Назначение регулирующего органа (РО). Устройство, принцип действия, область применения, выбор РО

Регулирующий орган осуществляет регулирующее воз­действие на объект изменением расхода вещества или энергии, подводимой к нему.

Для изменения расхода жидкостей, газов и паров применяют дроссельные регулирующие органы. Их дей­ствие основано на изменении проходного сечения трубопровода в месте установки регулирующего органа. Проходное сечение дрос­сельного регулирующего органа изменяют, открывая или закрывая его. Расход вещества через такой регулирующий орган зависит от степени его открытия и перепада давлений на нем. Поэтому сле­дует иметь в виду, что даже при одной и той же степени открытия дроссельного регулирующего органа расход через него может изме­няться при изменении перепада давлений.

К дроссельным регулирующим органам относятся односедельные, двухседельные и диафрагмовые клапаны, а также заслонки.

В односедельных и двухседельных регулирующих клапанах (рис. 4) изменение проходного сечения производится перемещением од­ного или двух плунжеров 2 относительно седла 3. Преимущество односедельного клапана перед двухседельным в том, что он обес­печивает при закрытии герметичное перекрытие трубопровода, в то время как у двухседельного невозможно обеспечить герме­тичную посадку в седла одновременно обоих плунжеров. С дру­гой стороны, перепад давлений на клапане создает на плунжере односедельного клапана выталкивающее усилие, достигающее максимальной величины при полностью закрытом клапане. У двухседельного же клапана такие силы приложены к обоим плунжерам, но направлены в разные стороны. Поэтому результи­рующее усилие на штоке такого клапана даже при полном закры­тии гораздо меньше, чем у односедельного, и для перемещения двухседельного клапана требуется исполнительный механизм меньшей мощности, чем для односедельного.

Рисунок 4 – Регулирующие клапаны

а) – односедельный; б) – двухседельный

1 – корпус; 2 – плунжер; 3 - седло

В диафрагмовых клапанах (рис. 5) проходное сечение изменяется в результате перемещения центра диафрагмы 2 относительно перегородки 3 в корпусе клапана 1.

Рисунок 2 – Диафрагмовый клапан

В трубопроводах большого сечения для управления потоками газа и пара обычно применяют поворотную заслонку (рис. 6). Основной элемент заслонки — круглый диск 7, укрепленный на оси 2 и помещенный в корпусе 3. Поворотом диска изменяется площадь проходного сечения между заслонкой и корпусом. Если диск находится в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, то проходное сечение равно нулю. По мере поворота диска площадь проходного сечения увеличивается и достигает максимума, когда положение диска совпадает с осью корпуса.

Рисунок 6 – Поворотная заслонка

Основной характеристикой дроссельного регулирующего органа как элемента АСР является его статическая характеристика — зави­симость расхода вещества через регулирующий орган от степени его открытия.

Для регулирующего органа предпочтительна линейная стати­ческая характеристика, так как только в этом случае не искажа­ется закон регулирования, формируемый регулятором в АСР. Однако, как указывалось выше, расход через дроссельный регу­лирующий орган зависит еще и от перепада давлений, который в технологическом процессе может изменяться с изменением расхода. Поэтому статическая характеристика регулирующего органа, линейная при постоянном перепаде давлений, может ока­заться нелинейной в реальных условиях.

Чтобы избежать этого, применяют клапаны не только с линей­ными, но и с нелинейными характеристиками при постоянном перепаде давлений. Таким образом удается скомпенсировать не­линейность статической характеристики регулирующего органа, обусловленную переменным перепадом давлений.

Для дроссельных регулирующих органов необходимая стати­ческая характеристика наиболее просто может быть получена у регулирующего клапана. В настоящее время промышленность выпускает регулирующие клапаны с линейной, логарифмической и параболической характеристиками, причем клапаны с различ­ными характеристиками отличаются лишь формой плунжера.

Кроме статической характеристики регулирующий клапан характеризует его пропускная способность — расход воды через пол­ностью открытый регулирующий орган при перепаде давлений на нем 1 • 10⁵ Па. Этот расход (в м³/ч) указывается в паспортных данных регулирующего органа вместе с другими его показателями: условным давлением, допустимой температурой и т. п.

Регулирующий орган выбирают по пропускной способности, виду требуемой статической характеристики, а также исходя из условий его эксплуатации: свойств протекающей среды, темпера­туры и давления в трубопроводе.

Для трубопроводов небольшого диаметра (до 25 мм) применяют односедельные регулирующие клапаны, большого диаметра — двухседельные. В тех случаях, когда условия эксплуатации не позволяют применять регулирующие клапаны, используют диафрагмовые клапаны сильноагрессивных жидкостей. Диафрагмы в таких клапанах изготавливают из кислотостойкой резины, фторопласта и других материалов, стойких по отношению к протекающей а внутреннюю поверхность корпуса покрывают фторопластом или эмалью.

Контрольные вопросы

1 Дать определение исполнительному устройству. Какие виды исполнительных устройств различают?

2 Каково назначение исполнительного механизма? Какие их виды различают в зависимости от вида используемой энергии?

3 Объяснить принцип действия пневматического исполнительного механизма

4 Объяснить принцип действия электрического исполнительного механизма

5 Каково назначение регулирующего органа? В чем заключается принцип действия дроссельных регулирующих органов?

6 В чем заключается принцип работы одно- и двухседельных клапанов? В чем их различия?

7 Объяснить устройство и принцип действия диафрагмового клапана

8 Объяснить устройство и принцип действия поворотной заслонки

9 Перечислить основные характеристики дроссельных регулирующих органов

10 Каковы критерии выбора исполнительного механизма? Регулирующего органа?