Файл: Автоматизация_Staroverov1.doc

Глава 17. Конструкции и характеристики регуляторов

1. РЕГУЛЯТОРЫ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Регулятором прямого действия называют регулятор, перемещение регулирующего органа которого производится воз­действием чувствительного элемента, использующего для этого энергию регулируемой среды.

Примером регулятора прямого действия является показанный на рис. 121 астатический регулятор уровня. В этом регуляторе чувствительным элементом является поплавок, а регулирующим органом — заслонка.

Отсутствие дистанционного управления у регуляторов пря­мого действия ограничивает их область применения. Однако бла­годаря небольшой стоимости и простоте конструкции регуляторы прямого действия находят применение в тех случаях, когда тре­буется стабилизирующее регулирование с невысокой точностью при постоянной нагрузке.

Промышленность выпускает серийно регуляторы прямого действия для стабилизации температуры, давлений и уровня.

Регуляторы температуры типов РТД, РТ и РТК предназна­чаются для автоматического поддержания заданной температуры жидких и газообразных сред.

Рассмотрим работу регулятора прямого действия типа РТД (рис. 133). Термометрическая система регулятора представляет собой паровой манометрический термометр, состоящий из термо­баллона 1, капилляра 2 и сильфона 3. Внутренняя емкость си­стемы частично заполнена низкокипящей жидкостью, температура кипения которой ниже нижнего предела регулирования темпе­ратуры. Термобаллон размещается в контролируемой среде, и

Рис. 133. Регулятор температуры пря- Рис. 134. Регулятор давления прямого мого действия действия

в соответствии с ее температурой в термометрической системе устанавливается давление паров рабочей жидкости. В результате этого в сильфоне развивается усилие, пропорциональное гое эффективной площади, которое уравновешивается усилием пру­жины 4. При отклонениях температуры от заданного значения, определяемого состоянием пружины, давление в термосистеме изменяется и, следовательно, растягивается или сжимается силь- фон, вызывая перемещение штока 5 и золотника 6 регулирующего клапана. Благодаря этому изменяются проходное сечение клапана и количество нагреваемого вещества. Изменение расхода нагре­ваемого вещества прекращается, как только его температура достигнет заданного значения.

Регуляторы давления выпускаются двух типов: пружинные и гиревые. К первым относятся регуляторы перепада давления. Такие регуляторы выпускаются двух модификаций: «после себя» (давление закрывает) и «до себя» (давление открывает).

Регулятор давления прямого действия РДП (рис. 134) пред­назначен для поддержания давления мазута в трубопроводе. Плоская гофрированная мембрана 2 жестко связана с золотни­ком 4 клапана. Настройка регулятора на необходимое давление осуществляется винтом, соединенным с мембраной посредством тарированной пружины 3. При увеличении давления в системе 1 мембрана 2 прогибается вниз и прикрывает доступ мазута едпо- мощью золотника 4. Регуляторы РДП выпускают в четырех мо­дификациях с давлениями настройки от 0,1 -10^е Па до 4-10® Па. Регулятор встраивается непосредственно в трубопровод и на­страивается по показанию манометра. Ф

Из регуляторов давления прямого действия, предназначенных для автоматического поддержания заданного давления пара, воды, таза и других сред, следует отметить регулятор типа РД-32. Диапазон настройки регулятора 0,25-10® ... 2,5-10® Па, диаметр условного прохдда 32 мм, зона нечувствительности — не более 2,5 %.

Универсальный регу­лятор давления типа РДУК-2 предназначен для регулирования высо­кого (1,2-10^е МПа) и сред­него (0,6 МПа) давления неагрессивного газа и под­держания заданного зна­чения выходного давления от нуля до максимума при переменном входном давлении и изменении расхода.

Регуляторы уровня поплавкового типа являются наиболее распространенными. Регулятор уровня РУ-16 (рис. 135) имеет поплавок 1, который кинематически связан с золотниковым устройством 5 клапана 6. Поступающая в клапан жидкость своим напором поднимает поршень 4 и связанное с ним золотниковое устройство 5 и течет в резервуар через щель между золотником и корпусом клапана. В это же время часть жидкости протекает через небольшое отверстие 7 поршня и головки 3 в резервуар. При до­стижении заданного уровня в резервуаре жидкость поднимает поплавок, который перекрывает пробкой 2 отверстие в головке <3.

Давление жидкости под поршнем уравнивается, а поршень действием собственного веса опускается вместе с золотником, перекрывающим отверстие, в клапан, после чего подача жидкости в резервуар прекращается. При снижении жидкости в резервуаре поплавок опускается и приоткрывает пробкой отверстие в го­ловке 3, давая тем самым поступающей жидкости вновь поднять поршень и заполнить резервуар до заданного уровня.

Регулятор РУ-16 предназначается для регулирования уровня чистых агрессивных жидкостей с температурой 5 ... 60 °С.

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ КОСВЕННОГО

ДЕЙСТВИЯ

В электрических и электронных регуляторах для управления исполнительным механизмом используется электри­ческая энергия.

Для создания позиционных систем автоматического регулиро­вания в литейных и термических цехах используют серийные приборы различных модификаций, снабженных электрическими контактными устройствами. Для позиционного регулирования могут быть использованы преобразователи релейного типа (биме­таллические, дилатометрические и др.).

Рис. 136. Схема двухпозициоииого электрического регулятора температуры

ниже допустимой, то должны включаться нагревательные эле­менты ЕК1 большой мощности, а если температура станет выше допустимой, то включаются элементы ЕК2 малой мощности. В ка­честве чувствительного элемента используется термометр сопро­тивления 1, подключенный к электронному мосту 2 по трехпро­водной схеме. Если температура в печи отклонится от заданного значения, то изменится электрическое сопротивление термометра и в диагонали моста появится сигнал разбаланса. Усиленный электронным усилителем 3 сигнал приводит во вращение ротор реверсивного двигателя 4. Направление его вращения зависит от знака разбаланса, т. е. от знака отклонения температуры от заданного значения. С ротором электродвигателя кинематически связаны два диска: 5 к 6, положение которых зависит от угла поворота ротора, следовательно, от положения движка реохорда и показывающей стрелки 9 моста. К дискам с помощью пружин 7 и 8 прижаты направляющие контактов 8С}1 и БС12. При вращении дисков контакт БС}2 замкнут в интервале показаний прибора от начала шкалы до впадины диска 5 и разомкнут в интервале от впадины до максимума шкалы. Контакт 8С}1, наоборот, разомк­нут от начала шкалы до впадины диска 6 и замкнут в интервале от впадины до максимума шкалы.

При достижении нижнего температурного предела замыкается контакт 8С}1 и включаются нагревательные элементы ЕК1 боль­шой мощности. При достижении верхнего температурного пре дела замыкается контакт 802, а контакт 5(2/ размыкается, что приводит к медленному снижению температуры. Как только будет достигнут нижний предел температуры, ситуация повторится, и т. д.

На рис. 137 показана электрическая схема двухпозициоииого регулирования температуры в рабочем пространстве камерной печи типа СНЗ-4,0.8,0.2,6/10

НАї.г 58МР,

Рис. 137. Электрическая схема регули­рования температуры рабочего про­странства камерной электрической пе­чи с защитной атмосферой

И приводу исполнительного механизма

Ы L-J

Рис. 138. Упрощенная структурная схема балансного реле типа БР-3

с защитной атмосферой. Печь трехфазная и подсоединяется к печи через предо­хранители FU. Включение и выключение нагревательных элементов ос.уще- ствляется с помощью контактора. Стабилизация температуры обеспечивается системой автоматического регулирования (САР).

Схема управления состоит из 13 цепей. По функциональному признаку их можно разделить на цепи управления, цепи защиты и информационные цепи. Управление осуществляется: температурой в рабочем пространстве печи (авто­матическое и ручное в случае выхода САР из строя); подачей защитной атмосферы в печь; подачей газовой завесы. Информационные цепи служат для оповещения обслуживающего персонала о различных режимах работы печи с помощью све­товых и звуковых сигналов.

В печи имеется одна зона. Регулирование температуры осуществляется с помощью САР, состоящей из термопары, компенсационных проводов, потен­циометра ПСР (потенциометр самопишущий, регулирующий), промежуточных реле КА1 и КА2, контактора КМ и, наконец, самой печи СНЗ-4,0.8,2.6/10. Потенциометр ПСР связан со схемой управления с помощью цепей 1, 2 к 3. Цепь 1 служит для питания самого прибора ПСР. Цепи 2 и 3 содержат минималь­ный (min) и нормальный (norm) контакты терморегулятора ПСР. Максимальный контакт (max) ПСР в схеме не использован. В цепях 2 и 3 формируется управ­ляющий сигнал, который с помощью промежуточных реле КА! и КА2 усиливается до значения, необходимого для приведения в действие катушки исполнительного элемента (контактор КМ). Таким образом, KAI и КА2 играют роль усилителей сигнала по мощности.

В цепях 3 к 4 имеются контакты универсального переключателя, рассчитан­ного на три положения: автоматическое (А), выключено (0) и ручное (Р). Каждое из этих положений соответствует определенному режиму работы печи: автомати­ческое управление температурой в печи; печь выключена; ручное управление температурой (только при наладке режимов или в случае выхода САР из строя). С помрщью цепи 4 включается контактор и, следовательно, сами нагревательные элементы печи. Контактор может включиться только в том случае, если дверца печи будет закрыта. Последнее обеспечивается введением в цепь 4 путевого вы­ключателя SQ1, выключающегося при открытии дверцы печи. Непосредственное включение катушки контактора, а следовательно, и его контактов осуществляется следующим образом: при автоматическом управлении — контактами промежу­точных реле К.А1 и К.А2-, при ручном управлении — только с помощью контактов КА2.1.

Катушка КА1 включается только тогда, когда температура в печи достигает минимального значения. Катушка К.А2 подсоединена к контакту, соответствую­щему нормальной температуре в печи. Следовательно, нагревательные элементы печи остаются включенными и в том случае, когда температура печи станет рав­ной заданной. Нагреватели отключаются от сети только тогда, когда темпера­тура в печи станет больше нормы. Так составлены цепи, управляющие стабили­зацией температуры в печи. О том, включена печь или выключена в данный мо­мент, нас информируют две сигнальные лампы: L1 и L2. При включенных нагре­вательных элементах горит сигнальная лампа L1, а при выключенных — лампа L2. Это достигается включением в цепи 5 и б контактов контактора КМ. Рези­сторы R в цепях 5 и 6 необходимы для понижения напряжения на сигнальных лампах с 220 В до рабочего (резисторы в цепях ламп играют роль нагрузочных сопротивлений). Цепи 7, 8 и 11 предназначены для управления подачей защитной атмосферы и газовой завесы.

В схеме имеются электромагнитные краны М1 и М2 соответственно подачи защитной атмосферы и подачи газа для создаиня газовой завесы в печи.

Как видно из структуры цепи 7, подать в печь защитную атмосферу можно только в том случае, если температура в печи ие снизилась до минимальной (при включении КА1 цепь 7 размыкается контактом КА1.2). Эта система является системой защиты от взрыва. Управление подачей газа в печь осуществляется вручную с помощью кнопок SB1 и SB2. Реле К A3 введено для размножения кон­тактов, так как Ml не имеет блокировочных контактов.