терморегулятор Плайгер

Регуляторы фирмы «Плайгер» представляют собой. Регуляторы получили широкое распространение на судах для поддержания температуры охлаждающей воды, смазочного масла, топлива и т.д. Это пневматические регуляторы непрямого действия с условным диаметром 15-250 мм. Выпускаются как в клапанно-золотниковом, так и клапанном варианте регулирующего органа с автономным (или встроенным) позиционером.

Регулирующий орган устроен. В трехходовом корпусе 1 расположен (рис.96,а,б) регулирующий орган (золотник) 2, связанный с штоком 3, который жестко соединен с мембраной 5. Под действием пружины 4золотник находится в положении, когда поток на перепуск закрыт и охлаждаемая жидкость идет только в направлении через холодильник.

Позиционер устроен. На штоке 3 (см.рис.96,а) закреплена планка 6, к которой пластинчатой пружиной 12 прижат ролик 7. Планка 6, ролик 7, рычаг 8 и пружина 12 участвуют в осуществлении обратной связи между исполнительным органом и измерителем. Эта связь является жесткой, отрицательной (выключающей) и действующей не непосредственно, а через устройство, называемое позиционером. В него, кроме пластинчатой пружины 12, входят сильфон 10, в который подается командный воздух р_ком, пластина 11, являющаяся гибкой опорой нижнего донышка сильфона, и усилитель типа «сопло-заслонка», состоящий из сопла 14 и заслонки13, рычажно связанной с нижним донышком сильфона 10. Положение заслонки 13 зависит от пластинчатой пружины 12, т.е. от положения золотника органа 2, регулирующего проходное сечение. В свою очередь, каждому положению заслонки 13 соответствует определенное давление в междроссельной камере усилителя, которое далее передается в полость над мембраной 5. На рис.97 показана схема позиционера, в которой обозначения элементов те же, что и на предыдущем рисунке. Отличием модификации, показанной на рис.97, является то, что регулирующий орган 2 выполнен в виде клапана, а пружина 12 — не пластинчатая, а цилиндрическая.

Устройство измерителя. Командное давление р_ком определяется измерителем температуры дилатометрического типа. Собственно измеритель и скомпонованный вместе с ним усилитель типа «сопло-заслонка» размещены (см.рис.96,а) в корпусе 16. Измеритель состоит из трубки 19, материал которой обладает большим коэффициентом линейного расширения, и стержня 20. Трубка 19 и стержень 20 жестко соединены в нижней части, так что при нагревании стержень, который удлиняется меньше трубки, тянет вниз гайку-скобу 17 под действием пружины 18. Вместе с гайкой 17 перемещается вниз регулировочный винт 15, который поворачивает при этом заслонку 23 вокруг опоры 21, преодолевая сопротивление пружины 18. При этом увеличивается зазор между заслонкой 23и соплом 22. Чем больше зазор, тем больше стравливается воздуха в атмосферу и тем меньше значение командного давления р_ком.

Взаимодействие измерителя, позиционера и регулирующего органа. Уменьшение командного давления вызовет перемещение нижнего донышка сильфона 10 вверх и приведет к повороту заслонки 13, приближая ее к соплу 14, вследствие чего уменьшится давление в междроссельной камере вторичного усилителя р_раб и приведет к перемещению золотника 2 вверх. Иначе говоря, при увеличении температуры регулятор прикрывает проходное сечение клапана на перепуск. Остается вопросом, на какую величину надо переместить золотник2. Регулятор далее действует следующим образом. Перемещение вверх штока 3 через планку 6, ролик 7, рычаг 8 приведет к изменению скручивания пружины 12. Перемещение вверх золотника будет происходить до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между новым значением и сопротивлением пружины 12. Этому состоянию будет соответствовать некоторое новое постоянное значение р_раб. Если увеличения температуры более не последует, то и это будет означать новый установившийся режим. Он будет характеризоваться новым значением температуры и новым положением золотника 2.

Настройка регулятора производится. Регулятор имеет целый набор средств для настройки. Во-первых, при начальной наладке используется дроссельный клапан 24 (см.рис.96,а). Чем меньше он отрыт, тем меньше «приемистость» регулятора, тем медленнее регулятор реагирует на одно и то же скачкообразное изменение нагрузки. Другими словами, увеличивается инерционность регулятора. По рекомендации фирмы-изготовителя клапан 24 должен быть открыт на 0,2-0,5 оборота. Для настройки используется и дроссель 9, с помощью которого устанавливается быстродействие мембранного сервомотора. Изменение неравномерности регулирования достигается изменением длины рычага 8, а следовательно, угла скручивания пружины 12, соответствующего одному и тому же перемещению штока сервомотора. Настройка системы регулирования на нужную температуру достигается с помощью винта 15. Длиной винта 15, выступающего из гайки 17, определяется та температура, при которой страгивается золотник из положения, в котором поток на холодильник закрыт. Аварийное управление клапаном осуществляется при помощи ручного привода штока сервомотора.

Конструктивная схема терморегулятора «Плайгер»

Наиболее распространённой является модель регулятора с клапанно-золотниковым РО и автономным позиционером типа SMS. Регулирующий орган регулятора выполнен в виде золотника. РО включён в систему охлаждения по принципу «подмеса», как смеситель потоков. Чем выше расположен золотник, тем большее количество воды проходит из охладителя и тем меньше от насоса горячей воды. Золотник перемещается пневматически сервомотором с мембраной , усилие на которой уравновешивается пружиной , а движение передаётся к золотнику штоком. На штоке укреплён рычаг ЖОС . При перемещении штока рычаг ЖОС поворачивается и изменяет натяг пружины ЖОС и заслонки. Сила деформации пружины и заслонки уравновешивается командным давлением воздуха из сопла второго каскада усиления. Командное давление подводится через дроссель регулировки коэффициента усиления после редукционного клапана и фильтра очистки воздуха. Давление за дросселем поддерживается строго постоянным, равным 1,1 бар. При различных степенях открытия сопла первого каскада усиления командное давление может принимать значения в диапазоне от 0,2 до 1,0 бар. Открытие сопла определяется температурой, замеренной датчиком (дилатометрическим чувствительным элементом). При установившемся значении регулируемой температуры открытие сопла остаётся постоянным; ему соответствует определённое давление командного воздуха, действующего на заслонку позиционера . Это давление уравновешивается давлением пружины ЖОС. От величины сжатия пружины зависит давление в камере А усилителя третьего каскада где золотник стравливает через отверстие в атмосферу воздух питания (1,5 бар) , подводимый к позиционеру. Каждому положению дросселя позиционера соответствует определённое давление рабочего воздуха Р раб и, следовательно, положение золотника.

Датчик температуры и блок управления , расположенные в закрытом корпусе устанавливают давление командного воздуха следующим образом: трубка датчика , материал которой обладает большим коэффициентом линейного расширения, при нагревании удлиняется и перемещает вниз стержень со скобой,жестко соединённый с ней в нижней части. Вместе со скобой перемещается регулировочный винт, который упирается в заслонку и поворачивает её вокруг опоры, преодолевая сопротивление пластинчатой пружины. Зазор между соплом и заслонкой увеличивается, и большее количество воздуха будет стравливаться в атмосферу, что приведёт к понижению командного давления. Меньшее командное давление воздуха, поступающего к позиционеру, вызовет уменьшение давления рабочего воздуха Рраб. Сервомотор переместит золотник вверх, доля потока из охладителя увеличится. Одновременно с перемещением золотника вверх происходит поворот рычага ЖОС с одновременным сжатием пружины. После установления равновесного состояния заслонки , с одной стороны пружиной , с другой стороны давлением командного воздуха из сопла, через золотник усилителя третьего каскада будет подаваться рабочий воздух с определённым значением давления, соответствующего значению установившегося рабочего состояния.

Если регулируемая температура понижается, то действие регулятора протекает в противоположном направлении: давление командного воздуха увеличивается, увеличивается и рабочее давление Рраб, регулирующий золотник перемещается вниз, поток через холодильник уменьшается.

Настройка регулятора

Настройка регулятора на тот или иной номинал регулирования осуществляется поворотом винта , в головке которого предусмотрено отверстие для специального регулировочного ключа. Длиной части винта , выступающей из скобы, определяется температура начала стравливания золотника из положения, когда поток на холодильник закрыт, а температура низкая. Чем больше ввёрнут винт , тем выше температура начала стравливания РО и тем выше номинал настройки регулятора. Контроль за установкой температуры осуществляется через специальное отверстие в корпусе (глазок).

Для настройки зоны пропорциональности (неравномерности) служит винт настройки ЖОС и винт корректировки ЖОС. С помощью винта можно изменить длину рычага ЖОС , а следовательно ширину зоны пропорциональности. Для увеличения зоны неравномерности длину рычага ЖОС увеличивают. Этот орган настройки обычно используют только при начальной настройке терморегулятора.

Третьим элементом настройки , который также используется только при начальной наладке работы регулятора, является редукционный клапан. Чем меньше его открытие, тем медленнее реагирует регулятор на одно и тоже скачкообразное изменение температуры и , следовательно, тем больше его инерционность. Степень открытия редукционных клапанов влияет на величину командного давления воздуха на установившихся режимах. Чем меньше этот клапан открыт, тем ниже будет Рком при том же значении температуры. Меньшему значению Рком будет соответствовать большее открытие регулирующего органа (золотника) для потока из холодильников. По рекомендации фирмы-изготовителя редукционные клапаны должны быть открыты на 0,250,5 оборота.

Четвёртым элементом настройки служит дроссель регулировки быстродействия, который служит для изменения времени открытия мембранного сервомотора.

Аварийное управление осуществляется при помощи ручного привода штока сервомотора (маховика). При переходе на ручное управление перекрывается подвод сжатого воздуха к регулятору.

Основные технические данные регуляторов температуры австрийской фирмы «Плайгер»:

диапазон установки уровня поддержания температуры - любой, какой требуется в системах терморегулирования дизельных установок, начиная с 10С;

неравномерность, устанавливаемая воздушным дросселем перед блоком управления - 26С ;

неравномерность, обеспечиваемая настройкой жёсткой обратной связи - 28С;

расход воздуха на регулятор - 200500 л/ч

Система автоматического регулирования температуры охлаждающей воды цилиндров главного двигателя с измерителем «Плайгер» на входе и выходе из двигателя

При применении схемы САР температуры воды, охлаждающей цилиндры ГД, с измерителем на выходе из двигателя, учитывается только техническое состояние ЦПГ двигателя, а техническое состояние теплообменника, охлаждаемого забортной водой, не учитывается. С целью устранения этого недостатка возможно использование измерителя «Плайгер» на входе и выходе воды из двигателя с общей исполнительно-усилительной частью. В этом случае внешние воздействия , под влиянием которых изменяется картина колебания температуры в САР оцениваются двумя факторами:

Изменение нагрузки ГД. В этом случае температура охлаждающей воды изменяется быстрее на выходе из двигателя.

Изменение условий работы охладителя. В этом случае быстрее изменится температура охлаждающей воды на входе в ГД.

Второй фактор может быть нейтрализован двумя путями:

установкой САР стабилизации температуры забортной воды, поступающей от насоса (суда типа «Норильск»), которые включают в себя не только охладители но и подогреватели, и поэтому они сложны и дороги и используются лишь в особых условиях;

установкой двух измерителей (на входе и выходе ГД) с общей исполнительной частью.

Преимуществом такой САР является минимальная инертность регулирующего воздействия на компенсацию обоих вышеупомянутых внутренних воздействий.

Следует отметить, что в варианте САР с двумя измерителями объектом регулирования являются как двигатель, так и охладитель, и как отмечалось выше, стоимость эксплуатации значительно повышается.