Цель работы: знакомство с функциональными возможностями автоматических регуляторов.

Автоматические регуляторы

Автоматические регуляторы могут быть подразделены по целому ряду признаков: по назначению, характеристике регулирования, способу действия, вспомогательной энергии и т. п.

По назначению регуляторы подразделяются на регуляторы давления, температуры, расхода, влажности, уровня и др.

По характеристике регулирования регуляторы бывают позиционные, статические, астатические и статически-астатические (издромные).

По способу действия регуляторы делятся на регуляторы прямого и непрямого действия. Регулятор прямого действия работает за счёт энергии, получаемой от самой регулирующей среды. Регулятор непрямого действия питается энергией от внешнего источника. По виду используемой энергии регуляторы делятся на гидравлические, пневматические, электрические и электронные. Существуют регуляторы, которые используют несколько видов вспомогательной энергии, как например, электрогидравлические регуляторы, применяемые в тепловых сетях.

В практике может встретиться также большое разнообразие конструкции регуляторов.

Регуляторы прямого действия

В регуляторах прямого (непосредственного) действия силой, изменяющей положение регулирующего органа, является усилие, возникающее в самом чувствительном элементе за счёт изменения регулируемого параметра. Связь между чувствительным элементом и регулирующим органом этого типа регуляторов обычно механическая – с помощью штока или рычажной передачи.

Виды регуляторов прямого действия

РЕГУЛЯТОРЫ РАСХОДА И ДАВЛЕНИЯ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ РР (РД)

Регулируемая и регулирующая среды подводятся к регулятору с помощью импульсных трубок, которые соединяются со штуцерами прибора. Штуцеры имеют следующие назначения:

1 -подвод рабочей (управляющей) среды Pр- 2; 2 - отвод командного давления Рх - 1; 3 - слив рабочей среды Pо; 4 - подвод давления к импульсной (плюсовой), камере Pu+; 5 - подвод давления к импульсной (минусовой) камере Pu-; 6 - подвод давления к штуцеру обратной связи Робр.

Штуцеры прибора имеют резьбу M16 × 1,5.

1

Регуляторы расхода и давления прямого действия РР (РД) - односедельные разгруженные применяют в качестве регуляторов перепада давлений (расхода) и давления «До себя» (подпора), а также в качестве регулирующих клапанов в схемах регулирования температуры воды на горячее водоснабжение (вместе с датчиком ТРБ-2) и в установках приточной вентиляции (вместе с датчиком ТРБ-В) для регулирования температуры воздуха.

Регулятор состоит из корпуса с крышками, односедельного конусообразного клапана, соединенного при помощи штока с крышкой сильфона, и пружины, усилие которой создается натяжным приспособлением.

Регулятор разгруженный, давление Р2 до клапана действует в двух противоположных направлениях: на золотник клапана и на разгрузочный сильфон. Регулируемые параметры - давление Р2 в регуляторе РД или разность давлений Р2 - Рх в регуляторе РР - уравновешиваются пружиной настройки. При работе регулятора в качестве регулирующего клапана его перемещение зависит от командного давления Рх. При снижении давления Рх до нуля регулятор полностью закрывается, при увеличении Рх до Р1 регулятор полностью открывается. Степень закрытия и открытия клапана ограничена неподвижной 8 и подвижной 7 втулками. Регуляторы рассчитаны на условное давление порядка 1,6 МПа (16 кгс/см2) при температуре регулируемой среды до 150 °С.

Регулятор давления перед пуском в эксплуатацию должен быть налажен и отрегулирован на заданное давление. Наладку производят после наполнения и пуска системы отопления. Перед наполнением должен быть принудительно поднят клапан РД путем вращения натяжного винта против часовой стрелки до предела, а также открыт регулятор расхода РР.

Для наладки РД надо знать статическое давление отопительной системы, давление в обратном трубопроводе при работе тепловой сети и возможные колебания этого давления.

Наладку регулятора РД производят после включения циркуляции воды (необходимый расход воды устанавливают с помощью задвижек). Наладка сводится к регулировке натяжения пружины с таким расчетом, чтобы давление до регулятора при нормальном расходе воды установить равным заданному.

Для увеличения регулируемого давления необходимо увеличить натяжение пружины вращением натяжного винта по часовой стрелке, а для снижения регулируемого давления необходимо уменьшить натяжение пружины вращением натяжного винта против часовой стрелки.

Схемы регуляторов давления:

а — астатический регулятор; б — статический регулятор давления; 1 — регулирующий (дроссельный) орган; 2 — мембранно-грузовой привод; 3 — импульсная трубка; 4 — объект регулирования — газовая сеть; 5 — мембранно-пружинный привод.

Люфты, трение в сочленениях могут привести к тому, что регулирование станет неустойчивым. Для стабилизации процесса в регулятор вводят жесткую обратную связь. Такие регуляторы называются статическими. При статическом регулировании равновесное значение регулируемого давления всегда отличается от заданной величины, и только при номинальной нагрузке фактическое значение становится равным номинальному.

2

Статические регуляторы характеризуются неравномерностью. В регуляторе (рис. 1, б) груз заменен пружиной — стабилизирующим устройством. Усилие, развиваемое пружиной, пропорционально ее деформации. Когда мембрана находится в крайнем верхнем положении (регулирующий орган закрыт), пружина приобретает наибольшую степень сжатия и Р2 — максимальное. При полностью открытом регулирующем органе значение Р2 уменьшается до минимального. Статическую характеристику регуляторов выбирают пологой, с тем чтобы неравномерность регулятора была небольшой, при этом процесс регулирования становится затухающим.

Изодромный регулятор (с упругой обратной связью) при отклонении регулируемого давления Р2 сначала переместит регулирующий орган на величину, пропорциональную величине отклонения, но если при этом давление Р2 не придет к заданному значению, то регулирующий орган будет перемещаться до тех пор, пока давление Р2 не достигнет заданного значения.

При установившемся состоянии, сила, возникающая в мембране Р1, и сила, создаваемая пружиной, уравновешиваются; шток и регулирующий клапан находятся в покое. При изменившейся величине регулируемого давления сила F1 изменится и будет уравновешиваться при новом положении штока силой F2, т. е. при новом усилии, создаваемом пружиной. У регулятора прямого действия величина регулируемого давления зависит от положения регулирующего клапана, т. е. зависит от расхода. Это является признаком, свойственным статическому регулятору.

В статическом регуляторе скорость перемещения регулирующего органа пропорциональна скорости изменения параметра, но не зависит от величины отклонения его. Это так же является признаком, свойственным статическому регулятору. Этот регулятор не способен вернуть регулируемый параметр к заданному значению. Величина регулируемого параметра будет зависеть от положения клапана, т. е. от степени сжатия пружины.