4. Исполнительные механизмы

Исполнительные механизмы (ИМ), являясь составной частью АСР, предназначены для перемещения регулирующего органа (РО) в соответствии с командой, получаемой от регулятора. При переходе на ручное (дистанционное) управление команда к ИМ подается человеком-оператором с помощью соответствующих ор­ганов ручного управления. В зависимости от вида энергии, ис­пользуемой в ИМ. они подразделяются на электрические, пнев­матические и гидравлические.

Электрические ИМ. В автоматике в основном используются электромагнитные и электродвигательные электрические ИМ. Ос- • новным узлом электромагнитных ИМ является электромагнит постоянного или переменного тока разных форм и конструкций, обеспечивающих его срабатывание при протекании тока по об­мотке управления.

Электродвигательные ИМ являются наиболее распространен­ными. По характеру движения выходного рабочего звена они подразделяются на однооборотные, у которых выходной вал пе­ремещается по дуге окружности (до 360°); многооборотные, у

которых выходной вал вращается (более 360°), и прямоходные, выходное звено (шток) которых перемещается поступательно.

Электродвигательный ИМ (рис. 4.3) состоит из электродвига­теля 3 с электромагнитным тормозом 4_% блока 5 с конечными выключателями, червячного редуктора 2 и выходного вала ре­дуктора /, предназначенного для сочленения с регулирующим ор­ганом. Пуск электродвигателя в ту или иную сторону вращения обеспечивается включением контактов 1РБ или 2РБ реле автома­тического регулятора. При этом через обмотки В или // реверсив­ного магнитного пускателя потечет ток и включатся его главные контакты ВО или НО. с помощью которых включается в сеть элек­тродвигатель ЭД. Блок-контакты В\ и /// служат для шунтиро­вания контактов регулятора. Для отключения электродвигателя при достижении выходным валом редуктора крайних положений предназначены конечные выключатели КВО и КВЗ_% зажигая при этом одну из соответствующих сигнальных ламп ЛО или ЛЗ. Кнопка КС служит для аварийного останова электродвигателя.

Пневматические ИМ. Предназначены для работы с пневмати­ческими регуляторами и выпускаются в двух модификациях: мембранные и поршневые. Мембранный исполнительный меха­низм (рис. 4.4) состоит из следующих основных элементов: корпуса / (составлен из двух фланцев), мембраны 2. возвратной пружины 3 и штока 4. Втулка с натяжной гайкой 5 служит для регулирования усилия, развиваемого пружиной.

При подаче давления от пневматического регулятора в над мембранную плоскость мембрана 2 прогибается вниз, тем самым пере­мещая шток 4_Ь сочлененный с ре­гулирующим органом. Противодей­ствующее усилие и возврат штока в исходное положение при отсутствии давления в надмембраниой полости осуществляются с помощью пружи- нм 3.

В поршневых ИМ перестановоч­ное усилие создается давлшшем рабочей среды в поршневых полос­тях.

Гидравлические ИМ. В них ис­пользуется энергия рабочей жидкос­ти под давлением. Эти механизмы применяют в АСР, если необходимы значительные усилия для перемеще­ния регулирующего органа.

4.1.3. Регулирующие органы

Регулирующие органы (РО) предназначены для изменения расхода материальных или энергетических потоков в объект регулирования. Регулирующие органы разделяются на дроссель­ные, объемные и скоростные.

Дроссельные РО. Эти механизмы обеспечивают изменение расхода среды путем иэменеиия скорости и площади живого сечения потока при прохождении его через дросселирующее

устройство. гидравлическое сопротивление которого явля­ется переменной величиной. Применяются они в основном для изменения расхода жид­костей, газа и пара, транспор­тируемых по трубопроводам. Основными типами дроссель­ных РО являются регулирую­щие клапаны, шиберы и за­слонки.

На рис. 4.5 приведена схема односедельного регулирующего клапана, состоящего из корпу­са 7 с седлом /, штока 4 с затвором 3, имеющего запор­ную (профильную) поверх­ность 2. а также из сальника в с поджимным фланцем 5. Из менение пропускной способности клапана осуществляется путем перемещения затвора 3 вдоль оси прохода седла клапана.

Шиберы нлн задвижки представляют собой прямоугольную или фигурную пластину, которая перемещается перпендикулярно оси трубопровода н изменяет его проходное сечение. Заслонки выполняются в виде лопастей, помещаемых в регулируемом по­токе в трубопроводе. Изменение живого сечения потока среды осуществляется поворотом лопасти заслонок от ИМ.

Объемные РО. Представляют собой устройства с насосами объемного дозирования, а также объемные (камерные) питатели, отмеривающие или отсекающие при своем движении определен­ные объемы жидкости, газа или сыпучих продуктов.

Скоростные РО. Используются в основном для дозирования сыпучих материалов и продуктов, представляют собой тарель­чатые или ленточные питатели, в которых регулирование расхода происходит путем изменения скорости движения ленты или вра­щающейся тарелки питателя или частоты вращения электро­привода.

Агрегатные комплексы и системы технических средств автоматизации ГСП

При автоматизации самых разнообразных технологических процессов возникает необходимость в применении обширной но­менклатуры технических средств автоматизации, отвечающих различным требованиям эксплуатации, настройки, ремонта и т. п. Это проблема в ГСП решается на основе принципа агрегатиро­вания, который позволяет обеспечивать построение более слож­ных устройств и систем из ограниченного набора более простых унифицированных изделий (модулей) методом «наращивания и стыковки» этих более простых изделий. Для обеспечения воз­можности «наращивания и стыковки» необходима конструктив ная и информационная совместимость изделий ГСП без дополни­тельной разработки устройств для их сочленения или изменения самих изделий.

В рамках ГСП выпускается ряд агрегатных комплексов и систем, предназначенных для автоматизации технологических процессов, машин, агрегатов, аппаратов и др. объектов.

Комплекс приборов и аппаратуры «Каскад-1». Комплекс пред­ставляет собой транзисторный унифицированный набор высоко­надежных средств автоматизации, включающий десять функцио­нальных групп изделий: регулирующие блоки, измерительные блоки, динамические преобразователи, нелинейные блоки, логи­ческие блоки, задающие устройства, блоки управления, тиристор­ные усилители мощности, магнитные пускатели, вспомогатель­ные устройства, в том числе суммирующие, согласующие, защитные, указывающие и др. Связь между датчиками регулируемых параметров и блоками комплекса осуществляется с помощью унифицированного сигнала связи 0—5 и 0-20 мА.

Блоки комплекса обеспечивают различные законы регулиро­вания в пульсирующем и аналоговом режимах изменения вы­ходных сигналов, а также компоновку взаимосвязанных АСР любых технологических процессов в разных режимах работы.

Комплекс «Каскад-2». В этом комплексе расширен набор входных сигналов: предусмотрено использование сигналов 4— 20 мА и 0—10 В. а также сигналов от термоэлектрических преоб­разователей температуры и термопреобразователей сопротивле­ния, а также расширены функциональные возможности путем введения в состав комплекса некоторых дополнительных уст­ройств (интеграторов, размножителей и др.).

Агрегатный комплекс электрических средств регулирования (АКЭСР). Комплекс в микроэлектронном исполнении предназ­начен для построения практически любых АСР, в том числе в со­ставе централизованных систем с применением управляющих вычислительных машин (УВМ).

АКЭСР включает три основные группы технических средств: регулирующие устройства, функциональные устройства и вынос­ные задатчики с блоками управления. Две первые группы исполь­зуются для преобразования унифицированных сигналов от изме­рительных преобразователей и выработки управляющих сигналов в аналоговой, дискретной (импульсной) или позиционной форме для передачи их к исполнительным устройствам. Третья группа устройств предназначена для ручной установки заданий блокам и ручного дистанционного управления. Аппаратура комплекса обладает повышенной надежностью и помехозащищенностью, что достигается введением блоков гальванического разделения элек­трических цепей информационных н управляющих сигналов.

Агрегатный комплекс пневматических регулирующих уст­ройств “Старт”. Комплекс построен на основе универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА). В состав комплекса входят несколько типов автоматических регуляторов, а также функциональные блоки и вторичные прибо­ры (показывающие, самопишущие, интегрирующие). С помощью технических средств комплекса могут строиться самые разнооб­разные системы автоматического регулирования и управления, в том числе самонастраивающиеся, многоканальные н др. Устройства системы «Старт* рассчитаны на использование в по- жаро- и взрывоопасных условиях, в помещениях с агрессивными средами и тяжелыми условиями эксплуатации.