6.7. Исполнительные устройства

Правильность выбора и соответствие рабочей характеристики ИУ требованиям системы регулирования является существенным, так как ИУ является конечным устройством воздействия САР на технологический процесс.

На основе блочно-модульного принципа построения ГСП разработана унифицированная система исполнительных устройств (СИУ ГСП), объединяющая все виды общепромышленных ис­полнительных устройств больших, средних и малых расходов, со­стоящих из различных исполнительных механизмов и регулирую­щих элементов. Эта система предусматривает повышение техни­ческого уровня и надежности ИУ, их работу с различными средами в диапазоне температуры от -180 до +600° С и давлений до 80 МПа.

Исполнительные устройства осуществляют воздействие на по­ток вещества или энергии, поступающий на объект управления согласно командной информации регулирующего устройства.

ИУ состоят из регулирующего органа (РО), исполнительного механизма (ИМ) и вспомогательных элементов для ручного управления, обратной связи, усиления и сигнализации положе­ния РО.

Регулирующие органы непосредственно воздействуют на процесс изменения количества подаваемого вещества или энергии в ОУ.

По конструктивному исполнению для газообразных и жидких сред ИУ подразделяются на односедельные, двухседельные, шланговые, диафрагмовые и заслоночные.

Односедельные РО предсталяют собой клапан, в котором из­менение пропускной способности определяется поступательным перемещением затвора относительно прохода седла. Они приме­няются при больших перепадах давления, расход'ах и диаметрах условного прохода РО, т. е. условный проход РО — это номи­нальный диаметр прохода присоединительных патрубков.

Шланговые и мембранные РО — это бессальниковые регули­рующие органы, которые используются для изменения расхода агрессивных и загрязненных жидкостей.

Заслоночные РО применяются для управления потоками газо­вых сред. РО заслонка — это круглая, квадратная или прямоуголь­ная пластина, закрепленная на оси и размещенная в корпусе.

В качестве РО используются поворотные двух-трехходовые краны.

По пропускной способности РО подразделяются на следую- ' щие группы: больших расходов от 40 до 25 000 м³/ч при услов­ном проходе от 50 до 1000 мм; средних расходов от 2 до 500 м³/ч при условном проходе от 10 до 300 мм; малых расходов от 0,1 до 4 м³/ч и соответственно условном проходе от 6 до 25 мм; и очень малых расходов — менее 0,1 м³/ч и соответствен­но условном проходе менее 10 мм.

Правильные выбор расходной характеристики РО и расчет его разменов — основные условия высококачественного функциони­рования САР.

Исполнительные механизмы предназначены для управления РО согласно командной информации, получаемой от управляющего устройства. По виду потребляемой энергии для перемещения РО они подразделяются на электрические, пневматические и гидрав­лические.

Электрические исполнительные механизмы (ЭИМ) подразде­ляются на электромагнитные и электродвигательные.

Электромагнитные ИМ представляют собой прямоходовой электромагнит (соленоид) с втягивающимся якорем. Наибольшее применение имеют электромагнитные приводы серии ЭВ, пред­назначенные для управления различными клапанами, вентилями, задвижками по принципу действия «включено-выключено». Раз­личают электромагнитные приводы с одной катушкой (серии ЭВ-1 и ЭВ-2) и приводы с двумя катушками (серия ЭВ-3).

При подаче напряжения на катушку привода ЭВ-1 или ЭВ-2 его якорь втягивается, открывая вентиль, а при снятии напряже­ния — отпускается, закрывая вентиль.

Привод ЭВ-3 имеет две катушки: катушку тягового электро­магнита и катушку защелки. При подаче на него напряжения по­стоянного тока тяговый якорь втягивается, открывая РО, и удер­живается защелкой в открытом положении. При полном откры­тии РО катущка тягового электромагнита обесточивается конечным выключателем. Сигнал на закрытие РО поступает в катушку защелки, которая освобождает РО, и он закрывается под действием пружины возврата.

Конструкция исполнительного устройства в основном опреде­ляется усилием для открытия клапана и величиной перемещения.

Электродвигательные ИМ основаны на использовании электро­двигателей переменного тока, а именно асинхронных трехфазных двигателей, специальных асинхронных двухфазных двигателей с по­лым ротором и низкооборотных двигателей. Они являются двигате­лями постоянной скорости, и перемещение РО осуществляется по­вторно-кратковременными включениями двигателя.

По характеру перемещения РО электрические исполнитель­ные механизмы подразделяются на следующие виды: многообо­ротные электрические механизмы (МЭМ) с вращающимся вы­ходным валом; однооборотные электрические механизмы (МЭО, МЭОК, МЭОБ), выходной вал которых поворачивается на угол в пределах 360"; прямоходные электрические механизмы (МЭП) с поступательным движением рабочего органа.Главными характеристиками ЭИМ являются номинальный крутящий момент (усилие) на выходе, а также значение и время полного хода РО.

Электрический исполнительный механизм состоит из элек­тродвигателя, базового редуктора, контрольно-пусковой аппарату­ры и приставки, формирующей перемещение выходного вала. В состав приставки входят датчики положения выходного вала, ко­торые используются и для осуществления обратной связи.

При дистанционном или автоматическом управлении РО не­обходимо осуществлять своевременную остановку электропривода при достижении РО одного их крайних положений. Для этого МЭМ всех типов снабжены конечными выключателями, которые обеспечивают надежность и безаварийность работы арматуры. Широкое применение получили многооборотные механизмы типа МЭМ-40, 100, 250 Нм; прямоходные механизмы типа МЭП-2500, 25 ООО, 63 ООО Нм; взрывозащищенные механизмы МЭП-2500, 6300 Нм.

Однооборотные ИМ применяются для перемещения РО в сис­темах дистанционного и автоматического управления. Находят применение однооборотные механизмы типа МЭО-90 — 16, 40 Нм, напряжением 220 В; МЭО-91 — 40, 100, 250 Нм, напряжением 220 В; МЭО-87 — 40, 100, 250 Нм, напряжением 220/380 В; МЭО-К-84 - 4000, 10000 Нм, напряжением 220/380 В; МЭО-92К - 250, 320, 630, 800, 1000, 1600, 2500 Нм, напряжением 220/380 В; МЭО-93 - 16, 40 Нм, напряжением 220 В; МЭО-94 — 6.3, 16, 40 Нм, напряжением 220 В; механизмы МЭО фланцевые - 6.3, 16, 32, 40, 100, 250, 320, 630, 1000, 1600, 2500 Нм, напряжением 220 В и 220/380 В. В комплектации к ним поставля­ется механизм сигнализации положения МСП, МСП-А; дистанци­онный указатель положения ДУП-М и блок указателей В-12.

В исполнительных механизмах типа МЭО ^применяют бескон­тактные системы управления и однофазные асинхронные конден­саторные двигатели типа ДАУ, отличающиеся малой инерционно­стью и высокой надежностью.

В исполнительных механизмах МЭОК и МЭОБ смонтирова­ны трехфазные асинхронные электродвигатели типа АОП с ко- роткозамкнутым ротором, исполнительный механизм МЭОК рас­считан на контактное управление от пускателя, а МЭОБ — на бесконтактное управление от тиристорного пускателя.

Пневматические исполнительные устройства (ПИМ) находят широкое применение в пожаро- и взрывоопасных производствах и характеризуются быстродействием и точностью позиционирова­ния. Применяются мембранные и поршневые ПИМ.

Наибольшее распространение имеют мембранные ПИМ. В них мембрана воспринимает давление сжатого воздуха и пре­образует его в перемещение выходного устройства. Они надежны, просты по конструктивному исполнению, ремонтопригодны, де­шевы, развивают усилие до 40 кН и обеспечивают перемещение выходного устройства на расстояния от 4 до 100 мм.

ПИМ подразделяются на пружинные и беспружинные. В ос­новном применяют пружинные ПИМ, в которых перестановоч­ное усилие формируется в одном направлении за счет давления сжатого воздуха, а в противоположном — силой упругости пружи­ны. Мембранно-пружинное исполнительное устройство создает перемещение штока пропорционально управляемому давлению, т. е. является безинерционным звеном.

В зависимости от усилия мембранно-пружинные механизмы подразделяются на механизмы, развивающие нормальные пере­становочные усилия (МИМ), и механизмы, развивающие повы­шенные усилия (МИМП).

В зависимости от направления движения выходного органа (штока) МИМ и МИМП подразделяются на механизмы прямого и обратного действия. В механизме прямого действия при увели­чении давления шток выталкивается из ПИМ, а в механизме об­ратного действия втягивается в ПИМ. Механизмы прямого дейст­вия применяют для РО нормально открытого типа, механизмы об­ратного действия — для управления РО нормально закрытого типа.

Поршневые ПИМ используют в тех случаях, когда на переме­щение РО затрачиваются значительные перестановочные усилия.

ПИМ комплектуются ручными дублерами для возможности ручного управления затвором РО, и позиционерами (усилителями мощности) — для повышения быстродействия и точности уста­новки выходного звена ИМ.

ИМ обозначаются в следующем виде: тип, вид действия, диа­метр заделки мембраны, ход штока, наличие дополнительного устройства.

Пример обозначения: МИМ-ППХ-320-25-10, т. е. мембран­ный исполнительный механизм прямого действия, прямоходный, диаметр заделки мембраны 320 мм, ход штока 25 мм, дополни­тельное устройство отсутствует.

Для управления быстродействующими процессами и при на­личии больших перестановочных усилий эффективнее использо­вать гидравлические ИМ.

241

Качество работы ИУ в САР в значительной степени зависит от способа соединения ИМ с РО, обеспечивается их взаимным расположением, требуемыми характеристиками перемещения РО и другими условиями.

16- 4S69

Соединение выходного устройства ИМ с входным устройст­вом РО может быть непосредственным, жестким с помощью ры­чагов и тросовым. Необходимое сочленение ИМ с РО определя­ют, в основном, опытным путем, руководствуясь монтажно-экс- плуатационными инструкциями.