Приборы для регулирования уровня в емкостях холодильных установок

Ниже на примере отечественных рассматривается принцип действия регуляторов уровня.

Реле уровня ПРУ – 4 (ПРУ – 5)

ПРУ – 4 (полупроводниковое реле уровня) состоит из поплавкового индуктивного датчика и усилителя с выходным реле (рис. 4.9.).

При повышении уровня (от среднего значения) поплавок перемещается, увеличивая индуктивность верхней катушки и уменьшая индуктивность нижней. Катушки 1ИК и 2ИК включены в разные плечи моста переменного тока (дифференциальная схема).

Два других плеча имеют сопротивления R₁, R₃ и переменное сопротивление R₂. Разбаланс моста подается на усилитель Ус и после усиления в трех каскадах, собранных на полупроводниковых триодах вызывает срабатывание выходного реле Р-1, контакт которого включает соленоидный вентиль СВ.

Нижнее положение уровня фиксируется положением датчика при монтаже. Верхнее положение (при котором включается реле) – величиной дифференциала.

Дифференциал (нерегулируемый) находится в пределах 20…50 мм. Температура контролируемой среды (-) 70 …(+) 80°С, давление 1,8 МПа.

Модификация прибора ПРУ – 5 имеет датчик, предназначенный для работы в любых помещениях. Контролируемой средой у обоих приборов может быть аммиак, фреоны, рассол, вода и другие жидкости.

Поплавковые регуляторы уровня ПРУД

Рис.7.2.

Поплавковый регулятор уровня ПРУД (рис. 4.10, а), разработанный во ВНИХИ, состоит из управляющего регулятора ПРВ_. (поплавковый регулирующий вентиль) проходного типа и исполнительного механизма ИМ. В качестве ИМ использована нижняя часть мембранного соленоидного вентиля СВМ (без электромагнита и с заглушенным отверстием 12 для слива жидкости из полости Б).

Давление жидкости над мембраной (в полости А) в установившемся состоянии определяется количеством жидкости, поступающей в полость А (через щелевой фильтр 8, отверстие 7 и срез в направляющей крышки 5) и количеством жидкости, вытекающей из этой полости (через отверстия 4 и 1).

При медленном понижении уровня выталкивающая сила уменьшается, и поплавок опускается, сжимая пружину 2, проходное сечение клапана 1 увеличивается, а давление в трубке 3, а, следовательно, и над мембраной 6 (в полости А) уменьшается. Тогда давление жидкости со стороны входа, действуя на мембрану снизу, преодолевает вес клапана 10 и усилие пружины 9. клапан 10 открывается, увеличивая подачу жидкости в сосуд.

При повышении уровня управляющий поплавок перекрывает отверстие 1, давление над мембраной увеличивается, и когда разность давлений (под мембраной и над мембраной) снизится, клапан 10 под действием собственного веса и пружины 9 начнет закрывать основной проход поступления жидкости в сосуд.

На рис. 4.10, б показан поплавковый регулятор с воздействием на ИМ энергии давления пара в конденсаторе. Управляющим регулятором служит ПРВ непроходного типа. ИМ – поршневого типа с двухседельным разгруженным клапаном, обеспечивающий возможность его применения для больших проходных сечений.

При повышении уровня клапан поплавка прикрывает отверстие 1. Давление над поршнем-клапаном ИМ уменьшается пока расход пара через отверстие 2 не упадет настолько, что станет равным поступлению пара через отверстие 1. Под действием пружины 4 клапан прикроется и займет новое положение, при котором поступление жидкости в сосуд станет равным расходу жидкости и регулируемый уровень примет новое установившееся значение. Таким образом, с увеличением нагрузки установившееся значение уровня будет более низким. Такая характеристика прибора хорошо согласуется с работой испарителя: с увеличением тепловой нагрузки выгоднее поддерживать более низкий уровень жидкости. Максимальная величина диапазона пропорциональности, определяемая ходом поплавка, может быть уменьшена за счет замены пружины 4 пружиной с более мягкой характеристикой. При натяжении пружины винтом 5 несколько снижается уровень начала открытия.

При использовании энергии пара для перемещения клапана ИМ новое давление над поршнем-клапаном устанавливается значительно быстрее, чем при перетекании жидкости. В результате постоянная времени у этого регулятора значительно меньше, что позволяет его использовать как пропорциональный регулятор при сравнительно больших скоростях изменения уровня. Недостаток рассмотренных регуляторов уровня заключается в том, что максимальная величина диапазона пропорциональности у них очень ограничена и не регулируется.

Регулятор уровня типа РУКЦ

Регулятор уровня камерный цилиндрический РУКЦ предназначен для работы в комплекте с пневматическим исполнительным механизмом ИМ (рис. 4.11).

С изменением уровня прибор изменяет давление воздуха, подаваемого к ИМ. Чувствительным элементом регулятора является цилиндрический поплавок тонущего типа (буек). Вес поплавка уравновешивается выталкивающей силой, которая определяется объемом погруженной части, и пружиной 2. При повышении уровня буек перемещается вверх, и заслонка 4 приближается к соплу 5. Давление воздуха р₁ в камере 7 увеличится, так как поступление воздуха в нее со стороны питания через дроссель постоянного сечения 8 не изменилось, а расход воздуха по трубке 3 (пропущенной внутри трубчатой пружины 1) через отверстие «сопло – заслонка» уменьшится.

При возрастании давления р₁ мембрана 9 прогибается вниз и диск ее нажимает на втулку 11, укрепленную на нижней резиновой мембране 10. Втулка 11 отводит клапан 12 вниз, и давление воздуха р₂ в камере 13 возрастет. Давление р₂ по трубке 14 передается на мембрану исполнительного механизма, что вызывает уменьшение поступления жидкости в аппарат А.

Механизм «сопло-заслонка» обеспечивает очень высокую чувствительность прибора, т.е. малый диапазон пропорциональности: небольшое повышение уровня вызывает повышение давления над мембраной ИМ и закрытие клапана. Для увеличения диапазона пропорциональности в приборе предусмотрена обратная связь: давление на выходе (над мембраной ИМ) через дроссель 15 подается внутрь трубчатой пружины 1 и отводит сопло 5 от заслонки 4. Поэтому, чтобы заслонка 4 прикрыла сопло 5, уровень должен подняться почти на всю высоту поплавка. Диапазон пропорциональности при этом имеет свое максимальное значение (определяемое высотой поплавка).

При повороте винта 6 дроссель 15 прикрывается, при этом дроссель 16 открывается, и часть воздуха выпускается из трубки 1. Это уменьшает степень влияния обратной связи, а, следовательно, и уменьшает диапазон пропорциональности.

Вопросы к подразделу 4.5

1). Принципиальная схема и принцип действия реле уровня ПРУ-4.

2). Какой предусматривается дифференциал в реле уровня ПРУ-4?

3). Принципиальная схема и принцип действия регулятора уровня ПРУД.

4). Какой основной недостаток регуляторов уровня непрямого действия?

5). Принципиальная схема и принцип действия регулятора уровня типа РУКЦ и его основное достоинство.