的可进行温度补偿的直流电源)、放大器(场效应管调制的低噪声放大器)、平衡电机(鼠笼式两相感应电机)、指示机构(指针由平衡电机带动，可直接指示被测温度.如图1所示)和记录机构(由同步马达和减速齿轮组成)组成.

图1 指示机构结构图

调节器组成包括差动连杆机构和气动调节器.

差动连杆机构将测量值的偏差转换成位移［3］，图2表示了差动连杆机构的工作原理，连杆的位移X与给定指针和记录指针之间的差值成比例.当给定针与指示针重合时，两连杆平行.

图2 差动连杆机构图

气动调节器由风箱组件［4］(微分时间与积分时间由反馈风箱组件来调整)、喷嘴--挡板和放大器(喷嘴--挡板组件将偏差中的位移转换成压力，由放大器进行功率和压力放大作为输出)、内部减压阀(在“M”时调节输出压力)和切换开关盒双针压力指示器构成.

切换开关用来进行自动、手动切换，有四个位置:自动、平衡、手动和封闭.当切换开关放在“封闭”(SEAL)位置时，调节器可以拆下来修理而不必停表，这时可用手动调节.在“SEAL”(封闭)位置上，调节器与输出之间的气路被切断.在“M”(手动)位置时，挡板盖上喷嘴，输出通过手动调节旋钮调节［5］，其输出进入调节器和输出管线，以便可以无扰动地切换到“B”(平衡)或“AUT”(自动)位置.在“AUT”自动位置时，红针由内部减压阀打开指示供气压力，黑针为调节器输出压力［6］.

调节器结构总图如图3所示.

图3 调节器结构总图

2 调节器工作原理

此调节器调节原理是按位移平衡原理进行工作的［7］，其方框图如4所示.

图4 调节器原理方框图

当测量与给定有偏差时，差动连杆产生位移，通过连杆改变了喷嘴--挡板的位置，从而改变了放大器的背压，使之输出压力改变［8］，输出压力分为三路:一路输出到执行机构;一路输出到风箱组件的内侧，使之产生负反馈，使输出压力与偏差成比例变化;另一路通过微分阻抗作用在风箱组件的中层风箱，产生延迟负反馈，使输出压力按偏差变化的速度而变化.改变阻抗(气阻和气容)即可改变微分作用的大小，也就改变了微分时间［9］.输出压力通过微分阻抗后经积分阻抗(由气阻和气容组成)到风箱组件的外侧，产生正反馈，从而达到消除残余偏差的目的.在平衡时，差动连杆无位移，风箱组件的内、中、外侧的压力均相等，输出压力稳定在一个数值，给定指针与测量指针重合［10］.

调节的正反作用通过插入“T”型调节杆销钉的位置来实现的.此“T”型调节杆由差动连杆所带动.