Тема 3. Регулирующие органы

Определение, назначение, параметры и основные требования к регулирующим органам, основные требования к регулирующим органам, классификация регулирующих органов, дроссельные и дозирующие регулирующие органы, устройство и принцип действия наиболее распространенных в промышленности регулирующих органов.

Исполнительное устройство (ИУ) - одно из звеньев автоматических систем регулирования, предназначенных для непосредственного воздействия на объект регулирования.

В общем случае ИУ состоит из регулирующего органа (РО) и исполнительного механизма (ИМ).

ИУ в зависимости от используемой энергии подразделяются на следующие виды:

• пневматические с пневматическим ИМ;

• гидравлические с гидравлическим ИМ;

• электрические с электрическим ИМ;

• электропневматические с пневматическим ИМ и электропневматическим преобразователем;

• электрогидравлические с гидравлическим ИМ и электрогидравлическим преобразователем;

• пневмогидравлические с гидравлическим ИМ и пневмогидравлическим преобразователем.

ИМ является приводной частью РО. Применяются ИМ следующих видов:

• электрические (электромагнитные и электродвигательные);

• пневматические (мембранные, поршневые и лопастные);

• гидравлические (прямоходные и кривошипные).

Назначение, параметры и основные требования к регулирующим органам (РО)

Регулирующим органом (РО) называется звено ИУ, предназначенное для изменения расхода регулируемой среды, энергии или каких-либо других величин с целью обеспечения заданного режима работы объекта.

Регулирование технологических процессов осуществляется в подавляющем большинстве случаев путем изменения расхода вещества или энергии, подаваемых на объект или отводимых от него.

Изменение расходов веществ и энергии можно осуществлять тремя способами:

• путем изменения гидравлического сопротивления сети, по которой протекает регулируемая среда, за счет изменения своего проходного сечения

-дроссельные РО (регулирующие клапаны, поворотные заслонки, шиберы и краны);

• путем изменения расхода вещества за счет изменения производительности агрегатов при постоянном гидравлическом сопротивлении - дозирующие РО (дозаторы, питатели, насосы, компрессоры и др.);

• комбинированный способ.

Выбор способа зависит от многих условий. Большое значение имеют при этом вопросы экономики и надежности работы, простота технической реализации, статические и динамические характеристики регулирующих органов. При централизованном снабжении установок, когда от одного источника по параллельным линиям питается несколько объектов, возможен лишь дроссельный способ изменения расходов. При индивидуальном снабжении возможен любой из названных выше способов.

Кроме того, в технике применяются запорные органы - устройства, сходные по конструкции с регулирующими органами, но не являющиеся таковыми. Их назначение - плотное перекрытие какого-либо трубопровода. Они имеют два состояния - открыто или закрыто и не могут использоваться в промежуточных положениях. Запорные органы необходимы при ремонтных работах, аварийных ситуациях. Они могут управляться либо вручную, либо дистанционно с помощью электрического, пневматического или гидравлического приводов.

РО характеризуются многими параметрами, основными из которых являются: пропускная и условная пропускная способности, условное и рабочее давление, перепад давления на РО и условный проход. Кроме этих параметров, определяющих в основном конструкцию РО, есть и другие параметры, которые необходимо учитывать при выборе РО в зависимости от конкретных условий их применения.

Пропускная характеристика устанавливает зависимость пропускной способности относительно перемещения затвора при постоянном перепаде давления.

Конструктивная характеристика устанавливает зависимость изменения относительного проходного сечения РО от степени его открытия.

При соответствующем профилировании дроссельные устройства регулирующих клапанов могут иметь любые конструктивные характеристики, приспособленные к конкретным условиям работы автоматических систем. Дроссельные устройства серийно выпускаемых регулирующих клапанов профилируются обычно с линейной или равнопроцентной пропускной характеристикой.

При линейной пропускной характеристике приращение пропускной способности пропорционально перемещению затвора. При равнопроцентной пропускной характеристике приращение пропускной способности при перемещении затвора пропорционально текущему значению пропускной способности.

Регулирующие заслонки относятся к непрофилирующим РО и имеют пропускные характеристики, близкие к равнопроцентным.

Расходная характеристика представляет собой зависимость относительного расхода среды от степени открытия РО и нужна потому, что в рабочих условиях вид пропускной характеристики изменяется в зависимости от перепада давлений на клапане.

Негерметичность затвора, т. е. пропуск среды при полностью закрытом проходе, также является характеристикой РО. Для надежного и качественного регулирования негерметичность затвора должна быть минимальной.

Общие требования к РО зависят от физико-химических свойств регулируемой среды. Материал РО, контактирующий со средой, должен быть стойким к химическому воздействию среды. Коррозия уплотнительных дроссельных и направляющих поверхностей затворов, седел и штоков недопустима. При необходимости РО должен удовлетворять условиям пожаро- и взрывобезопасности, т. е. необходимо исключить проникновение регулируемой среды наружу.