Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Строительство arrow Автоматическое регулирование

РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Регулирующий орган осуществляет регулирующее воздействие на объект изменением расхода вещества или энергии, подводимой к нему. Для изменения расхода жидкостей, газов и паров применяют дроссельные регулирующие органы. Их действие основано на изменении проходного сечения трубопровода в месте установки регулирующего органа. Проходное сечение дроссельного регулирующего органа изменяют, открывая или закрывая его. Расход вещества через такой регулирующий орган зависит от степени его открытия и перепада давлений на нем. Поэтому следует иметь в виду, что даже при одной и той же степени открытия дроссельного регулирующего органа расход через него может изменяться при изменении перепада давлений.

К дроссельным регулирующим органам относятся односедельные, двухседельные и диафрагмовые клапаны, а также заслонки. В односедельных и двухседельных регулирующих клапанах (рис. 5.25) изменение проходного сечения производится перемещением одного или двух плунжеров 2 относительно седла 3. Преимущество односедельного клапана перед двухседельным в том, что он обеспечивает при закрытии герметичное перекрытие трубопровода,

Регулирующие клапаны

Рис. 5.25. Регулирующие клапаны:

а — односедельный; б — двухседельный; 1 — корпус; 2 — плунжер; 3 — седло

в то время как у двухседельного невозможно обеспечить герметичную посадку в седла одновременно обоих плунжеров. С другой стороны, перепад давлений на клапане создает на плунжере односедельного клапана выталкивающее усилие, достигающее максимальной величины при полностью закрытом клапане. У двухседельного же клапана такие силы приложены к обоим плунжерам, но направлены в разные стороны. Поэтому результирующее усилие на штоке такого клапана даже при полном закрытии гораздо меньше, чем у односедельного, и для перемещения двухседельного клапана требуется исполнительный механизм меньшей мощности, чем для односедельного. В диафрагмовых клапанах (рис. 5.26) проходное сечение изменяется в результате перемещения центра диафрагмы 2 относительно перегородки 3 в корпусе клапана /.

Диафрагмовый клапан

Рис. 5.26. Диафрагмовый клапан

В трубопроводах большого сечения для управления потоками газа и пара обычно применяют поворотную заслонку (рис. 5.27). Основной элемент заслонки — круглый диск /, укрепленный на оси 2 и помещенный в корпусе 3. Поворотом диска изменяется площадь проходного сечения между заслонкой и корпусом. Если диск находится в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, то проходное сечение равно нулю. По мере поворота диска площадь проходного сечения увеличивается и достигает максимума, когда положение диска совпадает с осью корпуса.

  • 2
  • 1

Рис. 5.27. Поворотная заслонка

Основной характеристикой дроссельного регулирующего органа как элемента АСР является его статическая характеристика — зависимость расхода вещества через регулирующий орган от степени его открытия.

Для регулирующего органа предпочтительна линейная статическая характеристика, так как только в этом случае не искажается закон регулирования, формируемый регулятором в АСР. Однако, как указывалось выше, расход через дроссельный регулирующий орган зависит еще и от перепада давлений, который в технологическом процессе может изменяться с изменением расхода. Поэтому статическая характеристика регулирующего органа, линейная при постоянном перепаде давлений, может оказаться нелинейной в реальных условиях.

Чтобы избежать этого, применяют клапаны не только с линейными, но и с нелинейными характеристиками при постоянном перепаде давлений. Таким образом удается скомпенсировать нелинейность статической характеристики регулирующего органа, обусловленную переменным перепадом давлений.

Для дроссельных регулирующих органов необходимая статическая характеристика наиболее просто может быть получена у регулирующего клапана. В настоящее время промышленность выпускает регулирующие клапаны с линейной, логарифмической и параболической характеристиками, причем клапаны с различными характеристиками отличаются лишь формой плунжера.

Кроме статической характеристики регулирующий клапан характеризует его пропускная способность — расход воды через полностью открытый регулирующий орган при перепаде давлений на нем 1 • 105 Па. Этот расход (в м3/ч) указывается в паспортных данных регулирующего органа вместе с другими его показателями: условным давлением, допустимой температурой и т. п.

Регулирующий орган выбирают по пропускной способности, виду требуемой статической характеристики, а также исходя из условий его эксплуатации: свойств протекающей среды, температуры и давления в трубопроводе.

Для трубопроводов небольшого диаметра (до 25 мм) применяют односедельные регулирующие клапаны, большого диаметра — двухседельные. В тех случаях, когда условия эксплуатации не позволяют применять регулирующие клапаны, используют диафрагмо-вые клапаны сильноагрессивных жидкостей. Диафрагмы в таких клапанах изготавливают из кислотостойкой резины, фторопласта и других материалов, стойких по отношению к протекающей среде, а внутреннюю поверхность корпуса покрывают фторопластом или эмалью.

Исполнительный механизм преобразует выходной сигнал регулятора в перемещение регулирующего органа. По виду используемой энергии исполнительные механизмы делятся на пневматические, гидравлические и электрические. В инженерных системах наибольшее применение получили пневматические и электрические исполнительные механизмы.

2 Iі з

и

Рис. 5.28. Мембранный исполнительный механизм

Пневматические исполнительные механизмы (рис. 5.28) преобразуют входное давление р в прогиб мембраны 1 и перемещение / связанного с ней штока 6. Мембрана (обычно резинотканевая) герметично заделана по краю между верхней 3 и нижней 4 крышками. Центральная часть мембраны опирается на жесткий центр 2. Благодаря противодействию пружины 5статическая характеристика исполнительного механизма, т. е. зависимость перемещения / от давления р, линейна.

Обычно пневматические исполнительные механизмы применяют для управления регулирующими клапанами и их выпускают как одно устройство — пневматический регулирующий клапан. Имеются два вида пневматических регулирующих клапанов: «нормально открытые» (НО) и «нормально закрытые» (НЗ). У первых (рис. 5.29, а) при отсутствии давления воздуха над мембраной 1 шток 3 под действием пружины 2 переходит в крайнее верхнее положение и плунжер 4 при этом полностью открывает клапан. С повышением давления воздуха проходное сечение такого клапана уменьшается. У вторых (рис. 5.29, б) при отсутствии давления воздуха проходное сечение полностью перекрыто и клапан открывается лишь при появлении давления над мембраной.

б)

Пневматический регулирующий клапан

Рис. 5.29. Пневматический регулирующий клапан

Электрические исполнительные механизмы должны обеспечивать перемещение регулирующего органа по командам, поступающим от электрического регулятора при автоматическом управлении или от оператора при ручном дистанционном управлении. При поступлении команды исполнительный механизм перемещается с постоянной скоростью. Однако благодаря импульсному режиму работы средняя скорость выходного вала исполнительного механизма оказывается переменной. Различные типы исполнительных механизмов отличаются величиной крутящего момента на выходном валу и скоростью его поворота при включенном электродвигателе.

В состав электрического исполнительного механизма (рис. 5.30) обычно входят следующие основные элементы: реверсивный электродвигатель, ручной привод, концевые и путевые выключатели, тормозное устройство и датчик положения выходного вала. Электродвигатель 1 с редуктором 2 служат для преобразования электрической энергии в механическую, достаточную для перемещения регулирующего органа. Маховик 3 необходим для перемещения выходного вала 4 исполнительного механизма вручную при выходе из строя тиристорного пускателя или электродвигателя.

В исполнительном механизме имеются вспомогательные устройства, обеспечивающие преобразование угла поворота выходного вала 4 в электрические сигналы различного назначения. Дифференциально-трансформаторный преобразователь 5 служит для

Лг-з

  • 5
  • 6

Рис. 5.30. Электрический исполнительный механизм

введения в регулятор сигнала обратной связи, пропорционального углу поворота выходного вала исполнительного механизма или, что то же самое, степени открытия регулирующего органа.

Выходной сигнал реостатного преобразователя 6 используется для работы дистанционного указателя положения исполнительного механизма, устанавливаемого на щите оператора рядом с кнопками ручного дистанционного управления. Концевые выключатели 7 выполняют защитные функции. Они отключают тиристорный пускатель при достижении регулирующим органом крайних положений. Путевые выключатели Услужат для ограничения диапазона перемещения регулирующего органа. В автоматическом режиме работы они отключают пускатель при выходе за пределы установленного диапазона.

Тормозное устройство в исполнительных механизмах необходимо для уменьшения выбега выходного вала после прекращения действия управляющих импульсов. Обычно тормозное устройство снабжается электромагнитным приводом, который работает следующим образом: при появлении силового напряжения на электродвигателе появляется ток и в обмотке электромагнита. Якорь втягивается и отводит тормозную колодку от вала электродвигателя. При исчезновении силового напряжения электромагнит обесточивается и вал электродвигателя тормозится колодкой, которая прижимается к нему пружиной.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы