Приклад розрахунку

Вихідні дані до розрахунку:

і= 8 (А); п=320 (вит); max =23 (мм); ;

2r  d  32 мм; 2R  D  60 мм; L  56 мм; Z ₀ 31 мм.

;

.

Таблиця 1

Зведена таблиця розрахункових даних

№ п/п		z  z0  max  	6,4108(in)2		PE, (Н)
1	2	52	0,419	715,11	299,63
2	4	50	0,419	184,59	77,34
3	6	48	0,419	85,84	35,97
4	8	46	0,419	50,90	21,33

Рис. 5. Тягова характеристика

6.6. Контрольні запитання.

1. Вкажіть особливості використання соленоїдних ВМ.

2. Що таке тягова характеристика соленоїдних ВМ.

3. Зобразіть тягову характеристику соленоїдного ВМ.

4. Вкажіть які параметри і як впливають на тягове зусилля соленоїдного ВМ.

5. Де використовують аналогове керування соленоїдними ВМ.

6. Де використовують імпульсне керування соленоїдними ВМ.

7. У чому переваги імпульсного керування соленоїдними ВМ.

8. Порівняйте тягові характеристики соленоїдного і електродвигунного ВМ.

9. Поясніть схему керування соленоїдним ВМ.

Лабораторна робота 7

Тема: Дослідження поворотної заслінки

7.1 Мета роботи: ознайомитись з конструкцією та дією дросельних регулюючих органів, експериментально визначити характеристики регулюючого клапана.

7.2.Теоретичні відомості: Регулюючий орган є однією з відповідальних ланок системи автоматичного регулювання (САР), від конструкції та характеристик якої великою мірою залежить якість процесу регулювання.

Для роботи в САР регулюючий орган комплектується з електричним, пневматичним або гідравлічним виконавчим механізмом та складає разом з ним виконавчий пристрій (електричний, пневматичний або гідравлічний).

Основні терміни щодо виконавчих пристроїв для САР встановлені ГОСТ 14691-89. Згідно з цим стандартом регулюючим органом називається виконавчий орган, що впливає на процес шляхом зміни власної пропускної здатності.

За командою від автоматичного регулятора, а у випадку ручного управління від оператора, згідно з інформацією про відхилення параметру технологічного процесу від заданого значення, виконавчий механізм переміщує заслінку регулюючого органу відносно сідла, в результаті чого змінюється площа проходу між ними (рис. 1). Залежно від площі прохідного кільця змінюється гідравлічний опір регулюючого органу і відповідно перепад тисків на ньому, а значить і витрата (кількість) речовини, що проходить через регулюючий орган. Таким чином, витрата речовини регулюється за рахунок дроселювання. Такі регулюючі органи називають дросельними (ДРО). В більшості конструкцій затвор рухається відносно нерухомого сідла і утворює разом з ним прохідний перреріз ДРО.

ДРО поділяють на стандартні, що входять до складу Державної системи промислових приладів та засобів автоматизації (ДСП) (одно-, двохсідлові, триходові, шлангові, діафрагмові, заслінки, шибери), та нестандартні (крани, засувки)) (рис.1).

Основні параметри і характеристики ДРО:

діаметр умовного проходу D_y, мм, - номінальне значення діаметра вхідного (вихідного) патрубка;

умовний хід h_y – номінальне значення повного ходу затвора;

відносний хід l = h/h_y (h – поточний хід);

пропускна здатність K_V, м³/г, - витрата рідини густиною 1000 кг/м³, яка протікає через ДРО при перепаді на ньому 0,1 МПа;

умовна пропускна здатність K_Vy, м³/г, - номінальна пропускна здатність під час умовного ходу затвора (вказується в паспорті ДРО);

відносна пропускна характеристика  =  ( l ) – залежність відносної пропускної здатності  = K_V / K_Vy від ходу l затвору;

відносна витратна характеристика q =  ( l ) – залежність відносної витрати Q/Q_макс = q відходу затвора;

конструктивна характеристика f_k =  ( h ) – залежність площі проходу між затвором і сідлом ДРО від ходу h затвора;

відносна конструктивна характеристика  =  ( l ) – залежність відносної площі прохідного отвору в ДРО  = f_k / f_c від ходу l затвора, де f_c - площа сідла ДРО;

Простота конструкції, надійність в експлуатації, малі габарити, невисока матеріалоємність і вартість заслінкових ДРО надають їм перевагу при застосуванні в системах регулювання великих витрат при невеликих перепадах тиску (умовний тиск до 2,5 МПа). Випускаються вони по ГОСТ 14769-69. Заслінки (рис.2) складаються з кільцевого корпусу 1, всередині якого змонтований поворотний диск 2, розміщений на валу 3. Герметичність заслінки забезпечується сальником, який охоплює вал. Зміна площі прохідного отвору ДРО досягається поворотом диску відносно корпусу з допомогою вала, який з’єднаний з виконавчим механізмом. З усіх видів ДРО заслінки мають найменшу монтажну довжину (відстань між приєднуючими фланцями). Для неагресивних газів з температурою від –50 до +225С заслінки виготовляють з вуглецевої сталі, або сірого чавуну, а при температурі до 600С– з жароміцного чавуну, або спеціальних хромо-нікелево-молібденових сталей. Для агресивних середовищ використовують відповідні покриття, що захищають метал від їх шкідливої дії.

1



3

Рис.2. Заслінка

2

При повороті диску відносно поперечного перерізу корпусу від 0 до 90 ⁰ пропускна здатність заслінки змінюється від нуля до максимальної, згідно формули:

 = tg²  2 . (1)

При цьому динамічний крутний момент на валу досягає максимуму при 65-75 ⁰ і падає до нуля при 90 ⁰. В зоні 65-90 ⁰ положення затвору (диску) нестійке. Тому стандартні заслінки з плоским диском мають робочий кут повороту диску  від 5 до 65 ⁰.

У стандартних регулюючих заслінках щільність перекриття потоку невелика. Негерметичність складає 2-6 % умовної пропускної здатності, причому більш низька герметичність характерна для менших умовних проходів.

Допустима негерметичність затвору для заслінок, виражена в процентах від K_Vy , не повинна перевищувати:

4 % - при умовному проході до 200 мм;

3 % - при умовному проході до 500 мм;

2 % - при умовному проході до 1000 мм.

Пропускна здатність K_V ДРО визначається за максимальною витратою Qмакс середовища, яке протікає через ДРО, і перепаду тисків Δ Р_ро на ньому. Перепад тисків ΔР_ро, МПа,

ΔР_ро = ΔР_п – ΔР_л ,

де ΔР_п - напір джерела тиску, МПа; ΔР_л – втрати тиску в технологічній лінії, МПа.

При збільшенні витрати Q середовища в технологічній лінії втрати ΔР_л зростають; при ΔР_п = const зменшується значення ΔР_ро (рис.3).

ΔР

ΔР_п

ΔР_п

Q

Величину ΔР_ро визначають з гідравлічних розрахунків трубопровідних систем. Бажано, щоб ΔР_ро складав не менше 70% загальних втрат тиску в лінії за максимальної витрати.

Для визначення пропускної здатності K_V користуються рівняннями:

для рідини:

K_V = ,

де  - густина рідини, г/см³; Р_ро – перепад тиску на ДРО при максимальній витраті, МПа;

для газу: при докритичному режимі течії (Р_ро  0,52 Р₁):

K_V = , (6)

а при критичному режимі ( Р_ро  0,52Р₁):

K_V = Q_H , (7)

де Q_H – максимальна витрата газу при Р = 0, 1МПа і t = 0 C, м³/год;

Р₁ і Р₂ – абсолютні тиски газу до і після ДРО, МПа;

_Н – густина газу при Р = 0,1МПа і t = 0C, кг/м³;

Т₁ – абсолютна температура газу перед ДРО, К;

k – безрозмірний коефіцієнт, який враховує відхилення реального газу від закону ідеального газу;

для водяної пари: при Р_ро  0,52 Р₁ :

K_V = G , (8)

а при P_po  0,52 P₁

K_V = G , (9)

де G – максимальна витрата пари, кгг;

Р_ро – перепад тиску на ДРО при максимальній витраті, МПа;

Р₁ – абсолютний тиск перед ДРО, МПа;

₁, ₂ – густина пари при тисках Р₁ і Р₂ (до і після ДРО) і робочій температурі перед ДРО, кг/м³.

Аналітична залежність між пропускною та витратною характеристиками має вигляд:

, (10)

де n = Р_л/ Р_ро – гідравлічний модуль.

Як видно з рівняння (10), при n = 0, тобто для слабо розвинутої гідравлічної системи q=, витратна і пропускна характеристики співпадають. Із збільшенням гідравлічного модуля n витратна характеристика відхиляється від пропускної.