Файл: Введение в курс технические средства автоматизации и управления Лекция 1.pdf

120
Поршневой исполнительный механизм - исполнительный механизм, в котором перестановочное усилие создается давлением рабочей среды в поршневых полостях.
Пружинный мембранный исполнительный механизм
Пружинный мембранный исполнительный механизм - мембранный исполнительный механизм, в котором перестановочное усилие в одном направлении создается давлением рабочей среды в мембранной полости, а в другом - силой сжатой пружины.
Пружинный поршневой исполнительный механизм
Пружинный поршневой исполнительный механизм - поршневой исполнительный механизм, в котором перестановочное усилие в одном направлении создается давлением рабочей среды в поршневой полости, а в другом - силой сжатой пружины.
Прямоходный исполнительный механизм
Прямоходный исполнительный механизм - исполнительный механизм, выходной элемент которого перемещается поступательно.

121
Ручной дублер
Ручной дублер - дополнительный блок для ручного управления арматурой с приводом, в случаях, когда привод не используется по каким-либо причинам.
Фиксатор положения
Фиксатор положения - дополнительный блок, фиксирующий:
- положение выходного элемента исполнительного механизма (для исполнительного механизма); или
- затвора исполнительного устройства (для исполнительного устройства).
Электрогидравлический позиционер
Электрогидравлический позиционер - позиционер с электрическим входным сигналом, применяемый на гидравлических исполнительных механизмах.
Электропневматический позиционер
Электропневматический позиционер - позиционер с электрическим входным сигналом, применяемый на пневматических исполнительных механизмах.
Регулирующий орган
Регулирующий орган - исполнительный орган, воздействующий на процесс путем изменения пропускной способности.
В зависимости от конструктивных особенностей регулирующего органа различают заслоночные, односедельные, двухседельные, клеточные, крановые, трехходовые, шланговые и диафрагмовые исполнительные устройства.
Двухседельный регулирующий орган
Двухседельный регулирующий орган - регулирующий орган, в котором изменение пропускной способности достигается поступательным перемещением затвора вдоль оси проходов двух седел корпуса.
Диафрагмовый регулирующий орган
Диафрагмовый регулирующий орган - регулирующий орган, в котором изменение пропускной способности достигается поступательным перемещением центра диафрагмы относительно седла.
Запорно-регулирующий орган
Запорно-регулирующий орган
- регулирующий орган, который обеспечивает герметическое закрытие прохода.
Заслоночный регулирующий орган
Дисковый затвор
Заслоночный регулирующий орган - регулирующий орган, в котором изменение пропускной способности достигается поворотом затвора (заслонки).
Клеточный регулирующий орган

122
Клеточный регулирующий орган - регулирующий орган, в котором изменение пропускной способности достигается поступательным перемещением цилиндрического полого затвора в клетке-направляющей, имеющей поперечные сверления. Направляющая служит одновременно и седлом затвора.
Крановый регулирующий орган
Крановый регулирующий орган - регулирующий орган, в котором изменение пропускной способности достигается поворотом затвора, который
- имеет форму тела вращения с отверстием для пропуска потока; и
- при перекрытии потока вращается вокруг оси, перпендикулярной* *оси трубопровода.
Различают конические, цилиндрические и шаровые затворы.
Односедельный регулирующий орган
Односедельный регулирующий орган - регулирующий орган, в котором изменение пропускной способности достигается поступательным перемещением затвора вдоль оси прохода седла корпуса.
Трехходовой регулирующий орган
Трехходовой регулирующий орган - двухседельный регулирующий орган, в котором происходит изменение соотношения пропускных способностей, имеющий три присоединительных прохода, через которые
- один поток разделяется на два (разделительный трехходовой регулирующий орган); или
- два потока смешиваются в один (смесительный трехходовой регулирующий орган).
Шланговый регулирующий орган
Шланговый регулирующий орган - регулирующий орган, в котором изменение пропускной способности достигается изменением проходного сечения упругого патрубка (отрезка шланга).

123
Лекция №14
Исполнительные механизмы. Классификация и основные характеристики.
Исполнительные механизмы (ИМ) являются средствами воздействия на технологический процесс. ИМ предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического и дистанционного управления, а запорная и позиционно-регулирующая трубопроводная арматура с электроприводом используется в системах дистанционного управления при автоматизации различных технологических процессов.
Исполнительные механизмы (ИМ) классифицируются по следующим
признакам:
1. По назначению работы
- Запорные (отсечные, предохранительные)
- Регулирующие (задвижки)
- Запорно-регулирующие клапаны (КЗР)
2. По типу рабочего регулирующего органа
- Седельные
- С диафрагменной заслонкой
- Клеточные
- Шаровые
- Пробковые
- Дисковые поворотные затворы и заслонки
- Пилотные
3. По виду перемещения регулирующего органа
- Однооборотные (МЭО рычажные)
- Однооборотные и неполноповоротные (0,25 - 0,63 об.) фланцевые (МЭОФ)
- Многооборотные регулирующие задвижки с постоянной скоростью
(МЭМ)
-
Прямоходные поступательного действия для прямолинейного перемещения регулирующих органов с постоянной скоростью (МЭП, МЭПК,
КЗР, краны)
4. По управлению направлениями потоков
- Прямые
- Угловые
5. По типу управления потоками
- Двухходовые (запорные)
- Трехходовые (распределительные, смесительные)
- Четырехходовые (распределительные, смесительные)

124 6. По типу управляющего сигнала
- Пневматические
- Электрические
- Электропневматические
- Гидравлические
7. По типу привода
– Механический
- Пневматический (мембранный, поршневой, лопастный)
- Электропневматический
- Пневмомеханический
- Электромеханический
- Пневмогидравлический
- Гидравлический
8. По исполнению вида исполнительного устройства
- НО - нормально открытые
- НЗ - нормально закрытые
- произвольного положения
9. По характеристике преобразования (сигнал - положение ИМ)
- Линейные
- Экспоненциальные
- Логарифмические
10. По виду управляющего сигнала
- Аналоговые
- Дискретные 2-х позиционные (статические и динамические)
- Дискретные 3-х позиционные (статические и динамические)
11. По оснащению дополнительным оборудованием
- МПУ (HART, интерфейс), команда (управление, конфигурация) - состояние (оборудования)
- Позиционер (пропорциональный ИМ)
- Пилотный механизм
- Ручной дублер
- Указатель положения регулирующего органа индуктивный, реостатный, токовый
- Датчики крайних положений, блоки концевых выключателей
Основные элементы электрических ИМ
К основным элементам электрических ИМ относятся:
- электродвигатель (асинхронные одно- и трехфазные с короткозамкнутым ротором типа ДАУ, АОЛ, 4А, синхронные с электромагнитной редукцией типа
ДСР),

125
- редуктор, понижающий число оборотов,
- выходное устройство для механического сочленения с регулирующим органом,
- ручной привод (ручной дублер) на случай выхода из строя системы автоматики или для наладки,
- устройства, самоторможения при отключении электродвигателя,
- при перегрузках на валу двигатель отключается механическим устройством ограничения предельного момента, которое воздействует на один из моментных выключателей (в зависимости от направления движения вала),
- устройство обратной связи в системах автоматического управления,
- устройства для дистанционного указания положения вала ИМ и сигнализации положения механизма.
Эксплуатационные характеристики ИМ:
- Диапазон рабочих температур
- Рабочее давление
- Рабочая температура
- Рабочая среда - агрессивная или неагрессивная; газообразная, жидкая (газ, пар, воздух, кислород, жидкость и т.п.)
- Тип привода
- Диаметр условного прохода Ду
- Напряжение питания (однофазное, трехфазное)
- Номинальный крутящий момент на выходном валу, Нм
- Номинальное время полного хода выходного вала, сек
- Номинальный полный ход выходного вала, об.
-
Взрывозащищенное исполнение имеет уровень взрывозащиты
«взрывобезопасный» с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» и «взрывонепроницаемая оболочка».
Позиционеры
Позиционер представляет собой усилитель с обратной связью по положению выходного звена исполнительного устройства.
Позиционеры (позиционные реле) предназначены для:
- повышения чувствительности,
- повышения быстродействия,
- увеличения перестановочного усилия,
- уменьшения гистерезиса пневматического ИМ.
Позиционеры применяют:
- при работе клапанов в условиях вязких сред,

126
- в условиях высоких давлений регулируемой среды,
- в случае установки клапанов в не рекомендуемых положениях,
- на клапанах большого диаметра,
- при значительном расстоянии между регулирующим устройством и ИМ,
- в других случаях, когда возможно затирание штока и плунжера.
Управление ИМ
Управление механизмами (пуск, останов, изменение направления движения или реверс) осуществляется контактными и бесконтактными устройствами.
При контактном управлении используют реверсивные электромагнитные пускатели или реле. Бесконтактное управление механизмами МЭО реализуется бесконтактными реверсивными пускателями типа ПБР-2М, а механизмами МЭО-
К - пускателями ПБР-3А.
Типы устройств, рекомендуемых для управления механизмами
Управление механизмами рекомендуется осуществлять контактным электромагнитным пускателем типа ПМЛ или с помощью пускателей бесконтактных реверсивных ПБР или усилителей тиристорных ФЦ.
Наиболее характерна классификация ИМ по виду потребляемой энергии
(табл. 1.3) на гидравлические, пневматические и электродвигательные или электромагнитные.
Гидравлические ИМ. Они состоят из управляющего и исполнительного элементов. Обычный вариант первого элемента – золотник, второго – гидроцилиндр. Последний, в свою очередь, реализует поступательное (а) или вращательное (б) движение выходного вала (табл. 1.3). В гидравлических ИМ входная величина – перемещение управляющего устройства или давление жидкости на поршень р, а выходная – перемещение (поворот) выходного вала S.
Постоянная времени реального гидравлического ИМ при больших скоростях перемещения поршня сильно возрастает, что объясняется резким увеличением сил вязкого трения поршня, но все-таки с достаточной точностью его характеристики совпадают с характеристиками интегрирующего звена, постоянная времени которого прямо пропорциональна площади поршня и обратно пропорциональна



p
p
, где р
1
и р
2
– давление нагнетания и слива рабочей жидкости.
Гидравлические ИМ обладают высокой точностью и выходной мощностью.
Пневматические ИМ. По устройству аналогичны гидравлическим. Они получили широкое распространение благодаря высокой надежности, простоте конструкции и возможности получения достаточно больших усилий.

127
Исполнительные механизмы
Таблица 1.3
Схема
Наименование
Вход
Выход Выходна я мощность
, Вт
Поршневые двигатели с поступательным
(а) и вращательным
(б) движением поршня
Давление
0,1...10 МПа
Механ ическо е переме щение
10
-2 5

10 4
Пневматический мембранный двигатель
Давление
0,1...0,5 МПа
То же
До 200
Электродвига- тельный исполнительный механизм
Напряжени е
Механ ическо е вращен ие
До 4

10 4
Электромагнит- соленоид
То же
Механ ическо е переме щение
До
1,4

10 3
Крутизна статической характеристики пневматического ИМ находится в прямой зависимости от площади мембраны и в обратной – от коэффициента жесткости пружины (несколько возрастает по мере ее сжатия). Соответственно, при малых изменениях выходного параметра S динамику механизма можно представить характеристиками безынерционного звена, причем коэффициент передачи которого несколько убывает с увеличением S.
Общие недостатки пневматических и гидравлических ИМ – сложность операций по их наладке и ремонте, необходимость специальных компрессорных
(насосных) установок для их питания.