3.2.1 Пневматические термометры

Пневматические температуры 04-ТСГ-410 и 04-ТСГ-610 предназначены для регулирования и записи температуры неагрессивных : газов, паров и жидкостей при давлении измеряемой среды до 64 кГ/см² и температуре, не превышающей 300° С.

Измерительным устройством термометра является герметически замкнутая манометрическая термосистема, запол­ненная азотом и состоящая из термобаллона, капилляра и многовитковой трубчатой пружины.

Действие измерительного устройства термометра основано на зависимости давления газа, заключенного в замкнутом объеме, от температуры. При нагре­вании термобаллона давление в термосистеме повышается, в результате чего многовитковая трубчатая пружина раскручивается и приводит в движе­ние передаточный механизм, перемещающий перо по дисковой диаграмме.

Для перемещения диаграммы в приборах 04-ТСГ-410 служит часовой механизм с шестисуточным заводом, а в приборах 04-ТСГ-610 — синхронный электродвигатель. Питание синхронного электродвигателя производится от сети переменного тока напряжением 127 в; потребляемая мощность 13 ва.

Основная допустимая погрешность измерительного устройства при температуре окружающего воздуха 20° С не превышает ±1,5%.

Пределы показаний термометров в °С: 0—120; 0—160; 0—200; 0—300.

Регулирующее устройство приборов питается сжатым воздухом под давлением 2—10 кГ/см². Воздух до поступления в прибор проходит через фильтр и затем через редуктор, который служит для снижения и поддержания постоянства давления воздуха, равного 1,1 кГ/см².

Пневматическое регулирующее устройство прибора состоит из следующих основных частей: первичного реле, вторичного реле, манометров, системы тяг и рычагов.

Первичное реле служит для преобразования импульса, поступающего от измерительного устройства регулятора при отклонении измеряемой вели­чины от заданного значения, в давление воздуха.

Вторичное реле является усилителем; оно предназначено для увеличения давления воздуха до значения, необходимого для управления работой испол­нительного механизма.

Схема пневматического регулирующего устройства приведена на рисунке 3.8. Деформация многовитковой трубчатой пружины (на схеме не показана), происходящая при изменении температуры, передается тягой 1 на ось запи­сывающего пера.

Системой рычагов 2 и тягой 6 перо связано с заслонкой 13, расположенной возле сопла 19, из которого непрерывно поступает струя воздуха. С этой же заслонкой связан указатель 4 задатчика.

Кинематическая связь между пером, указателем задатчика и заслонкой регулирующего устройства выполнена так, что при совпадении положений пера и указателя задатчика, давление в воздухопроводе к исполнительному механизму и положение клапана соответствуют равновесному состоянию системы регулирования. При отклонении пера от указателя задатчика за­слонка /^изменит свое положение относительно сопла 19. В зависимости от этого давление воздуха в линии, подходящей к соплу, увеличится или умень­шится.

Импульсы давления воздуха, усиленные вторичным реле, будут воздей­ствовать на исполнительный механизм, который изменит положение золот­ника регулирующего клапана в сторону увеличения или уменьшения подачи теплоносителя.

Давление воздуха, поступающего в регулятор и исполнительный меха­низм, контролируется двумя манометрами 24. и 27, включенными в воз­душные линии на входе и выходе воздуха из регулятора.

Действие пневматического регулирующего устройства происходит сле­дующим образом. Сжатый воздух после фильтра 29 и редуктора 28 подводится одновременно к впускному соплу 26 и дросселю 22 винта 23 ручной регулиров­ки вторичного реле. Проходя через дроссель 22, воздух снижает свое давле­ние и проходит через камеру сильфонов 20 к соплу 19. Струя воздуха, выте­кающего из сопла 19, дросселируется в выходном сечении заслонкой 13.

Проходное сечение дросселя 22 в 4 раза меньше проходного сечения сопла 19, поэтому перемещение заслонки 13 вызывает изменение давления в камере сильфонов 20 от атмосферного до некоторого максимального зна­чения.

При полном открытии сопла 19 давление в камере сильфонов 20 понижается до атмосферного и золотник 21, соединенный с общим дном сильфонов, при­крывает впускное сопло 26, одновременно сообщая воздушную линию исполнительного механизма с атмосферой через выпускное сопло 25. Давление воздуха над мембраной в головке клапана снижается до атмосферного.

Под действием пружины 31 золотник 32 регулирующего клапана закрывает проходное сечение клапана. Когда заслонка 13 прикроет сопло 19, давление в камере сильфонов 20 повысится. Под действием увеличивающегося давле­ния сильфоны сжимаются, золотник 21 открывает впускное сопло 26 и при­крывает

Рисунок 3.8 - Схема пневматического регулирующего устройства регуляторов температуры 04-ТСГ-410 и 04-ТСГ-610

выпускное сопло 25, вследствие чего увеличивается давление воздуха на мембрану 30 исполнительного механизма, и регулирующий клапан откры­вается.

Заданное значение регулируемой величины может быть установлено в пределах всей шкалы прибора перемещением указателя задатчика 4 при вращении рукоятки 5.

Положение золотника клапана зависит от величины давления воздуха в линии к исполнительному механизму. Давление в линии, подходящей к соплу 19, а следовательно и в камере 20 сильфонов, понижается от макси­мума до атмосферного при отводе заслонки 13 от сопла 19 на ~0,05 мм.

Положение заслонки в пределах этого расстояния от сопла вызывает дросселрование струи воздуха, и в камере 20 устанавливается давление, соответствующее положению заслонки. Вследствие этого каждому положе­нию заслонки в пределах расстояния 0,05 мм от сопла соответствует опре­деленное давление в линии исполнительного механизма и, следовательно, определенное положение золотника клапана.

Пневматический регулятор снабжен изодромным устройством. Изодромное устройство выполнено следующим образом. Внутри корпуса первичного реле имеются две группы сильфонов А и Б. Каждая группа состоит из внут­реннего и наружного сильфонов, пространство между которыми заполнено жидкостью. Внутренние сильфоны соединены между собой штоком 12. Группа сильфонов Б с внешней стороны находится под атмосферным давлением. Внутренние полости сильфонов соединены между собой каналом 7, который может перекрываться игольчатым клапаном 9.

Отклонение пера 3 от указателя задатчика 4 в сторону уменьшения изме­ряемой величины приводит к перемещению заслонки 13 по направлению к соплу, что вызывает увеличение давления в линии к исполнительному механизму. Одновременно с этим увеличивается давление в камере над сильфоном 10 и увеличенное давление через жидкость передается на сильфон 11, что вызывает перемещение штока 12 вправо, и вместе с ним через рычажную передачу заслонка 13 отводится от сопла 19 почти на такое же рас­стояние, на какое измерительное устройство через тягу 6 придвинуло ее к соплу. При полностью перекрытом клапане 9 изодрома (регулятор про­порционального типа с жесткой обратной связью) система приходит в состоя­ние равновесия при новом значении регулируемой величины, зависящем от положения регулирующего органа и установленной зоны пропорциональ­ности регулирующего устройства. Настройка зоны пропорциональности осу­ществляется винтом 15. Дисковая шкала винта 15 настройки зоны пропор­циональности градуирована в процентах.

Действие элемента упругой обратной связи регулятора происходит сле­дующим образом. Увеличение давления воздуха в линии к исполнительному механизму, а также и давления на дно сильфона 10 передается на жидкость, заключенную в пространстве камеры Л между сильфонами 10 и 11. Через игольчатый клапан 9, степень открытия которого может быть установлена вручную, жидкость из камеры А будет перетекать по каналу 7 в камеру Б между сильфонами 16 и 17, стремясь создать там давление, равное давле­нию в камере А. Шток 12, соединенный с дном сильфона 16, начнет переме­щаться влево, в результате чего заслонка 13 будет прикрывать сопло 19, производя дальнейшее увеличение давления воздуха в линии к исполни­тельному механизму. Скорость перемещения заслонки 13 и увеличения дав­ления в линии исполнительного механизма зависит от скорости перетекания жидкости из камеры А в камеру Б. Эта скорость зависит от степени открытия игольчатого клапана 9 и от разности давлений в камерах А и Б, которая, в свою очередь, зависит от величины отклонения пера от задающей стрелки.

Равновесие в системе восстановится при равенстве давлений в камерах А и Б и совпадении положений пера и указателя задатчика регулятора.

Настройка времени изодрома осуществляется изменением степени откры­тия игольчатого клапана 9 винтом 8. Шкала винта настройки 8 имеет 10 деле­ний. Отметка «10» на шкале соответствует полному перекрытию клапана изодрома (регулятор с жесткой связью); отметка «1» соответствует минималь­ному времени изодрома 30 сек. Установка шкалы относительно указателя на промежуточных делениях дает возможность получить любое время изо­дрома в пределах от 30 сек. до ∞.

Зона пропорциональности регулятора может быть установлена в пре­делах от 1 до 150% (диапазона шкалы прибора).

Присоединительные устрой­ства регуляторов: а — 04-ТСГ-610; б — 04-ТСГ-410; в — 04-МСТМ-610, 04-МСС-610. 04-ВСС-610; г — 04-МСТМ-410, 04-МСС-410, 04-ВСС-410.

Рисунок 3.9 - Пневматические регуляторы температуры 04-ТСГ-410 и