§ 9. Гидравлические регуляторы и системы регулирования

Понятие о струйной трубке. Управляющим устройством в гидравлических регуляторах служит струйная трубка, поэтому их второе название гидравлические струйные регуляторы. Элементами струйных регуляторов являются: измерительные преобразователи, задающие и стабилизирующие устройства, управляющие устройства (как правило, усилители), исполнительные механизмы, синхронизаторы, маслонапорные установки и различные вспомогательные устройства.

Измерительные преобразователи в гидравлических системах могут быть мембранные, сильфонные или с манометрической трубчатой пружиной. Мембрана выполняется из прорезиненной ткани, центральная часть ее стянута алюминиевыми дисками, создающими жесткий центр. Сильфон – металлический гофрированный цилиндр. Мембранные и сильфонные преобразователи предназначены для восприятия импульсов давления.

Измерительные преобразователи с манометрической трубчатой пружиной работают как с импульсами давления, так и с импульсами температуры. В первом случае пружина одним концом связана с держателем, соединенным с источником регулируемого давления, а другим соединена с передаточным механизмом, который воздействует на управляющее устройство регулятора. Во втором случае она герметично соединена с капилляром и термобаллоном, который действует как манометрический термометр.

Измерительные преобразователи гидравлических регуляторов предназначены для работы в непосредственном контакте с неагрессивными средами. К мембранам можно подводить только газы, а к сильфонам и трубчатым пружинам – газы и жидкости.

Задающее устройство настраивают механизмом ручной настройки или путем подачи на управляющее устройство переменного задания посредством механизма с лекальным элементом. Стабилизирующее устройство есть основной элемент обратной связи.

Управляющее устройство (усилитель), преобразует регулируемую величину в давление масла. Основным элементом управляющего устройства является струйная трубка. Струйная трубка установлена вертикально и свободно качается на оси подвеса, заканчивается трубка сопловой насадкой. Под сопловой насадкой на некотором расстоянии расположена сопловая головка с двумя приемными отверстиями. В качестве рабочей жидкости используется масло, подаваемое в струйную трубку под давлением от маслонапорной установки. В гидравлических системах регулирования, как правило используют поршневые исполнительные механизмы. Поэтому сопловая головка с двумя входными отверстиями связана каналами с двумя полостями по обе стороны поршня в рабочем цилиндре исполнительного механизма. Поэтому перемещение поршня исполнительного механизма зависит от положения струйной трубки. В среднем положении струйной трубки масло под давлением из сопловой насадки создает одинаковое давление в обоих отверстиях сопловой головки и соответственно давление в обеих полостях рабочего цилиндра будет одинаково, поэтому поршень будет находиться в среднем положении. Как только струйная трубка отклонится от среднего положения, в одно из отверстий сопловой головки станет поступать больше масла и, соответственно, в одной из полостей главного цилиндра возникнет избыточное давление, которое заставит смещаться поршень. Шток поршня приведет в действие регулирующий орган, что приведет к изменению регулируемой величины и соответственно через некоторое время вернет струйную трубку в первоначальное среднее положение, что выровняет давление в каналах связанных с отверстиями соловой головки и поршень остановится.

Синхронизатор необходим в том случае, когда требуется управлять несколькими регулирующими органами от сигнала одного регулятора, при этом они должны обеспечить одинаковое (синхронное) перемещение.

Маслонапорная установка питает всю гидравлическую систему маслом (рабочей жидкостью) и создает рабочее давление масла (рабочей жидкости) стандартным 1, 5 МПа. Она состоит из шестеренного масляного насоса и электродвигателя, которые устанавливаются на крышке масляного бака.

К вспомогательным устройствам относятся: клапан поддержания статического давления в трубопроводах; обратный клапан для предохранения от слива масла из рабочих и сливных трубопроводов при падении давления; клапан дистанционного управления для перехода на дистанционное ручное управление; переключающий золотник для смены одного поста на другой; дроссельный клапан регулировки скорости перемещения поршня исполнительного механизма; запорные клапаны на напорных маслопроводах.

Исполнительные механизмы. В системах автоматического регулирования с гидравлическими струйными регуляторами чаще всего используются поршневые исполнительные механизмы (серводвигатели) типа МГП, а в комбинированных электрогидравлических системах типа ГИМ.

Исполнительные механизмы типа МГП предназначены для управления регулирующими органами поворотного (с углом поворота не более 90) или возвратно-поступательного движения (с ходом штока в зависимости от модели 25 – 400 мм).

В качестве регулирующих органов в системах с гидравлическими регуляторами в основном применяют клапаны, заслонки и краны. Поддержание необходимого значения регулируемой величины, осуществляется путем увеличения или уменьшения потока регулируемого вещества. Клапаны и заслонки по конструкции аналогичны применяемым в пневматических системах регулирования. Краны имеют некоторое отличие, диск перекрывающий поток жидкости имеет сложную форму. При вращении штока отшлифованный диск за счет своей формы, будучи прижатым, к отшлифованной диафрагме перекрывает поток вещества проходящего через отверстие диафрагмы.