Исполнительные устройства

Выполняют команды регуляторов.

Исполнительные устройства (ИУ) включают два основных элемента:

1) регулирующий орган;

2) исполнительный механизм (ИМ)

Они предназначены для непосредственного показания управляющих воздействий на объект управления. Сигналы управляющих воздействий на ИМ подаются от автоматических регуляторов или от управляющей вычислительной машины УВМ.

Классификация ИМ:

1. электрические;

2. пневматические;

3. гидравлические;

4. электропневматические;

5. электрогидравлические;

6. пневмогидравлические.

По конструкции регулирующего органа:

1. заслоночные;

2. шаровые;

3. шланговые;

4. диафрагмовые;

5. односедельные;

6. двухседельные;

7. трехходовые.

По способу действия:

1. нормально открытый; закрытый клапан (входящий закрыт);

2. нормально закрытый; клапан открыт (в_ходящий открыт).

По функциональному назначению:

1. регулирующие;

2. запорные;

3. комбинирующие.

Регулирующий орган плавно изменяет расход среды в зависимости от полученного управляющего сигнала. Запорные клапаны используют для позиционного регулирования, имеют 2 положения: «открыт» – «закрыт».

По расходной характеристике:

1. линейная характеристика;

2. логарифмическая характеристика;

3. специальная расходная характеристика (нелинейная).

По конструкции исполнения:

1. обыкновенные;

2. пожаро- и взрывобезопасные.

Электрические им

Электрические ИМ включают в себя:

1. электродвигатель с редуктором в качестве ИМ;

2. регулирующий орган, который механически связан с редуктором.

Используются исполнительные устройства с соленоидом в качестве ИМ. Такие ИУ используются для позиционирующего регулирования, т.е. они имеют два положения: «открыт» – «закрыт» (например, подано на соленоид напряжение или отсутствует).

Для непрерывного регулирования используются регулирующие органы с электродвигателем в качестве ИМ. Для управления ИМ (электродвигателями) необходимо предусмотреть магнитные пускатели. Используются обычно бесконтактные магнитные пускатели, которые управляются дискретным сигналом от регулятора или УВМ (0÷24В). Могут использоваться одно или трехфазные электродвигатели.

Пневматические им (пим)

Используются ПИМ 2-х видов:

• мембранные;

• поршневые.

Мембранный

1 – корпус; 2 – вялая мембрана с жестким центром; 3 – шток; 4 – пружина.

Поршневой

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – пружина.

Мембранный исполнительный механизм с регулирующим органом

По сравнению с пневматическими ИМ (цилиндрическим) мембранный ИМ имеет значительно меньший ход регулирующего органа. Однако они имеют большие перестановочные усилия.

Регулирующий орган

1 – корпус регулирующего органа (РО);

2 – седло;

3 – двухседельный клапан;

4 – шток;

5 – пружина;

6 – вялая мембрана с жестким центром;

7 – верхняя тарелка;

8 – сальник уплотнительный;

Р_упр – управляющий пневматический сигнал.

Двухседельный клапан более предпочтителен по сравнению с односедельным, т.к. давление потока разветвляется и в меньшей мере воздействует на мембрану.

Ходовая характеристика представляет собой зависимость перемещения РОот значения управляющего сигнала

(─ ─ ─ ─) - ходовая характеристика ИМ.

При наличии позиционера гистерезис полностью отсутствует.

Перемещение РО при увеличении управляющего сигнала и уменьшения его не совпадают. Это обусловлено наличием гистерезиса в ходовой характеристике ИМ. Обусловлен гистерезис в основном наличием трения в уплотнительном сальнике и зависит от чистоты обработки штока.

Максимально допустимое значение гистерезиса составляет не более 10%. Чтобы полностью избавиться от гистерезиса устанавливают на ИМ дополнительное устройство – позиционер. Это пневматический усилитель, который имеет отдельное питание и обратную связь со штоком.

На позиционер подается управляющий сигнал от регулятора, а выходной сигнал от позиционера подается на мембрану ИМ. На всех ИМ большого размера установка позиционера обязательна.

Р_упр ·F_м = c·L

–площадь мембраны, с – жесткость.

Пропускная способность РО (k) – это расход жидкости в м³/ч, плотностью 1000 кг/м³. Пропускаемой РО при перепаде давления на нем 100 кПа (1 кгс/см²).

,

где k – зависит от поперечного сечения щели клапана и от величины перепада давления ΔР; ΔР – разность давлений до клапана и после; ρ – плотность среды, которая проходит через клапан.