книги из ГПНТБ / Сафонов А.П. Автоматизация систем централизованного теплоснабжения

напряжении до 220 В.

Указанные датчики температуры изготовляются с за­ мыканием контактов как с понижением, так и с повыше­ нием температуры. Диапазоны настройки: —30—0;

—10-*-,+10; 10—30; 15—25; 20—50; 0—30°С.

3-2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ УПРАВЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (УСИЛИТЕЛИ)

Управляющие устройства (усилители) дроссельного типа сопло — заслонка нашли широкое распространение в пневматических регуляторах. В настоящее время они также получили распространение в гидравлических ре­ гуляторах, применяемых в системах теплоснабжения.

К достоинствам дроссельных гидравлических усили­ телей типа сопло — заслонка следует отнести отсутствие скользящих сопряжений. К недостаткам этих усилителей следует отнести недостаточно большие сечения прохода дросселей и сопл, что при использовании в качестве рабочей жидкости сетевой или водопроводной воды мо­ жет приводить к засорению этих сечений.

В дроссельных гидравлических управляющих устрой­ ствах перемещение заслонки (клапанка), осуществляемое

Измерительным устройством, преобразуется в давление управляющей среды (воды).

Простейшее управляющее устройство дроссельного типа изображено на рис. 3-5,а. Сопло вместе с заслон­ кой представляет собой дроссель с переменным сечением прохода. Рабочая среда, подаваемая к управляющему устройству под начальным давлением рр, проходит че-

Рис. 3-5. Дроссельное управляющее устройство (усилитель).

ло; 4 — заслонка (клапаиок); 5 — сопло подачи жидкости; 6 — сливное сопло.

рез дроссель постоянного сечения, а затем через зазор между торцом сопла и заслонкой вытекает в атмосферу. Управляющее давление среды в междроссельной камере ру передается по соединительной трубке исполнительно­ му механизму.

68

В ряде случаев дроссель с постоянным сечение^ про­ хода целесообразно выполнять в виде дроссельного па­ кета, состоящего из ряда шайб, установленных последо­ вательно. Каждая из этих шайб имеет отверстие опре­ деленного диаметра, через которое протекает рабочая жидкость. Помимо этого шайба имеет второе отверстие, служащее для фиксации шайбы в корпусе пакета. При установке каждой из последующих шайб отверстие ее противоположно отверстию предыдущей шайбы. При­ менение дроссельного пакета позволяет увеличить диа­ метр отверстия шайб, что уменьшает вероятность засо­ рения.

Массовый расход рабочей жидкости через дроссель постоянного сечения определяется из выражения

где б д — массовый расход рабочей жидкости через дрос­ сель, кг/с; рр — давление рабочей жидкости перед дроссельным пакетом, Па; ру— управляющее давление, Па; р — плотность жидкости, кг/м3; dR— диаметр отверстия дроссельной шайбы, м; gnp — приведенный коэффициент местных сопротивлений, учитывающий местные сопро­ тивления и сопротивление гидравлического трения для одной шайбы :[Л. 12]; п — число шайб дроссельного паке­ та; ад = 1 / 'КЕпр/г — коэффициент расхода дроссельного пакета. При установке одной дроссельной шайбы следует принимать п= !.

Вместо дроссельного пакета в Теплосети Мосэнерго в гидравлических управляющих устройствах применяет­ ся дроссель с капилляром длиной 10 мм.

Массовый расход управляющей среды через зазор между соплом и заслонкой определяют по формуле

69

Экспериментальными исследованиями установлено, что коэффициент расхода ас.3 зависит от зазора 2 между

соплом и заслонкой. Когда зазор z < . d cfA (площадь кольцевой щели между соплом и заслонкой меньше пло­ щади выходного отверстия сопла), то изменение этого зазора сравнительно мало влияет на величину коэффи­ циента расхода. При дальнейшем увеличении зазора сверх указанной величины ( z > d c/4) коэффициент рас­ хода начинает заметно падать. Это объясняется тем,что в данном случае на величину коэффициента расхода основное влияние будет оказывать площадь выходного отверстия сопла, которая будет меньше площади коль­ цевой щели между соплом и заслонкой, учитываемой формулой (3-14). Проведенные исследования сопла с за­ слонкой измерительнс-управляющего прибора РД-'За ОРГРЭС на воде показали, что коэффициент расхода сопла составляет цс.а=0,57—0,51, причем большему зна­ чению зазора г соответствует меньшая величина коэф­ фициента расхода.

При установившемся режиме работы управляющего устройства и неподвижном исполнительном механизме расход жидкости через дроссель GA будет равен расходу жидкости через сопло Gc.

Если воспользоваться понятием о проводимости дрос­ селя и удельной проводимости сопла с заслонкой, то

кг/(с-Па°’5-м).

Уравнение (3-16) представляет собой уравнение ста­ тической характеристики гидравлического управляющего устройства сопло — заслонка. Из последнего уравнения видно, что изменение давления рабочей жидкости приво­ дит к пропорциональному изменению величины управ-

70

ляющего давления, т. е. является дополнительным воз­ мущающим фактором. Исключить такие возмущения можно путем применения рабочей жидкости со стаби­ лизированным давлением.

При движении исполнительного механизма регули­ рующего клапана равенство (3-15) не будет иметь места, так как возникает дополнительный поток жидкос­ ти в линии, соединяющей междроссельную камеру управ­ ляющего устройства и мембранную (сильфонную) каме­ ру исполнительного механизма. При повышении управ­ ляющего давления поток направлен в сторону исполни­ тельного механизма, а при снижении — в сторону управ­ ляющего устройства.

Таким образом, в рассматриваемом случае справед­ ливо следующее равенство:

Расход жидкости, поступающей к исполнительному механизму (в случае увеличения управляющего давле­

бок, т. е. трубок, соединяющих междроссельпую камеру

динительных трубок, м; X и I — коэффициент гидравли­ ческого трения и суммарный коэффициент местных со­ противлений соединительных трубок.

71

ния прохода. При перемещении заслонки одно из сопл открывается и проводимость его возрастает, а другое закрывается и проводимость его снижается. Для рассма­ триваемого случая при неподвижном исполнительном механизме и установившемся режиме справедливо сле­ дующее равенство:

кг/(с-Па0’5-м); рСл= аСллДсл У^р — удельная проводи­

мость зазора между сливным соплом и клапанном,

кг/(с-Па0’5-м).

Из последнего равенства находим уравнение стати­ ческой характеристики управляющего устройства с дву­ мя соплами и одной заслонкой между ними при избы­ точном давлении слива р Сл = 0:

определенное усилие на заслонку. Подробное решение задачи определения этих усилий приводит к довольно сложным зависимостям.

Приближенное определение реакции струи на заслон­ ку в гидравлическом усилителе сопло — заслонка (Л. 12] рассматривает эту реакцию в виде суммы следующих грех составляющих: Pi — составляющая, вызванная из­ менением количества движения массы рабочей жидкос­ ти, вытекающей из сопла, Н; Р2 — составляющая, созда­

ваемая давлением рабочей жидкости в выходном сече­ нии сопла, Н; Р3— составляющая, обусловленная давле­ нием рабочей жидкости в зазоре между торцом сопла и заслонкой, Н.

Если принять, что проекция скорости движения рабо­ чей жидкости при сливе на ось сопла равна нулю, а дав­ ление рабочей жидкости в зазоре между торцом сопла и заслонкой изменяется от рс до 0 по линейному закону,

72

то для суммарного усилия на клапанок будет справедли­ ва следующая формула [Л. 12]:

где помимо приведенных выше введены следующие обо­ значения: clc — диаметр сопла, м; dT— внешний диаметр торца сопла, м; рс — давление рабочей жидкости в зазо­ ре между торцом сопла и заслонкой, Па.

Давление рабочей жидкости в выходном сечении соп­ ла рс может быть найдено из выражения для расхода этой жидкости через сопло:

при односопловой сборке изображены на рис. 3-6,а и б.

давление ру изменяется в рассматриваемых случаях от

управляющее давление ру изменяется в зависимости от зазора z примерно так же, как в вариантах сборки А и Б, но величина полного хода заслонки zM будет ниже (рис. 3-6,в и г). Для варианта сборки В по мере увели­ чения зазора между сопломподачи жидкости и заслон­ кой слив воды вначале возрастает и при 2 = 0 ,1 мм до­

стигает своего максимума. Дальнейшее увеличение зазо­ ра г приводит к снижению слива воды, который при z =

—0,2 мм практически прекращается.

73

При Неразгруженных односедельных регулирующих клапанах больших диаметров мощности исполнительных механизмов и объемы их камер достигают значительных величин; однако размеры сопл управляющих устройств (уоилителей) рассчитаны на ограниченный расход жид­ кости, который не может обеспечить в рассматриваемом случае необходимой скорости перемещения исполнитель­ ного механизма со штоком регулирующего клапана. В таких случаях приходится идти на применение усили­ телей с двумя ступенями (каскадами) усиления. Успли-

б)

Рис. 3-6. Характеристики управляющего устройства РД-За ОРГРЭС.

7 4

тель первой ступени с ограниченным расходом жидкости приводит в действие вспомогательный регулирующий клапан, являющийся второй ступенью усиления. Усили­ тель второй ступени обеспечивает повышенную подачу жидкости в камеру исполнительного механизма.

Следует отметить, что для регулирующих клапанов с гидравлическим исполнительным механизмом двусто­ роннего действия возможно применение дифференциаль­ ной схемы включения усилителей.

3-3. МЕМБРАННЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

В системах теплоснабжения большое 'распростране­ ние находят мембранные и сильфонные гидравлические исполнительные механизмы.

Поскольку вопрос о сильфонных исполнительных ме­ ханизмах уже освещался в § 2-2 и 2-4, то ниже остано­ вимся только на мембранных исполнительных механиз­ мах (МИМ).

Основными преимуществами мембранных исполни­ тельных механизмов являются простота устройства и компактность (по сравнению с поршневыми) и отсутст­ вие трущихся поверхностей, исключающее необходимость смазки. К недостаткам этих механизмов следует отнести небольшой ход мембраны (значительно меньше ее на­ ружного диаметра) и зависимость развиваемого усилия мембранным исполнительным механизмом от величины перемещения мембраны.

По конструктивным признакам различают следую­ щие типы мембран:

а) плоские мембраны без тканевой прокладки и

стканевой прокладкой;

б) плоские собранные мембраны, которые выполня­ ются путем предварительного вытягивания резины до крайнего положения давлением и последующего закреп­ ления их -между фланцами;

в) формованные мембраны, имеющие форму та­ релки.

По характеру действия мембранные исполнительные механизмы разделяются на две группы:

а) одностороннего действия, в которых управляющая среда подается по одну сторону мембраны, прячем об­ ратный ход осуществляется пружиной (мембранно-пру­ жинные) или грузом;

75