книги из ГПНТБ / Сафонов А.П. Автоматизация систем централизованного теплоснабжения
.pdfЯ |
Б |
Рис. 2-16. Узел управляющего клапанка прибора РД-За.
А —односопловая |
сборка, |
клапанок |
нормально |
открыт; |
Б — односопловая |
|||
сборка, клапанок |
нормально закрыт; |
В — двухсопловая сборка; |
1 — дроссель; |
|||||
2 |
и 2а— сливное |
сопло |
в |
вариантах |
А и Б; 3 — клапанок; |
4 |
и 5 —сопла |
|
в |
варианте В ; 6 — сетка |
фильтра; 7 — пружина; |
8 — головка. |
|
||||
Односильфонные сборки применяются при регули ровании давления, а трехсильфонные — при регулирова нии перепада давления (расхода) и уровня.
Наиболее распространенные схемы сборки всего комплекта регулятора РД-За приведены на рис. 2-18.
Рассмотрим работу регулятора РД-За для случая регулирования им давления перед регулирующим клапа ном при односильфонной односопловой сборке с нор мально закрытым соплом (рис. 2-18,6). В качестве регу лирующего клапана примем РК-1 с нормально (при от сутствии давления) открытым затвором (в дальнейшем золотником).
Нормально при работе регулятора усилие пружины прибора РД-За уравновешивает усилие на сильфон от регулируемого давления при некотором подъеме управ ляющей заслонки (клапанка), которому соответствует определенное управляющее давление. Последнее пере-
44
Т а б л и ц а 2-4
Варианты сборки измеритсльно-управляющего прибора РД-За
Диапазон |
Диаметры сильфонов, мм |
|
Зона пропорцио |
|
|
Бессальнико |
Модификация |
||
регулирова |
Импульсный |
пружины |
нальности, % пре |
|
ния, МПа |
вый вывод |
|
дельного давления |
|
2 шт.
До 0,04 |
О д н о с и л ь ф о н н а я |
|
85 |
____ |
|
0,045—0,16 |
75 |
— |
0,17—0,4 |
55 |
— |
0,41—1,2 |
38 |
— |
1,21—1 ,6 |
28 |
— |
|
Т р е х с и л ь ф о н н а я |
|
До 0,04 |
85 |
18 |
0,045—0,16 |
75 |
18 |
0,17—0,4 |
55 |
18 |
0,41—1,2 |
38 |
18 |
1,21—1,6 |
28 |
18 |
1 1 р п m V. 1 u II п |
u i / u u |
|
новки пружин модификаций Б, Б, Д.
сб о р к а
А0,8
Г1,2
Г1,5
г2,0
г3,0
сб о р к а
А1,8
А2,0
Г2,5
Г2,8
Г3,0
ечет у«та-
дается по соединительной линии в мембранную камеру привода регулирующего клапана. Усилие на мембрану уравновешивается усилием на золотник и усилием пру жины при некотором подъеме золотника, которому при постоянном давлении до и после клапана соответствует определенный расход воды.
Если по какой-либо причине регулируемое давление возрастет, то это давление, воздействуя на сильфон при бора РД-За, переместит подвижную систему вместе со штоком в сторону увеличения хода заслонки. Это вызо вет уменьшение управляющего давления, вследствие чего под действием пружины мембранный привод пере мещается вверх и увеличивает подъем золотника регу лирующего клапана.
Новому положению золотника будет соответствовать повышенный расход воды, при котором наступает новое установившееся состояние. Однако новое установившее ся состояние наступает при регулируемом давлении, не сколько отличном от первоначального, т. е. регулятор будет работать с неравномерностью (зоной пропорцио нальности), как это свойственно П-регуляторам.
Экспериментальные динамические характеристики ру=ф (т) и г=ф (т) регулятора давления типа РД-За
45
с мембранно-грузовым |
регулирующим клапаном |
dY= |
= 500 мм конструкции |
ОРГРЭС при возмущении |
регу |
лируемым параметром приведены на рис. 2-19. При про ведении исследований использовалась обычная односоп ловая с дросселем сборка прибора РД-За.
Расход воды через регулирующий клапан отсутствовал. Избыточное давление рабочей воды регулятора со ставляло /7р= 3,5 кгс/см2=0,343 МПа.
Как видно из приведенных графиков, скорость откры
тия регулирующего |
клапана |
составила в |
среднем |
d z/c h = 0,0506 мм/с, |
а скорость |
его закрытия |
dz/d%= |
= 0,0685 мм/с.
Различная скорость открытия и закрытия регулирую щего клапана объясняется различными условиями опо рожнения и наполнения мембранной камеры исполни тельного механизма через прибор РД-За.
Чтобы увеличить скорость перемещения мембраны со штоком регулирующего клапана применяют измеритель- но-управляющие приборы РД-За с увеличенными диаме трами дросселя и сопла или применяют схемы с до полнительным усилителем (со второй ступенью усиле ния). Схема с усилителем находит применение в авто-
|
Рис. 2-17. Регулирующие клапаны |
с мембранным приводом РК-1- |
||||||
а — с перпендикулярным штоком; б — с наклонным |
штоком; |
|||||||
/ — корпус; 2 — затвор; 3 — шток; |
'/ — сальниковое уплотнение; 5 — пружина, |
|||||||
груз; 6 — |
мембранная камера; 7 — мембрана; |
8 — жесткий |
||||||
диск: |
ИЗ — затвор |
нормально |
закрыт; НО — затвор нормально открыт; |
|||||
D и |
Ь т — диаметры заделки мембраны |
и |
жесткого |
диска |
(используются |
в дальнейшем в формулах). |
||
46 |
47 |
|
матах рассечки, исполнительно-регулирующее устройство которых одновременно является исполнительно-регули- рующим устройством регулятора давления воды во вса-
сывающем коллекторе тепло |
кгс/см‘ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
вой |
подстанции |
(см. рис. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
£ |
Ру |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
6-12). В данном случае уси |
|
|
|
|
/ |
|
|
||||||||
литель действует только при |
|
|
|
|
— |
t |
|
|
|||||||
закрытии |
регулирующего |
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|||||
клапана, обеспечивая его вы |
|
|
|
|
|
21 |
|
|
|||||||
сокую |
скорость |
перемеще |
|
|
— — |
|
|
|
|||||||
ния. Открытие регулирующе |
|
|
|
— |
„У |
|
1 |
ч? |
|||||||
го клапана происходит зна |
|
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
2^ мин |
||||||||
чительно медленнее, по |
|
|
|
а ) |
|
|
|
|
|||||||
скольку |
оно |
осуществляется |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
только измерительно-управ- |
|
NN. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ляющим устройством регуля |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
тора давления. Эксперимен |
W |
ч ч |
|
|
|
|
|
|
|||||||
тальные кривые разгона ав |
|
S |
|
|
|
|
|
|
|||||||
томата |
рассечки |
с регули |
20 |
|
1, |
S2 |
|
|
|
|
|
||||
рующим клапаном РК-1 dy = |
|
|
|
r V> |
|
|
|
ч? |
|||||||
О |
|
|
|
V |
ч |
|
|
||||||||
= 500 мм, двумя измеритель- |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
мин |
||||||||||
но-управляющими прибора |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
*) |
|
|
|
|
||||||||
ми |
РД-За (двухсопловая и |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
односопловая сборки) и кла |
Рис. 2-19. Кривые разгона ре |
||||||||||||||
паном усилителем с?у=25мм |
гулятора давления «до себя» |
||||||||||||||
при |
однократном |
скачкооб |
РД-За |
с использованием |
регу |
||||||||||
разном |
изменении |
величины |
лирующего клапана PK-l dy— |
||||||||||||
= 500 мм при воздействии регу |
|||||||||||||||
измеряемого |
давления при |
лируемым давлением. |
|
|
|||||||||||
ведены на рис. |
2-20. |
а — график |
управляющего |
давле |
|||||||||||
Как |
видно |
из |
рис. 2-20 |
ния; |
б — кривые |
|
разгона; 1 — |
||||||||
открытие РК-1 после скачкообраз |
|||||||||||||||
(сплошные линии), время от |
ного увеличения регулируемого дав |
||||||||||||||
ления с 0 до 3,5 кгс/см2; |
2 — закры |
||||||||||||||
крытия регулирующего кла |
тие РК-1 после скачкообразного |
||||||||||||||
пана при воздействии сниже |
снижения регулируемого |
давления |
|||||||||||||
с 3,5 кгс/см2 |
до 0. |
|
|
|
|
|
|||||||||
нием измеряемого |
давления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
до нуля достигает примерно |
|
|
давления во |
время |
|||||||||||
60 с при величине управляющего |
|||||||||||||||
установившегося |
движения |
|
мембраны |
|
примерно |
||||||||||
0,2 кгс/см2 |
0,0196 МПа. Время закрытия регулирующе- |
||||||||||||||
Рис. 2-18. Схема сборки регуляторов давления и перепада давления с односопловым изм'ерительно-управляющим прибо ром типа РД-За.
а — регулятор давления «после |
себя»; |
б — регулятор давления «до |
|
себя»; в — регулятор |
перепада |
давления; 1 — измерительно-управляю- |
|
щий прибор РД-За |
односильфонной сборки; 2 — измерительно-управ- |
||
ляющий прибор РД-За трехсильфонной |
сборки; 3 — исполнительно-ре- |
||
гулирующёе устройство. |
|
|
|
43 |
4—423 |
49 |
Го клапана при воздействии увеличением измеряемого давления составляет 10 с при величине управляющего давления во время установившегося движения мембра ны около 2,6 кгс/см2= 0,255 МПа (на рис. 2-20 — пунк тирные линии).
Гидравлические регуляторы дроссельного тина широ ко используются при регулировании температуры воды,
кгс/пм‘ |
поступающей в систему |
го |
рячего водоснабжения, а так |
||
5 Л |
же при регулировании |
тем |
—— — пературы воздуха вентиля
Г~~г |
|
|
|
|
|
ционных установок. Измери- |
|||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
тельно-управляющие устрой |
||||||
1/ |
|
|
|
|
|
ства таких регуляторов тем |
|||||||
|
|
|
|
|
пературы выполняются с би |
||||||||
|
|
|
|
|
металлическими (ТРБ-2 и |
||||||||
|
т |
го |
30 |
50 |
50 |
с |
ТРБ-3) или дилатометричес |
||||||
|
|
|
(V) |
|
|
|
кими (ТРД) чувствительны |
||||||
мм Е |
|
|
|
|
|
ми элементами и с гидрав |
|||||||
|
|
|
|
|
лическими |
|
усилителями ти |
||||||
60 V |
— |
- |
|
|
|
|
па сопло — заслонка. |
|
|||||
\ 2 |
|
|
1 |
|
|
На |
рис. 2-21 |
в качестве |
|||||
50 |
\ |
|
|
— — |
|
примера |
изображена схема |
||||||
Л |
|
|
|
|
|
||||||||
|
\ |
|
|
|
|
|
регулятора |
температуры |
во |
||||
20 |
\ |
|
|
|
|
|
ды с биметаллическим изме- |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
О |
|
|
|
|
|
i ' |
рительно-управляющим уст |
||||||
Ю |
20 |
30 |
40 |
50 |
с |
ройством ТРБ-2. Конструк |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
ции |
измерительно-управ- |
|||||
Рис. 2-20. Кривые разгона авто |
ляющих |
устройств |
ТРБ-2 |
||||||||||
(для |
воды) и ТРБ-3 |
(для |
|||||||||||
мата рассечки—регулятора дав |
воздуха) |
|
представлены |
на |
|||||||||
ления «до |
себя» с регулирую |
рис. 2-22 и 2-23. Указанные |
|||||||||||
щим клапаном РК-1 йу=500 мм |
|||||||||||||
при |
воздействии |
изменением |
устройства |
комплектуются |
|||||||||
измеряемого давления. |
давле |
, с исполнительно-регулирую- |
|||||||||||
а — график |
управляющего |
щим устройством РР. |
|
||||||||||
ния; |
б — кривые |
разгона; |
/ — от |
|
|||||||||
крытие РК-1 после скачкообразного |
Статическая |
характерис |
|||||||||||
снижения измеряемого |
давления от |
тика |
pylpv=\[T (tr) |
биметал |
|||||||||
3.5 кгс/см2 до нуля; |
2 — закрытие |
||||||||||||
РК-1 после скачкообразного увели |
лического |
|
измернтельно- |
||||||||||
чения измеряемого давления с 0 до |
|
||||||||||||
3.5 кгс/см2. |
|
|
|
|
|
унравляющего |
устройства |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ТРБ-2 |
для регуляторов тем |
|||||
пературы воды при неподвижном исполнительном устройстве приведена на рис. 2-24,а. Неравномерность
сотавляет 5—8°С, |
а зона нечувствительности 0,2—2 °С. |
На рис. 2-24,6 |
изображена аналогичная статическая |
50
характеристика биметаллического измерительпо-управ- ляющего устройства типа ТРБ-3. Неравномерность со ставляет 2—3°С, а зона нечувствительности 0,2—0,4 °С.
Исполнительно-регулирующие устройства типа РР, используемые в регуляторах температуры, ставят опре деленные условия в отношении величины управляющего давления, необходимой для закрытия регулирующего органа.
Рис. 2-21. Схема регулятора температуры воды с измери- тельно-управляющим устройством ТРБ-2 и исполнительнорегулирующим устройством РР.
1а — биметаллический элемент ТРБ-2; 16— сопло ТРБ-2; |
1в — дрос |
|
сель ТРБ-2; |
2 — исполнительно-регулнрующее устройство |
РР; 3 — |
охладитель |
рабочей воды; 4 — фильтр; 5 — водоподогреватель. |
|
Для определения условий работы исполнительноуправляющего устройства при изменении управляющего давления ру в сильфонной камере можно воспользовать ся уравнением (2-17), в котором давление р3 необходимо заменить на управляющее давление ру.
Если в полученное уравнение подставить г = 0 и ср = = 1, то из него можно получить формулу для определе ния величины управляющего давления в момент касания плунжера кромок седла (момент закрытия регулирую щего органа):
Ру = > . (1 - i ~ ) + |
(ft - |
Р«) ж - |
(2-25) |
|
В реальных условиях фактическое управляющее дав |
||||
ление в сильфонной |
камере |
получается па |
0,02— |
|
0,04 МПа ниже, чем дает последняя формула. |
|
|||
Результаты экспериментальных |
исследований по |
|||
определению условий |
закрытия |
исполнительно-регули- |
||
5* |
51 |
рующего устройства РР dy= 40 мм при /?2 == 2,65 кгс/см2=
= 0,26 МПа приведены на рис. 2-25. Из представленного графика следует, что для обеспечения плотного закры
тия регулирующего клапана |
при |
низких |
|
давлениях |
|||||||
|
|
|
в обратном |
трубопро |
|||||||
|
|
|
воде |
необходимо |
сни |
||||||
|
|
|
жение |
начального |
рас |
||||||
|
|
|
тяжения пружины. |
|
|
||||||
|
|
|
Работа |
|
регулятора |
||||||
|
|
|
температуры, |
изобра |
|||||||
|
|
|
женного |
на рис. |
2-21, |
||||||
|
|
|
протекает |
|
следующим |
||||||
|
|
|
образом. 'При темпера |
||||||||
|
|
|
туре воды, равной за |
||||||||
|
|
|
данной, сопло |
прибора |
|||||||
|
|
|
ТРБ-2 |
находится в при |
|||||||
|
|
|
открытом |
состоянии |
и |
||||||
|
|
|
через |
него |
происходит |
||||||
|
|
|
слив воды. Этому сли |
||||||||
|
|
|
ву воды отвечает неко |
||||||||
|
|
|
торое |
значение |
управ |
||||||
|
|
|
ляющего |
давления |
в |
||||||
|
|
|
сильфонной |
|
камере, |
||||||
|
|
|
при |
котором |
|
регули |
|||||
|
|
|
рующий клапан РР бу |
||||||||
|
|
|
дет |
пропускать |
расход |
||||||
|
|
|
сетевой воды, необхо |
||||||||
|
|
|
димый для |
поддержа |
|||||||
|
|
|
ния |
заданной |
темпера |
||||||
|
|
|
туры. |
случае |
повыше |
||||||
|
|
|
|
В |
|||||||
Рис. 2-22. Измерительно-управляющее |
|
ния температуры |
мест- |
||||||||
устройство ТРБ-2. |
2 — ла |
- ной воды |
сверх |
задан |
|||||||
1 _ биметаллические пластинки; |
ной |
биметаллические |
|||||||||
тунная гильза; 3 — трубка рабочей |
воды; |
|
|||||||||
4 — клапанок; 5 — сопло; 6 — маховик. |
|
пластинки |
|
прибора |
|||||||
ТРБ-2 изгибаются иотводят управляющий клапанок от сопла. В результате увеличенного слива воды падает управляющее давление в сильфонной камере и регулирующий клапан РР начи нает прикрываться, сокращая расход сетевой воды, до такой величины, при которой устанавливается примерно первоначальная температура, местной воды.
При понижении температуры местной воды процесс регулирования протекает в обратном порядке.
52
Основным недостатком встречающихся дилатометри ческих измерительных устройств является увеличенная длина гильзы, которая погружается в трубу. Это сильно усложняет их установку на абонентских вводах с не
большими |
|
диаметрами |
|||
труб. В связи с этим |
|||||
ОРГРЭС |
было |
разрабо |
|||
тано |
новое |
дилатометри |
|||
ческое |
измерительно- |
||||
управляющее |
устройство |
||||
ТРД |
для |
регулирования |
|||
температуры воды, посту |
|||||
пающей в систему горя |
|||||
чего |
водоснабжения. |
||||
В измерительно-управ- |
|||||
ляющем устройстве ТРД |
|||||
(рис. 2-26) использован |
|||||
дилатометрический |
чувст |
||||
вительный элемент с гид |
|||||
равлическим |
усилителем |
||||
сопло — заслонка. Усили |
|||||
тель |
сопло — заслонка |
||||
полностью |
|
заимствован |
|||
из |
конструкции |
измери- |
|||
телыю-управляющего при |
|||||
бора РД-За ОРГРЭС. |
|||||
Через |
латунную |
труб |
|||
ку |
Чувствительного |
эле |
|||
мента |
непрерывно |
проте |
Рис. 2-23. Измерительно-управ- |
||
кает |
незначительная |
ляющее устройство ТРБ-3. |
|||
1 — корпус; |
2 — стойка; 3 —колодка; |
||||
часть потока воды, темпе |
4 — биметаллические |
пластинки; 5 — |
|||
ратура |
которого |
регули |
клапанок; |
6 — сопло; |
7 — маховик. |
руется. Для этого в труб- |
|
|
Изменение |
||
ке имеется входное и выходное отверстия. |
|||||
неравномерности |
осуществляется |
устройством наст |
|||
ройки.
В случае применения беосливной схемы регулирова ния (рабочая вода из трубопровода до исполнительнорегулирующего устройства перепускается в точку объек та регулирования с пониженным давлением) применяет ся разделительный сильфонный узел.
Измерительно-управляющее устройство ТРД при установке на подогревателях комплектуется с регули рующим клапаном РК-1 или УРРД.
53
Для регуляторов температуры воды на узлах смеше ния следует применять регулирующие клапаны смеше ния РКС.
Расход рабочей воды на регулятор температуры ТРД составляет 15—30 л/ч. Греющей средой обычно служит вода с температурой до 180°С. При этих условиях ре гулятор может обеспечить поддержание температуры от 30 до 170°С (для установок с подогревателями грею-
1,0
0,8
0,6
|
|
|
|
№ |
|
|
|
|
|
|
о,г |
|
|
|
|
|
°С |
о |
|
°С |
и |
w |
50 |
25 28 |
30 |
||
|
а,) |
|
/) |
|
||
Рис. 2-24. Статическая |
характеристика |
ду/рР = |
||||
= гр(/) |
биметаллических |
измерительно-улравляю- |
||||
щих устройств. |
|
|
|
|
|
|
а — для |
ТРБ-2; |
б — для |
ТРВ-3; 1 — прямой |
ход; |
2 — |
|
обратный |
ход. |
|
|
|
|
|
Рис. 2-25. Влияние величины управляющего давления в сильфонной камере на работу исполнительно-регулирующего устройства РР.
а —■регулируемый расход; б — подъем плунжера.
54
Шей средой может быть пар с избыточным давлением до 1,3 МПа).
Неравномерность регулирования может быть уста
новлена в пределах 2—20°С путем изменения |
коэффи |
|||||||||||
циента усиления измерительно-управляющего |
|
прибора |
||||||||||
за счет изменения поло |
|
|
|
|
|
|
||||||
жения |
|
рычажного |
меха |
|
|
|
|
|
|
|||
низма. Зона нечувстви |
|
|
|
|
|
|
||||||
тельности регулятора 1 °С. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Статическая |
характе |
|
|
|
|
|
|
|||||
ристика Ру/Рр=ф(4) из |
|
|
|
|
|
|
||||||
мерительно |
- |
управляю |
|
|
|
|
|
|
||||
щего прибора регулятора |
|
|
|
|
|
|
||||||
ТРД |
приведена |
на рис. |
|
|
|
|
|
|
||||
2-27. |
|
Из |
приведенного |
|
|
|
|
|
|
|||
графика |
видно, |
|
что |
|
|
|
|
|
|
|||
в средней своей части ха |
|
|
|
|
|
|
||||||
рактеристика |
имеет |
ли |
ч |
|
|
|
|
|
||||
нейную зависимость. Не- |
|
|
|
|
|
|||||||
равномерность |
. прибора |
|
|
|
|
|
|
|||||
при активной |
длине тер |
|
|
|
|
|
|
|||||
мотрубки 250 мм состав |
|
|
|
|
|
|
||||||
ляет 12 °С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
б) |
Гидравлические |
|
|
|
|
|
|
|||||
регуляторы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
НИИтехноприбора |
|
|
|
|
|
|
||||||
Гидравлические |
|
регу |
|
|
|
|
|
|
||||
ляторы |
унифицированной |
|
|
|
|
|
|
|||||
системы, |
разработанные |
Рис. 2-26. Схема |
дилатометриче |
|||||||||
НИИтехноприбором, |
об |
ского |
измерительно-управляющего |
|||||||||
ладают |
рядом |
преиму |
устройства |
регулятора |
температу |
|||||||
ществ |
|
по |
|
сравнению |
ры ТРД ОРГРЭС. |
2 —-рычажное |
||||||
с гидравлическими |
регу |
/ —латунная |
трубка; |
|||||||||
устройство; 3 — головка |
клапаика; 4 — |
|||||||||||
ляторами, |
применяемыми |
управляющий |
клапанок; |
5 — опоры ры |
||||||||
чагов; |
6 — нижнее |
сопло; |
7 — верхнее |
|||||||||
в настоящее время иа теп |
сопло; |
5 — настроечный |
винт. |
|||||||||
лофикационных |
вводах. |
|
|
следует |
отнести |
|||||||
К |
основным из этих преимуществ |
|||||||||||
возможность осуществления П-, ПИ-, ПД- и ПИД-зако- нов регулирования, отсутствие дросселей с постоянным проходным сечением в линиях подачи и слива рабочей воды и осуществление слива рабочей воды теоретически только в период переходного процесса.
55