4.2. Регулирующие органы
Регулирующим органом (РО) называется звено исполнительного устройства, предназначенное для изменения расхода вещества или энергии в объект регулирования. Различают дозирующие и дроссельные РО.
Дозирующие РО – такие устройства, которые изменяют расход вещества за счет изменения производительности агрегатов (дозаторы, насосы, компрессоры).
Дроссельный РО представляет собой переменное гидравлическое сопротивление, изменяющее расход вещества за счет изменения своего проходного сечения (регулирующие клапаны, поворотные заслонки, шиберы, краны).
4.2.1. Технические характеристики дроссельных регулирующих органов
Регулирующие органы характеризуются многими параметрами, основными из которых являются: пропускная и условная пропускная способности, условное и рабочее давление, перепад давления на РО и условный проход.
Условный проход Dy– номинальный диаметр прохода в присоединительных патрубках. В РО стандартные размеры условных проходов не распространяются на размеры прохода внутри корпуса.
Пропускная способность Kv – расход жидкости с плотностью 1000 кг/м3, пропускаемой РО при перепаде давления на нем 105 Па. Пропускная способность измеряется в кубических метрах в час (м3/ч).
Условная пропускная способность Кvу – номинальное значение пропускной способности РО при максимальном (условном) ходе затвора, выраженное в кубических метрах в час (м3/ч). Условная пропускная способность зависит от типа РО и размера его условного прохода Dy.
Условное давление Ру – наибольшее допустимое давление среды на РО при нормальной температуре.
Прочность металлов с повышением температуры понижается. Поэтому для арматуры и соединительных частей предусматривается также максимальное рабочее давление.
Максимальное рабочее давление – это наибольшее установленное давление среды на РО при фактической температуре. Рабочее давление при одном и том же условном давлении зависит от свойств металла деталей РО и температуры среды. Разрешается превышение фактического рабочего давления до 5 % выше установленного для заданной температуры.
Перепад давления на РО определяет усилия, на которые рассчитывают ИМ, а также износ дроссельных поверхностей
Негерметичность затвора – пропуск среды при полностью закрытом проходе РО. Для надежного и качественного регулирования негерметичность затвора должна быть минимальной.
4.2.2. Требования к регулирующим органам
Общие требования к РО зависят от физико-химических свойств регулируемой среды.
Материал РО, контактирующий со средой, должен быть стойким к химическому и физическому воздействию среды.
Регулирующий орган должен надежно работать при регулировании среды с высокой или низкой температурой. Недопустимы отказы в работе из-за загрязнений, отложений.
При необходимости РО должен удовлетворять условиям пожаро – и взрывобезопасности
4.2.3. Краткая характеристика дроссельных регулирующих органов
Дроссельные РО получили наиболее широкое распространение в автоматических системах регулирования, несмотря на то, что иногда экономически более целесообразно применение дозирующих РО.
4.2.3.1. Шиберы
Шиберы широко применяют для регулирования расходов воздуха и газов при небольших статических давлениях (до 10 кПа)
В шиберах затвор, выполненный в виде полотна 1, перемещается перпендикулярно направлению потока Q (рис. 4.2).. Шиберы устанавливают на трубопроводах, коробах и каналах любой формы сечения, но чаще всего их применяют на трубопроводах и каналах прямоугольного 2 и круглого 3 сечений.
Рис. 4.2. Схемы прямоугольного (а) и круглого (б, в) шиберов
Наибольшее применение имеют шиберы прямоугольного и круглого сечений без вставок с простейшей формой рабочего полотна.
При расчете шиберов определяют усилие F, необходимое для перемещения дроссельного органа. Наибольшее усилие для перемещения шибера требуется в положении минимального открытия
,
где р – перепад давления на шибере; S – площадь подвижной части шибера, на которую действует перепад давления; P – вес подвижной части; kтр – коэффициент трения.
Поскольку коэффициент трения значительно возрастает из-за загрязнения опорной поверхности в процессе эксплуатации, мощность привода выбирают с большим запасом.