Исполнительные органы. Передаточные функции исполнительных органов. Клапаны, их разновидности. Позиционеры и их назначение

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

Исполнительное устройство (ИУ) - это устройство системы автоматического управления или регулирования, воздействующее на процесс в соответствии с получаемой командной информацией. Оно состоит из двух функциональных блоков: исполнительного механизма и регулирующего органа и может оснащаться дополнительными блоками.

Нормально открытое исполнительное устройство – это исполнительное устройство, в котором при прекращении подвода энергии, создающей перестановочное усилие, проход открывается.

Нормально закрытое исполнительное устройство – это исполнительное устройство, в котором при прекращении подвода энергии, создающей перестановочное усилие, проход закрывается.

Исполнительный механизм – это механизм, являющийся функциональным блоком, предназначенным для управления исполнительным органом в соответствии с командной информацией. В системах автоматического регулирования сред исполнительный механизм предназначен для перемещения затвора регулирующего органа.

Регулирующий орган (РО) - исполнительный орган, воздействующий на процесс путем изменения пропускной способности.

Для целей регулирования технологических процессов в нефтегазовой отрасли используются задвижки, шиберы, вентили, краны, посредством которых изменяют расходы технологических сред для поддержания заданного значения регулируемой величины, технологическое оборудование: насосы, компрессоры, транспортерные механизмы, позиционеры.

Электропневматический позиционерявляется регулятором положения подвижной системы регулирующего клапана, и, как каждый регулятор, он имеет объект регулирования, параметр, задание, сигнал действующего рассогласования и выход (сигнал управления). Объектом его управления является исполнительный механизм регулирующего клапана, а параметром регулирования – положение штока клапана. Изменяя выходное давление или усилие тарированной пружины, позиционер обеспечивает соответствие положения штока клапана управляющему сигналу, компенсируя усилия, действующие на подвижную систему клапана (трение в подвижных соединениях, статическое и динамическое воздействие регулируемой среды).

Электромагнитные или соленоидные приводы предназначены для перемещения регулирующих или запорных органов, механически связанных с якорем электромагнита. Электромагнитный привод, как следует из его названия, представляет собой магнитопровод с катушкой. Часть магнитопровода выполняется подвижной относительно катушки и неподвижной части магнитопровода. Между подвижной и неподвижной частями магнитопровода обеспечивается воздушный зазор, где, собственно, и происходит преобразование электрической энергии, подаваемой на катушку, в механическую энергию перемещения подвижной части магнитопровода и механически связанного с ним запорного органа. Электромагнитные приводы в силу своего конструктивного исполнения и принципа действия имеют, как правило, только два крайних положения:

· когда на катушку подано напряжение (якорь втянут, воздушный зазор минимален);

· когда с катушки снято напряжение (якорь отброшен возвратными пружинами, воздушный зазор максимален).

Такая двухпозиционная характеристика электромагнитных приводов позволяет их успешно применять для запорных, отсечных, предохранительных и т.п. клапанов.

Запорные клапаны с электромагнитным приводом предназначены для перекрытия трубопроводов с жидкими и газообразными средами, в том числе взрывопожароопасными. Клапаны закрываются за время не более 1 сек. Конструктивно, в зависимости от назначения, клапаны могут быть «перепадными» (работающими только при наличии перепада между давлением на входе и на выходе не менее 0, 3 кгс/см2) и «бесперепадными» (работающими даже при отсутствии перепада между давлением на входе и выходе).

Отсечной клапан приводится в действие соленоидом.
Понятно, что соленоид может либо полностью открыть клапан, либо полностью закрыть - он не умеет устанавливать промежуточные положения штока. Поэтому для возможности диагностики отсекателя (" а не заело ли его? " ) дополнительно ставится позиционер, в котором зашита программа проверки его состояния представлен бесперепадный клапан с электромагнитным приводом

Запорно-регулирующий орган – это регулирующий орган, который обеспечивает герметическое закрытие прохода.

Регулирующее воздействие от исполнительного устройства должно изменять процесс в требуемом направлении для достижения поставленной задачи – стабилизации регулируемой величины. Это воздействие может осуществляться различными способами, а именно:

− изменением количества поступающего вещества за счет дросселирования его потока или за счет изменения производительности агрегата;

− изменением количества вносимого тепла за счет изменения поступающего теплоносителя или топлива;

− изменением дозы вещества за счет изменения направления его поступления или скорости вращения приводного механизма подачи этого вещества, периодического включения или выключения агрегатов, прекращения подачи вещества или останова агрегатов в целях исключения аварийных производственных ситуаций.

Возможны комбинации этих способов. Для осуществления одного из указанных способов регулирующего воздействия могут быть использованы исполнительные устройства с различными принципами

действия и конструктивным исполнением.

В нефтегазовой отрасли ИУ подразделяются на три группы:

ИУ больших расходов (регулирующие заслонки) с коэффициентом пропускной способности 20- 20000 м³/час

ИУ средних расходов (регулирующие клапаны) k_v= 4-1600 м³/час

ИУ малых расходов (регулирующие клапаны) k_v= 0, 1-2, 5 м³/час.

Кроме того, ИУ разделяются на серии:

Серия 100 – заслонки регулирующие.

Серия 200-клапаны регулирующие двухседельные.

Серия 300-клапаны регулирующие односедельные.

Серия 400-клапаны регулирующие трехходовые.

Серия 500- шланговые клапаны.

В зависимости от конструктивных особенностей РО исполнительные устройства (клапаны) подразделяют на виды:

− заслоночное;

− односедельное;

− двухседельное;

− трехходовое;

− шланговое;

− диафрагмовое.

Односедельные регулирующие клапаны стали применять раньше двухседельных. Они технологичнее двухседельных, менее металлоемки, герметичнее. Отсутствие застойных зон в односедельных клапанах позволяет применять их для регулирования более вязких сред. Улучшенные кавитационные и шумовые характеристики позволяют использовать односедельные клапаны при сравнительно больших перепадах давления. Высокая ремонтопригодность дает значительную экономию при эксплуатации. Основной недостаток, ограничивающий применение традиционных конструкций односедельных исполнительных устройств, — неразгруженность затвора, вызывающая необходимость применения сравнительно мощных исполнительных механизмов. В последнее время появились конструкции односедельных исполнительных устройств, лишенных этого недостатка и сохраняющих все указанные выше преимущества. Затвор разгружается, как правило, путем помещения его в специальную обойму (так называемую клетку), которая одновременно является и направляющей затвора. В некоторых конструкциях затвор представляет собой обычный поршень, а в обойме выполнены профилированные окна для получения определенной пропускной характеристики. В других конструкциях профилированные окна находятся на затворе, а в обойме выполнены цилиндрические или прямоугольные отверстия. Имеются конструкции разгруженных односедельных исполнительных устройств с отверстием в затворе, которое соединяет полости над и под затвором, т. е. разгружает его. Односедельные исполнительные устройства могут быть и запорно-регулирующими. При этом уплотнение осуществляется при помощи мягкой прокладки.

Исполнительные устройства в зависимости от используемой энергии можно подразделять на следующие виды:

− пневматические (с пневматическим ИМ);

− электрические (с электрическим ИМ);

− гидравлические (с гидравлическим ИМ);

− электропневматические (пневматический ИМ с электропневматическим преобразователем);

− электрогидравлические (гидравлический ИМ с электрогидравлическим преобразователем);

− пневмогидравлические (гидравлический ИМ с пневмогидравлическим преобразователем).

Условные обозначения исполнительных устройств показаны на рисунке 24:

- исполнительное устройство (общее обозначение). Положение регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала не регламентируется, – рисунок 24, а;

- исполнительное устройство, открывающее регулирующий орган при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала, – рисунок 24, б;

- исполнительное устройство, закрывающее регулирующий орган при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала, – рисунок 24, в;

- исполнительное устройство, оставляющее регулирующий орган в неизменном положении при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала, - рисунок 24, г;

- исполнительное устройство с дополнительным ручным приводом (обозначение может применяться в сочетании с любым из дополнительных знаков, характеризующих положение регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала), – рисунок 24, д;

- автоматическая защита из системы противоаварийной защиты (ПАЗ, см. рисунок 24, е);

- технологическое отключение (включение) из системы управления (см. рисунок 24, ж);

- регулирующий орган (задвижка, клапан и т.д.), – рисунок 24, и;

- регулирующий клапан, открывающийся при прекращении подачи воздуха (нормально открытый), – рисунок 24, к;

- регулирующий клапан, закрывающийся при прекращении подачи воздуха (нормально закрытый), – рисунок 24, л;

- управляющий электропневматический клапан, – рисунок 24, м;

- отсекатель с приводом (запорный клапан), – рисунок 24, н;

- электрозадвижка, – рисунок 24, п;

- пневмоотсекатель, – рисунок 24, р;

- отборное устройство без постоянно подключенного прибора (служит для эпизодического подключения приборов во время наладки, снятия характеристик и т. п.), – рисунок 24, с.

и) к) л) м) н) п) р) с)

а) б) в) г) д) е) ж)

Рис. 24 Условные обозначения исполнительных устройств

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒