Датчики по скорости и ускорению


Датчики по скорости и ускорению применялись в системах регулирования паровых машин —так называемые плоские регуляторы. Их работа была детально исследована А. Стодола.
Схематически датчик по скорости и ускорению можно представить в виде, изображенном на рис. 1-15. На планшайбе /, вращающейся вокруг оси О, шарнирно укреплен груз 5, поворачивающийся на жестком стержне 2. При вращении планшайбы вместе с грузом 3 вращается и пружина 4, укрепленная на той же планшайбе.
Вращающийся груз действует на связи центробежной силой Ц и касательной К. Эти усилия уравновешиваются реакцией опоры стержня 2 и пружиной 4. При изменении усилий изменяется натяжение пружины, что приводит к повороту рычага 2. Угол поворота этого рычага, пропорциональный изменению натяжения пру- Рис. 1-15. Датчик пружины и являющийся регулирующим импульсом скорости и ускорению, передается последующим звеньям регулирования.
Не останавливаясь на выводе уравнения движения этого регулятора, можем написать:
а — угол наклона рычага 2. М*— приведенная масса грузов; с — жесткость пружины.
При а=0 регулятор становится регулятором только по скорости.
При  а = 0 центробежная сила (ось вращения рычага 2 переходит в ось вращения планшайбы 1) уравновешивается реакцией опоры рычага 2 и регулятор реагирует только на величину тангенциального ускорения.
Величина М/с имеет размерность секунда в квадрате, а величина секунда, поэтому можно обозначить, и тогда уравнение движения регулятора примет вид
Уравнение ротора турбины можно написать в виде
Аммане — максимальный момент на роторе турбины; ц — относительная величина открытия регулирующих органов.
Принимая в качестве примера Гм=0,6 сек и |х=1, получим максимальное ускорение ротора агрегата.
Максимальное значение <р, определяющее максимальное отклонение муфты регулятора rj, равно единице.
Чтобы импульс по ускорению был соизмерим с «импульсом по скорости, необходимо Г2 увеличить в 1 /0,00267=375 раз.
В этом одно из существенных затруднений создания регуляторов по скорости и ускорению. Фирма Броун-Бовери остроумно решила поставленную задачу следующим образом (рис. 1-16). Обычный центробежный регулятор 2 фирмы Броун-Бовери перемещает муфту 5, являющуюся одновременно и проточным золотником сервомотора последующего звена усиления. Корпус / этого регулятора может перемещаться по резьбе, выполненной на валу регулятора. Корпус прижимается к упору пружиной 8. При сбросе нагрузки и появлении ускорения корпус регулятора скользит по резьбе, сжимая пружину. При этом соответственно смещается весь регулятор, а с ним и его муфта. Таким образом, отклонение муфты под воздействием импульса по ускорению определяется перемещением не грузов регулятора, а его корпуса. Масса корпуса может быть легко выполнена в 375 раз и даже больше тяжелее грузов регулятора, что соответственно увеличит импульс по ускорению.
При движении корпуса регулятора по резьбе ему придется преодолевать не только сопротивление пружины 5, но и сил трения, и тогда импульс по ускорению будет равен.
Следовательно, должно пройти время tr, прежде чем начнет двигаться муфта регулятора скорости. Импульс по ускорению будет передаваться муфте мгновенно, независимо от наличия сил трения. При этом величина импульса будет равна.
Выбирая с таким запасом, чтобы выполнялось условие или, иначе с импульсом можно получить импульс по ускорению соизмеримым скорости даже при наличии сил трения без какого-либо запаздывания приводится еще один из возможных вариантов регулятора по скорости и ускорению. Схематически этот регулятор изображен на рис. 1-17.
Рабочая жидкость подается через постоянный дроссель в камеру с, в которой и измеряется импульсное давление. Величина этого давления определяется сопротивлением вращающегося дросселя своеобразной конструкции, предложенной фирмой Вестингауз. Нами введен в эту конструкцию импульс по ускорению. Жидкость из камеры с проходит в камеру а, а оттуда в полость. В полости жидкость вытекает по косым сверлениям 5. Величина сопротивления вращающегося элемента пропорциональна квадрату угловой скорости. На основной элемент на шариковых опорах 3 устанавливается груз 2 инерционного регулятора. Этот груз удерживается в неподвижном относительно основного элемента положении пружинами 4. При появлении углового ускорения груз смещается по отношению к основному элементу и перекрывает отверстие в радиальных каналах а. Это приводит к увеличению сопротивления потоку жидкости и соответствующему увеличению импульсного давления. Жесткость пружин 4 подбирается по необходимой величине импульса по ускорению. В этой конструкции величина импульса по ускорению определяется массой 2% от которой импульс по скорости не зависит.


Яндекс.Метрика