Глава 17. Конструкции и характеристики регуляторов
1. Регуляторы прямого действия
Регулятором прямого действия называют регулятор, перемещение регулирующего органа которого производится воздействием чувствительного элемента, использующего для этого энергию регулируемой среды.
Примером регулятора прямого действия является показанный на рис. 121 астатический регулятор уровня. В этом регуляторе чувствительным элементом является поплавок, а регулирующим органом – заслонка.
Отсутствие дистанционного управления у регуляторов прямого действия ограничивает их область применения. Однако благодаря небольшой стоимости и простоте конструкции регуляторы прямого действия находят применение в тех случаях, когда требуется стабилизирующее регулирование с невысокой точностью при постоянной нагрузке.
Промышленность выпускает серийно регуляторы прямого действия для стабилизации температуры, давлений и уровня.
Регуляторы температуры типов РТД, РТ и РТК предназначаются для автоматического поддержания заданной температуры жидких и газообразных сред.
Рассмотрим работу регулятора прямого действия типа РТД (рис. 133). Термометрическая система регулятора представляет собой паровой манометрический термометр, состоящий из термобаллона 1, капилляра 2 и сильфона 3. Внутренняя емкость системы частично заполнена низкокипящей жидкостью, температура кипения которой ниже нижнего предела регулирования температуры. Термобаллон размещается в контролируемой среде, и в соответствии с ее температурой в термометрической системе устанавливается давление паров рабочей жидкости. В результате этого в сильфоне развивается усилие, пропорциональное гое эффективной площади, которое уравновешивается усилием пружины 4. При отклонениях температуры от заданного значения, определяемого состоянием пружины, давление в термосистеме изменяется и, следовательно, растягивается или сжимается сильфон, вызывая перемещение штока 5 и золотника 6 регулирующего клапана. Благодаря этому изменяются проходное сечение клапана и количество нагреваемого вещества. Изменение расхода нагреваемого вещества прекращается, как только его температура достигнет заданного значения.
Рис. 133. Регулятор температуры прямого действия
Регуляторы давления выпускаются двух типов: пружинные и гиревые. К первым относятся регуляторы перепада давления. Такие регуляторы выпускаются двух модификаций: «после себя» (давление закрывает) и «до себя» (давление открывает).
Регулятор давления прямого действия РДП (рис. 134) предназначен для поддержания давления мазута в трубопроводе. Плоская гофрированная мембрана 2 жестко связана с золотником 4 клапана. Настройка регулятора на необходимое давление осуществляется винтом, соединенным с мембраной посредством тарированной пружины 3. При увеличении давления в системе 1 мембрана 2 прогибается вниз и прикрывает доступ мазута с помощью золотника 4. Регуляторы РДП выпускают в четырех модификациях с давлениями настройки от 0,1 · 106 Па до 4 · 106 Па. Регулятор встраивается непосредственно в трубопровод и настраивается по показанию манометра.
Из регуляторов давления прямого действия, предназначенных для автоматического поддержания заданного давления пара, воды, таза и других сред, следует отметить регулятор типа РД-32. Диапазон настройки регулятора 0,25 · 106 ... 2,5 · 106 Па, диаметр условного прохода 32 мм, зона нечувствительности – не более 2,5 %.
Рис. 134. Регулятор давления прямого действия
Универсальный регулятор давления типа РДУК-2 предназначен для регулирования высокого (1,2- 10е МПа) и среднего (0,6 МПа) давления неагрессивного газа и поддержания заданного значения выходного давления от нуля до максимума при переменном входном давлении и изменении расхода.
Рис. 135. Регулятор уровня прямого действия
Регуляторы уровня поплавкового типа являются наиболее распространенными. Регулятор уровня РУ-16 (рис. 135) имеет поплавок 1, который кинематически связан с золотниковым устройством 5 клапана 6. Поступающая в клапан жидкость своим напором поднимает поршень 4 и связанное с ним золотниковое устройство 5 и течет в резервуар через щель между золотником и корпусом клапана. В это же время часть жидкости протекает через небольшое отверстие 7 поршня и головки 3 в резервуар. При достижении заданного уровня в резервуаре жидкость поднимает поплавок, который перекрывает пробкой 2 отверстие в головке 3.
Давление жидкости под поршнем уравнивается, а поршень действием собственного веса опускается вместе с золотником, перекрывающим отверстие, в клапан, после чего подача жидкости в резервуар прекращается. При снижении жидкости в резервуаре поплавок опускается и приоткрывает пробкой отверстие в головке 3, давая тем самым поступающей жидкости вновь поднять поршень и заполнить резервуар до заданного уровня.
Регулятор РУ-16 предназначается для регулирования уровня чистых агрессивных жидкостей с температурой 5 ... 60 °С.