2.5.3 Пневматические исполнительные механизмы

Устройство автоматической системы управления или регулирования, воз- действующее на процесс в соответствии с получаемой командной информаци- ей, называется исполнительным устройством. Оно предназначено для измене- ния притока или расхода вещества либо энергии и приближения регулируемой величины к заданному значению. Исполнительные устройства состоят из пнев- матического, электрического или гидравлического исполнительного механизма и регулирующего органа. В химической промышленности в автоматических системах часто используют пневматические мембранный и поршневой испол- нительные механизмы, а в качестве регулирующих органов – регулирующий клапан и заслонку.

Наибольшее распространение получил пневматический мембранный ис- полнительный механизм (рис. III-19, а), выполненный из прорезиненной мем- браны, зажатой между двумя крышками так, что в верхней части образуется герметически закрытая полость. Снизу через жесткий центр, связанный со што- ком, мембрана опирается на пружину. Сжатый воздух от автоматического регу- лятора направляется в верхнюю полость над мембраной и перемещает ее вместе

со штоком вниз. При этом пружина сжимается и уравновешивает усилие, дей- ствующее на мембрану сверху. Перемещение штока передается на регулирую-

щий орган. В отличие от мембранного, в поршневом пневматическом исполни- тельном механизме (рис. III. 19,б) сжатый воздух от регулятора подается в ци- линдр и перемещает поршень со штоком и регулирующий орган.

Схемы регулирующих органов показаны на рис. III-20. В регулирующем клапане шток исполнительного механизма жестко связан с затвором (рис. 111-

20, а). При перемещении последнего относительно седла изменяется проходное сечение и соответственно расход вещества, проходящего через регулирующий орган. В заслоночном регулирующем органе (рис. Ш-20, б) шток привода через рычаг, соединенный с осью, вращает заслонку, которая изменяет расход веще- ства.

Исполнительное устройство, состоящее из пневматического мембранного исполнительного механизма и регулирующего органа, называют пневматиче- ским регулирующим клапаном (рис. III-21).

По виду запорпого устройства пары затвор – седло пневматические регу-

лирующие клапаны делят на односедельные и двухседельные. Первые имеют неуравновешенный затвор, так как на него действует выталкивающая сила сре- ды, и поэтому применяются в исполнительных устройствах малых размеров при низких давлениях среды. Вторые имеют уравновешенный затвор и исполь- зуются в исполнительных устройствах больших размеров и при высоких давле- ниях среды.

Рис. III.19. Схемы мембранного (а) и поршневого (б) исполнительных механизмов: 1- шток; 2 — пружина; 3 — мембрана; 4 — поршень.

Рис. Ш-20. Схемы регулирующих органов:

о - одкоседельного; б— заслоночного; 1 — корпус; 2 — затвор; 3 —

шток; 4 — заслонка.

Рис. Ш-21. Схемы пневматических регулирующих клапанов:

а — нормально открытого (НО): б – нормально закрытого (НЗ); 1 – кор- пус; 2 – затвор; 3 — шток; 4 — пружина; 5—мембрана.

При расчете АСР пневматический регулирующий клапан представляют апериодическим звеном 1-го порядка.

_{Динамическая характеристика}

_T ^dQ_{1  Q}

_{ kP}

_{где Т-время зависит от жест-}

_dt ¹

кости, Q-величина потока K-величина усиления, Р - давления воздуха.