ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

3.3. Автоматические регуляторы, исполнительные механизмы н регулирующие органы

Всякая автоматическая система регулирования (АСР) состоит из совокупности объекта регулирования (ОР). измерительного устройства (ИУ), автоматического регулятора (АР), исполнительного механизма (ИМ) и регулирующего органа (РО).

3.1.1. Автоматические регуляторы

Автоматический регулятор представляет собой устройство, предназначенное для преобразования сигнала от измерительного устройства в соответствии с заданным алгоритмом (законом) управления и усиления его до значений, необходимых для управления исполнительным механизмом, воздействующим через регулирующий орган на объект управления.

По способу действия АР подразделяются на регуляторы прямого и непрямого (косвенного) действия. В регуляторах прямого действия энергия для их работы поступает от самого объекта автоматизации. В регуляторах непрямого действия энергия к их элементам подводится от внешнего источника, что позволяет развивать достаточно большие динамические усилия при переме тении регулирующих органов и обеспечивает возможность территориального разделения объекта, автоматического регулятора и исполнительного механизма с регулирующим органом. Кроме того, регуляторы косвенного действия обладают более высокими быстродействием и точностью.

По виду подводимой энергии регуляторы подразделяются на электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные. Одной из основных характеристик регуляторов является закон регулирования (см. п. 5.3.). Современные регуляторы косвенного действия представляют собой устройства, состоящие из нескольких структурных элементов, основными из которых являются многоступенчатые усилители, сумматоры, модуляторы, умножители и другие блоки, с помощью которых обеспечивается построение схем, обусловливающих формирование регулирующего воздействия в соответствии с алгоритмом управления.

Электрические автоматические регуляторы (автоматические регулирующие блоки), структурная схема которых приведена на рис. 4.1, предназначены для формирования выходного сигнала, подаваемого к электрическому исполнительному механизму АСР.

Автоматический регулятор состоит из узла входных цепей /, к которому подводятся сигналы от измерительных преобразователей. Далее преобразованные сигналы поступают к сумматору 2. к которому также подводится сигнал, сформированный узлом обратной связи 5. Разность между сигналом обратной связи и сигналом от измерительного преобразователя подается к суммирующему усилителю 3 и далее к узлу 4_% с помощью которого формируется управляющий сигнал в соответствии с законом регулирования. Настройки вводятся в регулятор при наладке АСР конкретного объекта автоматизации через узел входных цепей /.

На рис. 4.2. приведена принципиальная схема пневматического регулятора, построенного на основе универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА). При работе регулятора давление р_п от измерительного преобразователя, пропорциональное текущему значению регулируемой величины, подается в камеру Г элемента /, который является элементом сравнения. К камере В этого же элемента подведено давление рлл% пропорциональное заданному значению регулируемой величины. Кроме того, в камеру Д подается давление р„, поддерживаемое постоянным с помощью элемента ///. Питание этой ветви схемы АР осуществляется от источника через дроссель Д.

Сигнал с выхода элемента / в виде р\ подается на элемент сравнения fV_% где он суммируется с сигналом обратной связи р*и%, поступающим с выхода усилителя мощности V. Выходной сигнал элемента IV подается в камеру Б элемента //, к камере Д этого же элемента подведено постоянное давление р„ от элемента ///. Сигнал р₂. пропорциональный разности этих двух сигналов. подается к усилителю V и далее через выключающее реле VI — на выход регулятора в линию связи с исполнительным механизмом. а также через линию обратной связи — на вход элемента IV.

Выключающее реле VI служит для отключения выходного сигнала регулятора при подаче командного давления р_к в камеру А этого элемента, когда необходим переход с автоматического на ручное управление. Настройка регулятора осуществляется регулируемым дросселем Д„ элемента IV.

3.4. Исполнительные механизмы

Исполнительные механизмы (ИМ), являясь составной частью АСР, предназначены для перемещения регулирующего органа (РО) в соответствии с командой, получаемой от регулятора. При переходе на ручное (дистанционное) управление команда к ИМ подается человеком-оператором с помощью соответствующих органов ручного управления. В зависимости от вида энергии, используемой в ИМ. они подразделяются на электрические, пневматические и гидравлические.

Электрические ИМ. В автоматике в основном используются электромагнитные и электродвигательные электрические ИМ. Ос- • новным узлом электромагнитных ИМ является электромагнит постоянного или переменного тока разных форм и конструкций, обеспечивающих его срабатывание при протекании тока по обмотке управления.

Электродвигательные ИМ являются наиболее распространенными. По характеру движения выходного рабочего звена они подразделяются на однооборотные, у которых выходной вал перемещается по дуге окружности (до 360°); многооборотные, у

которых выходной вал вращается (более 360°), и прямоходные, выходное звено (шток) которых перемещается поступательно.

Электродвигательный ИМ (рис. 4.3) состоит из электродвигателя 3 с электромагнитным тормозом 4_% блока 5 с конечными выключателями, червячного редуктора 2 и выходного вала редуктора /, предназначенного для сочленения с регулирующим органом. Пуск электродвигателя в ту или иную сторону вращения обеспечивается включением контактов 1РБ или 2РБ реле автоматического регулятора. При этом через обмотки В или // реверсивного магнитного пускателя потечет ток и включатся его главные контакты ВО или НО. с помощью которых включается в сеть электродвигатель ЭД. Блок-контакты В\ и /// служат для шунтирования контактов регулятора. Для отключения электродвигателя при достижении выходным валом редуктора крайних положений предназначены конечные выключатели КВО и КВЗ_% зажигая при этом одну из соответствующих сигнальных ламп ЛО или ЛЗ. Кнопка КС служит для аварийного останова электродвигателя.

Пневматические ИМ. Предназначены для работы с пневматическими регуляторами и выпускаются в двух модификациях: мембранные и поршневые. Мембранный исполнительный механизм (рис. 4.4) состоит из следующих основных элементов: корпуса / (составлен из двух фланцев), мембраны 2. возвратной пружины 3 и штока 4. Втулка с натяжной гайкой 5 служит для регулирования усилия, развиваемого пружиной.

При подаче давления от пневматического регулятора в над мембранную плоскость мембрана 2 прогибается вниз, тем самым перемещая шток 4_Ь сочлененный с регулирующим органом. Противодействующее усилие и возврат штока в исходное положение при отсутствии давления в надмембраниой полости осуществляются с помощью пружи- нм 3.

В поршневых ИМ перестановочное усилие создается давлшшем рабочей среды в поршневых полостях.

Гидравлические ИМ. В них используется энергия рабочей жидкости под давлением. Эти механизмы применяют в АСР, если необходимы значительные усилия для перемещения регулирующего органа.

4.1.3. Регулирующие органы

Регулирующие органы (РО) предназначены для изменения расхода материальных или энергетических потоков в объект регулирования. Регулирующие органы разделяются на дроссельные, объемные и скоростные.

Дроссельные РО. Эти механизмы обеспечивают изменение расхода среды путем иэменеиия скорости и площади живого сечения потока при прохождении его через дросселирующее

устройство. гидравлическое сопротивление которого является переменной величиной. Применяются они в основном для изменения расхода жидкостей, газа и пара, транспортируемых по трубопроводам. Основными типами дроссельных РО являются регулирующие клапаны, шиберы и заслонки.

На рис. 4.5 приведена схема односедельного регулирующего клапана, состоящего из корпуса 7 с седлом /, штока 4 с затвором 3, имеющего запорную (профильную) поверхность 2. а также из сальника в с поджимным фланцем 5. Из менение пропускной способности клапана осуществляется путем перемещения затвора 3 вдоль оси прохода седла клапана.

Шиберы нлн задвижки представляют собой прямоугольную или фигурную пластину, которая перемещается перпендикулярно оси трубопровода н изменяет его проходное сечение. Заслонки выполняются в виде лопастей, помещаемых в регулируемом потоке в трубопроводе. Изменение живого сечения потока среды осуществляется поворотом лопасти заслонок от ИМ.

Объемные РО. Представляют собой устройства с насосами объемного дозирования, а также объемные (камерные) питатели, отмеривающие или отсекающие при своем движении определенные объемы жидкости, газа или сыпучих продуктов.

Скоростные РО. Используются в основном для дозирования сыпучих материалов и продуктов, представляют собой тарельчатые или ленточные питатели, в которых регулирование расхода происходит путем изменения скорости движения ленты или вращающейся тарелки питателя или частоты вращения электропривода.

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒