3.2. Автоматические регуляторы прямого и непрямого действия
3.2.1. Регуляторы прямого действия
В регуляторах прямого действия воздействие регулируемой величины на первичный измерительный преобразователь регулятора служит своеобразным источником энергии как для формирования закона регулирования, так и для перемещения затвора регулирующего органа. К. таким регуляторам энергия извне не подводится. Автоматические регуляторы прямого действия широко применяются в системах стабилизации таких технологических параметров, как давление, расход, уровень, температура и т. д.
Рис. 61. Регулятор давления прямого действия:
/ — мембрана; 2 — пружина; 3 — шток; 4 — затвор; 5 — седло; 6 — импульсная трубка
Регуляторы прямого действия имеют определенные преимущества по сравнению с регуляторами непрямого действия. Первые автономны (не потребляют энергию от посторонних источников), не имеют искрообразующих элементов (что важно для химической технологии, изобилующей пожароопасными и взрывоопасными производствами), надежны (имеют небольшое количество элементов), просты в изготовлении, монтаже и ремонте.
На рис. 61 показан автоматический регулятор давления прямого действия, поддерживающий заданное значение давления среды в трубопроводе после регулирующего клапана, т. е. «после себя». Конструктивно регулятор выполнен в виде клапана с мембранным приводом. На мембрану / оказывают воздействие давление измеряемой среды в трубопроводе и противодействующая пружина 2.
Все регуляторы прямого действия, как правило, реализуют наиболее простой закон регулирования — пропорциональный.
3.2.2. Регуляторы непрямого действия
Электрические автоматические регуляторы применяются для регулирования невзрывоопасных объектов при больших расстояниях от пультов управления до объекта регулирования.
Достоинства: относительная простота реализации сложных схем автоматического управления; наличие на объектах управления электрической энергии; возможность при необходимости разработки систем регулирования без подвижных частей; большое быстродействие при передаче, переработке и отображении информации, выработке и передаче управляющих сигналов.
Недостатки: повышенная стоимость обеспечения безопасности (при работе во взрывоопасных зонах); повышенная опасность (поражение обслуживающего персонала электрическим током); сложность устройства (особенно электронных, микропроцессорных); необходимость в обслуживающем персонале высокой квалификации.
Пневматические автоматические регуляторы применяются во взрывоопасных и пожароопасных зонах и помещениях при небольших расстояниях (до 400 м) от пультов управления до объекта регулирования.
Достоинства: относительная простота конструкции всех элементов регулятора; простота в обслуживании и наладке; пожаро- и взрывобезопасность.
Недостатки: необходимость в специальном источнике питания систем пневмоавтоматики сжатым воздухом; высокие требования к очистке воздуха от пыли, влаги и масла; большая инерционность элементов пневмоавтоматики, линий связи и ограниченность в связи с этим их протяженности.
Гидравлические регуляторы применяются в пожаро- и взрывобе-зопасных помещениях, как правило, при непосредственном размещении элементов регулятора в зоне объекта регулирования.
Достоинства: гидравлические регуляторы надежны в работе, их исполнительные механизмы при небольших размерах развивают большие перестановочные усилия.
Недостатки: необходимость в специальном источнике питания регулятора рабочей жидкостью (в большинстве случаев — маслом); ограниченность радиуса действия; требование полной герметизации всех элементов регулятора и линий связи; трудность реализации сложных законов регулирования.
Комбинированные регуляторы применяются в тех случаях, когда необходимо использовать отдельные преимущества электро-, пневмо- или гидрорегуляторов. Например, если требуется разработать автоматическую систему регулирования взрывоопасным объектом при большом удалении пульта управления от объекта, то можно применить электропневматические регуляторы. Первичный измерительный преобразователь (датчик), исполнительный механизм и линии связи в пределах взрывоопасных зон выполняют с использованием энергии сжатого воздуха, а элементы регулятора на пульте управления и линии связи до объекта управления — с использованием электрической энергии.
Сопряжение линий электрической связи с пневматическими линиями связи осуществляют на границах взрывоопасных зон с помощью специальной преобразующей пневмоэлектрической и электропневматической аппаратуры. Так, пневматический сигнал от датчика с помощью пневмоэлектропреобразователя преобразуется в эквивалентный электрический сигнал, который передается по электрическим линиям связи на электрические элементы регулятора в пульт управления, а электрический сигнал от пульта управления с помощью электропневмопреобразователя преобразуется в эквивалентный пневматический сигнал, который по пневматическим линиям связи поступает на пневматический исполнительный механизм.