Специальные исполнительные устройства. Промышленная трубопроводная арматура. Выбор исполнительных устройств

17 Специальные исполнительные устройства

Исполнительные устройства — это последние звенья в системах регулирования.

К ним относятся: дозаторы, мерники, устройства для сбрасывания среды, поворота, контактные устройства и т.д.

Эти исполнительные устройства чаще всего являются частями технологического оборудования и, поэтому рассматриваются при изучении устройства и принципа действия технологического оборудования.

В автоматике изучаются те исполнительные устройства, которые работают как дросселирующие устройства, то есть меняющие площадь проходного сечения в трубопроводе. Такие устройства получили название специальных исполнительных устройств (СИУ).

Все СИУ состоят из двух частей — регулирующего органа и исполнительного механизма, которые могут выпускаться промышленностью по отдельности и вместе в виде одной общей конструкции.

17.1 Исполнительные механизмы

Исполнительные механизмы часто называют одним словом — привод (приводит в движение регулирующий орган).

Исполнительные механизмы (ИМ) можно классифицировать по основным следующим классификациям: по виду сигнала поступающего от регулятора, по конструкции, по виду движения.

По виду сигнала поступающего от регулятора подразделяются на:

Электрические. В схемах управления электрическими исполнительными механизмами используются малоточные сигналы (0-5мА; 0-4мА; 0-100мА), поступающие от регулятора, поэтому эти сигналы усиливаются или преобразуются в электрические сигналы промышленного вида (220В; 2-3А).

Пневматические. Для их работы используют давление сжатого воздуха, работают они в основном в диапазоне от 0,2 до 1 кгс/см². Очень редко, но бывает для получения усилия большей мощности или перемещения регулирующего органа на большое расстояние, сигнал усиливают (преобразуют) до давления 2-4 кгс/см².

Гидравлические. Они работают в диапазоне давлений от 4 до 64 кгс/см² , обычно используется давление минерального масла или воды. Гидравлические регуляторы и исполнительные механизмы находятся или рядом или друг на друге.

По конструкции

Электрические исполнительные механизмы бывают электромагнитные и электродвигательные.

Электромагнитные (соленоидные) по конструкции представляют собой устройства в виде катушки с сердечником. Сердечник конструктивно связан с регулирующим органом, движение которого прямоходное.

Электродвигательные по конструкции представляют собой электрические двигатели, выходным сигналом является поворот или вращение вала ротора.

К основным элементам электрических исполнительных механизмов относятся: электродвигатель, редуктор, понижающий число оборотов, выходное устройство для механического сочленения с регулирующим органом, ручной привод (ручной дублер) на случай выхода из строя системы автоматики и для наладки, устройства, обеспечивающие останов механизма в крайних положениях (концевые выключатели), устройства самоторможения при отключении электродвигателя, устройства обратной связи в системах автоматического управления, устройства для дистанционного указания и сигнализации положения механизма (степени открытия клапана).

Пневматические исполнительные механизмы по виду конструкции основного чувствительного элемента бывают — мембранные, сильфонные, поршневые (рисунок 17.1). Пневматические исполнительные механизмы подразделяются также на пружинные и беспружинные.

В пружинных механизмах давление в рабочей полости создает перестановочное усилие в одном направлении, обратный ход обеспечивается за счет силы упругости пружины. В них при аварийном прекращении подачи энергии пружина устанавливает затвор в одно из крайних положений.

В беспружинных конструкциях давление на чувствительном элементе обеспечивает перестановочное усилие в обоих направлениях.

Гидравлические исполнительные механизмы в химической промышленности используются в основном поршневые.

По виду движения исполнительные механизмы бывают: прямоходные, поворотные, многооборотные.

Так, например, электромагнитные являются прямоходными, электродвигательные по виду движения — поворотные и многооборотные.

В однооборотных электрических исполнительных механизмах с электродвигателями постоянного тока угол поворота выходного вала 120 — 270⁰, то есть в пределах 0,25 или 0,63 оборота. Их используют для работы с регулирующими органами типа — заслонок, упоров, кранов, шиберов.

Многооборотные устройства используют для привода запорных вентилей, дросселей, задвижек, вентилей, требующих плотной затяжки, шнеков, лопастных, скребковых питателей. У постоянно вращающихся исполнительных механизмов крутящий момент от вала электродвигателя передается к регулирующему органу через редукторы, электромагнитные муфты и другие преобразователи.

Исполнительные механизмы с двухфазными двигателями переменного тока применяются в однооборотных исполнительных механизмах. Управление механизмами (пуск, останов, изменение направления движения) осуществляется контактными и бесконтактными устройствами. При контактном управлении используют реверсивные электромагнитные пускатели и реле.