Системы автоматизации, применяемые в технике, рассчитаны на раз-
личные виды энергии: электрическую, пневматическую, гидравли-
ческую. Энергия используется для перемещения регулирующего органа
и формирования алгоритма регулирования.
Отдельно следует выделить регуляторы прямого действия. Они при-
водятся в действие за счет энергии регулируемой среды (например, регу-
ляторы расхода и давления типа УРРД, расхода и подпора типа РР и РД,
давления типа 21ч10(12)/нж). Их преимущество заключается в автоном-

ности (не требуют дополнительных источников питания), повышенной
надежности, простоте изготовления, монтаже и ремонте.
В санитарной технике наибольшее распространение получили
электрические и пневматические системы регулирования. Гидравлические
из-за сложности и относительной дороговизны устройств в эксплуатации
маслонасосного хозяйства применяются редко.

Электрические системы получили широкое применение
благодаря высокой чувствительности, быстродействию, точности,
унификации приборов, надежности и так далее. Следует, однако отметить,
что показатели их надежности ухудшает наличие контактов. Кроме того,
использование этих систем ограничивает трудность изменения скорости
хода исполнительных механизмов и опасность применения электрических
устройств во взрывоопасных помещениях.
Приборы пневматической системы могут применяться
в любых категориях зданий. Они характеризуются простотой устройства,
безопасностью для обслуживающего персонала, большими функциональ-
ными возможностями, высокой надежностью в тяжелых условиях работы
и сравнительно малой стоимостью исполнительных механизмов. Пневма-
тика особенно удобна при большом числе автоматизированных установок,
сосредоточенных в крупных машинных залах: требует менее квалифици-
рованного обслуживания, чем электрическая.
В нашей стране разработана и освоена универсальная система эле-
ментов пневж>автоматики (УСЭПА). Она состоит из пневмосопротив-
лений, емкостей, усилителей, реле и других элементов. В настоящее время
на базе УСЭПА серийно выпускается система пневматических устройств
автоматизации типа «Старт».
Система автоматического регулирования (САР)
состоит из объекта регулирования (ОР) и взаимодействующего с ним
автоматического регулятора (АР). Чтобы пояснить общий принцип ее
действия, рассмотрим систему (рис. 2.13) приготовления теплоносителя

Для измерения темпера-
туры воды, подогреваемой в
теплообменнике, устанавли-
вается термометр сопротивле-
ния — чувствительный эле-
мент (ЧЭ). Он дает электри-
ческий сигнал, соответствую-
щий температуре воды,
автоматическому регулятору
(АР). В нем этот сигнал
поступает на элемент сравне-
ния (ЭС). На него также
подается сигнал и от задат-
чика ( Зд), эквивалентный за-
в бойлере горячего водоснабжения.

Рис. 2,13. Функциональная схема систе-
мы автоматического регули-
рования

данному значению температуры. Он сравнивает эти значения и дает
сигнал, соответствующий отклонению температуры воды от требуемого
ее значения, на устройство с усилителем (РУУ). С учетом величины и знака
этого отклонения усилитель формирует электрический сигнал, который
используется для управления исполнительным механизмом привода
вентиля (РО). Им изменяется количество теплоносителя, подводимого
к теплообменнику — (ОР).
Как видно из приведенного примера, основная задача АР состоит
в компенсации возмущающих воздействий с целью поддержания задан-
ной температуры воды, проходящей через теплообменник.
В объекте регулирования поддерживают параметры или изменяют
их по определенной программе.

Автоматический регулятор поддерживает параметры
в пределах установленных отклонений. Регулирующий орган,
получая команду от АР, изменяет с помощью исполнительного механизма
количество или потенциал (энергию) регулирующей среды, подводимой
к ОР, и вызывает изменение регулируемого параметра.
Системы автоматического регулирования обеспечивают требуемые
параметры только тогда, когда статические и динамические характеристи-
ки отдельных их элементов будут взаимно увязаны. Значительные
различия в свойствах объектов вызвали создание большого количества
приборов, отличающихся друг от друга способами формирования законов
регулирования, видами энергии, степенью усиления управляющего сигна-
ла, чувствительностью и т. д. Все это привело к созданию большого
разнообразия САР Последние классифицируют по наиболее характер-
ным признакам !. По назначению их делят на стабилизирующие, следя-
щие и программного регулирования; по принципу — с воздействием
по отклонению регулируемого параметра (принцип Ползунова), с воздей-
ствием по возмущению, то есть, по изменению нагрузки (принцип Понса-
ле); на комбинированные. По свойствам в установившемся режиме разли-
чают статические и астатические САР, по характеру изменения во
времени — системы непрерывного и прерывистого (дискретного) дейст-
вия. Есть также системы прямого и непрямого действия.

В устройствах санитарной техники наиболее распространенными
являются стабилизирующие САР. Они применяются для
поддержания значения регулируемого параметра на заданном уровне
(рис. 2.14).
В автоматическом регуляторе его величина ф сравнивается с задан-
ным значением <ро. При равенстве этих параметров (ф— <ро) он не оказы-
вает воздействия на объект регулирования. Такое состояние САР — уста-
новившееся — может быть нарушено появлением возмущающего воздей-
1 Подробно классификация САР рассмотрена в специальной литера-
туре /91, 111/.

ствия. Возмущающее воздействие — это влияние внешних факторов
на САР, которые вызывают отклонение регулируемого параметра от
заданного значения. Появление возмущений, являющееся следствием
воздействия на объект регулирования изменений нагрузки, нарушает
процесс регулирования и приводит САР в неустановившееся состояние.
При этом параметр <р отклоняется от заданного значения ф0 и на входе
в АР появляется сигнал рассогласования ф—ф0. Принимая и преобразуя
его, регулятор вырабатывает сигнал, определяющий
регулирующее воздействие \х на ОР,
приводит систему в новое установившееся состояние.
Рис. 2.14. Функциональная схема системы автомати-
ческого регулирования:
М — нагрузка; <р — регулируемые параметры; [я —
воздействие автоматического регулятора; <р0 — за-
заданиое значение параметра

На рассмотренном примере (рис. 2.13) можно заметить одну важную
закономерность. Когда параметр ф (температура) меньше заданного
значения фо(то есть, ошибка отрицательна и 0 то ДО < 0. То есть, расход теплоносителя уменьша-
ется.
Таким образом, при отклонении регулируемого параметра от задан-
ного значения ф0 регулирующее воздействие получает приращение,
противоположное по знаку этому отклонению. Это явление получило
название отрицательная обратная связь. При ее введении
система будет автоматически стремиться свести ошибку регулирования
к нулю. Но при этом может оказаться, что ошибка ф—ф0 = /(т) в системе
со временем может возрасти или уменьшиться, и тогда система автомати-
ческого регулирования окажется неустойчивой. Поэтому в САР уделяется
большое внимание выявлению условий, при которых она будет устойчи-
вой, а также качеству переходного процесса — переходу ее от одного
установившегося состояния к другому. При этом важно выяснить, как
быстро САР восстанавливает равновесие после действия возмущения
и какой характер носит сам переходный процесс — меняет ли знак
указанная ошибка, как она уменьшается (увеличивается) и так далее.
Переходные процессы изображаются в виде кривых /89/, которые отра-
жают зависимость значения регулируемого параметра в функции
времени.

Переходный процесс может быть различным: апериодичес-
ким, затухающим, колебательным, расходящимся. Кривые переходного
процесса отражают динамику взаимодействия регулятора и объекта


регулирования. Если переходный процесс апериодический или затухаю-
щий, то регулирование является устойчивым, если колебательный
или расходящийся — неустойчивым. Устойчивая — это та система,
которая через некоторое время после возмущения приходит в установив-
шееся состояние. Соблюдение условий устойчивости является необходи-
мым для нормального ее функционирования.
В санитарно-технических устройствах объектами регулирования
являются помещения, а также различные установки и их элементы. При
этом к* качеству регулирования предъявляются различные требования,
для обеспечения которых выпускается много разнообразных приборов,
в которых используют ограниченное число законов.
Законом автоматического регулирования назы-
вают зависимость относительного* перемещения регулирующего органа
от относительного отклонения регулируемого параметра р, = /(ср)
В устройствах санитарной техники наиболее распространены
регуляторы, использующие э® законы 1: позиционный, пропорциональ-
ный (статический), интегральный (астатический) и пропорционально-
интегральный (изодромный).

Позиционное регулирование характеризуется
скачкообразной зависимостью между отклонением регулируемого пара-
метра от заданного- значения и перемещением регулирующего органа.
При этом последний может иметь несколько фиксированных положений
(позиций), которые соответствуют определенной области значений пара-
метров. По числу позиций регуляторы могут быть двух-, трех- и многопо-
зиционные. На практике наибольшее распространение получили первые
два типа.
Приборы, реализующие пропорциональный закон регулирования,
называют пропорциональными или сокращенно П-р е г у л я -
торами (статическими). В них относительное перемещение регулирую-
щего органа |л, соответствует относительному отклонению параметра ф.
Особенностью этих приборов является наличие жесткой обратной связи,
сигнал которой передается от датчика положения самого исполнительного
механизма, суммируется с сигналом рассогласования и поступает на
вход в регулирующее устройство.

В зависимости от применяемого исполнительного механизма такие
приборы бывают с постоянной скоростью или с механизмом пропорцио-
нальной скорости, В санитарной технике больше применяются первые.
Интегральные или И-р егуляторы воздействуют со ско-
ростью перестановки регулирующего органа. Она пропорциональна сте-
пени отклонения регулируемого параметра от заданного значения. Обрат-
ная связь в них отсутствует. С их помощью РО перемещается в такое
1 Подробно о переходных процессах и законах регулирования из-
ложено в специальной литературе /95, 100/.

положение, при котором независимо от нагрузки на объект регулируемая
величина возвращается к заданному значению без статической ошибки.
Поэтому эти приборы называют также астатическими.
Пропорционально-интегральный или ПИ-р е гул я то р
представляет собой комбинацию свойств П~ и И-регуляторов.
Скорость перемещения их регулирующего органа пропорциональна
величине и скорости изменения регулируемого параметра. При отклоне-
нии величины ф от заданного значения фо прибор сначала, действуя как
пропорциональный, перемещает РО в зависимости от величины и знака
X — ф — ф0. Затем, действуя как интегральный, перемещает его в зависи-
мости от скорости изменения X и тем самым ликвидирует остаточную
неравномерность (статизм).

Этот прибор имеет так называемую гибкую или упругую обратную
связь, которая оказывает влияние не по величине регулирующего воз-
действия а по скорости его изменения.
Упругая обратная связь по скорости перемещения исполнительного
механизма воздействует на автоматический регулятор только во время
переходного процесса регулирования. В установившемся режиме эта
обратная связь пропадает, и прибор приводит параметр ф к заданному
значению ф0 без остаточной неравномерности (статизма). Поэтому эти
приборы называют также изодромными.
В устройствах санитарной техники ПИ-регуляторы применяют для
наиболее ответственных объектов регулирования с быстро и резко изме-
няющимися нагрузками.
Следует отметить, что перечисленные законы регулирования не ис-
черпывают всего многообразия принципов, которые используются
в существующих регуляторах. Подробно об этом смотри в работах
/83, 102/.