16.Исполнительные механизмы: назначение, классификация, особенности конструкции

Исполнительные механизмы – технические средства автоматики, предназначенные для оказания воздействия на объект в соответствии с командной информацией выработанной регулятором. Т.к. в большинстве случаев воздействие на объект предполагает изменение потока вещества, то в назначение ИМ – преобразование сигнала регулятора в перемещение штока запорной арматуры.

Исполнительные механизмы подразделяют на:

 Пневматические,

 Гидравлические,

 Электрические (электродвигательные и соленоидные).

Пневматические разделяются на мембранные и поршневые.

В мембранных исполнительных механизмах давление управляющего воздуха воздействует на мембрану 1, зажатую по периметру между крышками 2 и 3, и создает усилие, которое уравнивается размещенной в кронштейне 4 привода пружиной 5. Таким образом, ход штока 6 привода пропорционален величине управляющего давления. Жесткость и предварительное сжатие пружины определяет диапазон усилий привода и номинальный ход.

Если при отсутствии управляющего пневматического сигнала пружина выдвигает шток привода в крайнее нижнее положение, такой привод называется нормально-закрытым (НЗ).

Если при отсутствии управляющего пневматического сигнала пружина втягивает шток привода в крайнее верхнее положение, такой привод называется нормально-открытым (НО).

Достоинства:

 Простота конструкции и надежность.

 Возможность использования во взрывоопасных средах

 Недостатки:

 Большие габариты

 Необходимость в сжатом воздухе.

Динамическая характеристика представляет собой апериодическое звено первого порядка с постоянной времени от долей до нескольких секунд.

Поршневые ИМ. Сжатый воздух (или жидкость – масло) от регулятора (μ) поступает с постоянным расходом в цилиндр и перемещает поршень со штоком.

Поршневые гидравлические ИМ позволяют развивать большие усилия (т.к. давление может быть больше) при меньших габаритах. Динамическая характеристика близка к интегрирующему звену.

Электрические ИМ. Делятся на соленоидные, которые применяются совместно с Пз– регуляторами, и электродвигательные, которые работают в комплекте с непрерывными регуляторами. Динамическая характеристика соленоидных ИМ – усилительное звено с большим коэффициентом передачи, а динамическая характеристика электродвигательных – интегрирующее звено.

17.Регулирующие органы: назначение, особенности конструкции, характеристики

Регулирующий орган (РО) – элемент в цепи воздействий, оказывающий непосредственное влияние на управляемый объект. Это воздействие может осуществляться изменением количества энергии (вещества), проходящего через объект, либо путем изменения характеристик (режима) объекта.

Регулирующие органы по принципу регулирующего воздействия на объект могут быть разделены на дросселирующие и дозирующие.

Дросселирующие регулирующие органы представляют собой переменное гидравлическое сопротивление, воздействующее на расход вещества за счет изменения своего проходного сечения.

Посредством дозирующих РО осуществляется заданное дозирование поступающего вещества или энергии (изменение расхода вещества) за счет изменения производительности агрегатов.

Широкое распространение в системах автоматического регулирования получили дросселирующие регулирующие органы, несмотря на то, что применение дозирующих регулирующих органов экономически более целесообразно.

Для непрерывного регулирования находят применение дросселирующие регулирующие органы следующих типов:

 заслоночные, в которых изменение пропускной способности достигается поворотом заслонки (диска) в седле (рис. а);

 односедельные, в которых изменение пропускной способности достигается поступательным перемещением затвора вдоль оси прохода седла корпуса (рис. в). Преимущество – простота герметичного закрытия. Недостаток – значительные усилия на штоке. Поэтому они применяются при малых Ду или давлениях.

 двухседельные, в которых изменение пропускной способности достигается поступательным перемещением затвора вдоль оси проходов двух седел корпуса (рис. б). Преимущество – малое давление, действующее на шток. Недостаток – трудная подгонка затвор/седло.

 трехходовые, в которых пропускная способность изменяется при поступательном перемещении затвора вдоль оси проходов двух седел и при этом корпус имеет три присоединительных прохода, через которые один поток разделяется на два, или два потока соединяются в один (рис. г).

В последнее время широко распространены односедельные разгруженные клапаны, которые обладают преимуществами перед одно- и двухседельных клапанов. Недостаток – сложность конструкции.

Характеристики РО. Каждый регулирующий орган в зависимости от своих конструктивных особенностей характеризуется качественными показателями, определяющими возможность его использования в конкретных условиях:

 пропускной способностью,

 пропускной характеристикой.

Пропускная способность Kv – количество рабочей среды в м³/ч с плотностью 1 г/см³, проходящей через регулирующий орган, при перепаде давления на регулирующем органе 1 кгс/см².

Пропускная характеристика выражает функциональную зависимость изменения пропускной способности регулирующего органа Кv от перемещения (или угла поворота) затвора (S):

Пропускные характеристики регулирующих органов могут быть равнопроцентными, линейными, специальными и двухпозиционными.

Равнопроцентная пропускная характеристика – это такая характеристика, при которой приращение пропускной способности по ходу затвора пропорционально текущему значению пропускной способности:

где m – коэффициент пропорциональности,

При линейной пропускной характеристике приращение пропускной способности пропорционально перемещению затвора:

где m 1 – коэффициент пропорциональности.

Специальная пропускная характеристика может задаваться определенной математической зависимостью (для профилируемых затворов) или определяться конструкцией регулирующего органа, как это имеет место в шланговых, заслоночных и других РО.

При двухпозиционной пропускной характеристике проход полностью открыт (пропускная способность максимальна для данного типоразмера) или закрыт (пропускная способность нулевая).

Обычно пропускную характеристику регулирующего органа выражают в виде функциональной зависимости относительной пропускной способности от степени открытия:

Равнопроцентная пропускная характеристика описывается уравнением , а линейная – уравнением где с₁ и с₂ – постоянные коэффициенты.