Автоматический регулятор прямого действия Ползунова.
Принцип работы. Замкнутая автоматическая система.
Предназначен для поддержания постоянного уровня воды в паровом котле без участия человека (рис.146).
Чувствительным элементов, измеряющим уровень воды в котле, является поплавок 3 - металлический пустотелый шар, плавающий на поверхности воды. Системой рычагов 1 и 6 поплавок соединяется с клапаном 4, изменяющим подачу воды в котел. С увеличением количества потребляемого машиной пара Gп давление на поверхность воды уменьшается. При меньшем давлении интенсивнее испаряется вода и поэтому уровень её Н уменьшается. Поплавок 3, опускаясь, через систему рычагов и шарниров приоткрывает клапан 4, увеличивая приток воды и тем самым восстанавливая её уровень. С восстановлением уровня воды поплавок, поднимаясь, прикрывает клапан 4 и тем самым автоматически устанавливает расход воды, точно соответствующий новому значению расхода пара.
Конструкцией регулятора предусмотрена возможность изменения заданного значения регулируемого параметра, например, величины уровня, т.е. изменение задания. Для этого достаточно в данном регуляторе изменить длину рычага 1 с помощью винта и гайки 2. С увеличением длины рычага увеличится степень открытия клапана 4 и, следовательно, приток воды в котёл. С увеличением притока воды уровень увеличится.
Вся система регулирования состоит из трёх основных элементов: первичного измерительного преобразователя, регулирующего органа и объекта регулирования.
Регуляторы непрямого действия
В системах автоматического регулирования промышленных предприятий наиболее частое использование получили регуляторы непрямого действия. Для перемещения регулирующих органов там используют внешние источники энергии, для чего устанавливают специальные усилители – так называемые исполнительные механизмы, использующие различную энергию (рис.148.): электрическую, сжатого воздуха или жидкости под давлением.
Рассмотрим их принцип действия.
А)Электрический регулятор. С изменением уровня, которое может произойти, если приток жидкости не равен её стоку (Q1 ≠Q2), электрический регулятор уровня жидкости (рис.148, а), замыкая контакты 1, включает электродвигатель 2. При изменении уровня замыкаются разные контакты в зависимости от направления его изменения, что определяет направление вращения электродвигателя. Далее механическая система 3 превращает вращательное движение якоря двигателя в поступательное движение штока клапана 4. В этом примере в отличие от регулятора прямого действия для перемещение регулирующего органа установлен исполнительный механизм – электродвигатель, использующий внешний источник энергии.
Б)Пневматический регулятор. В примере с пневматическим регулятором (рис. 148, б) регулируется давление газа в сосуде. Сжатый воздух от компрессора поступает в пневматическую ёмкость 7 и вытекает из сопла 9. При повышении давления газа в сосуде 11 манометрическая трубка 8 распрямляется и тем самым уменьшает зазор между соплом 9 и заслонкой 10. Расход воздуха через сопло, а следовательно, и давление в ёмкости 7 зависят от зазора между соплом и заслонкой: при уменьшении зазора давление в ёмкости 7 и над мембраной 6 увеличивается. Под действием увеличенного давления сживается пружина и закрывается регулирующий орган, уменьшая проходное сечение клапана. Приток газа уменьшается, и давление восстанавливается. Роль исполнительного механизма выполняет пневматический усилитель (сопло-заслонка), который использует энергию сжатого воздуха, создаваемую компрессором.
В)Гидравлический регулятор. В гидравлическом регуляторе (рис.148, в) исполнительный механизм состоит из золотникового устройства 12 и гидравлического поршня 14. Масло под давлением подаётся через отверстие 13 между двумя поршнями золотника, имеющими одинаковую площадь. В исходном положении распределительный золотник перекрывает отверстия 15, соединённые с полостями над и под поршнем гидравлического исполнительного механизма. При увеличении уровня воды поплавок перемещает поршни распределительного золотника 12 и открывает проход маслу в полость над поршнем 14 исполнительного механизма. Под давлением масла поршень перемещается вниз и уменьшает приток воды в бак. При этом масло из-под поршня 14 при перемещении поршня через распределительный механизм выдавливается на слив.
Функциональная схема регулятора непрямого действия не зависит от конструктивных особенностей гидравлического, электрического или пневматического исполнения регулятора. Роль усилителей в рассмотренных схемах выполняют контакты 1, сопло 9 и заслонка 10, золотник 12. Регулирующий орган (клапан 4) вместе с каналом регулирования называется объектом регулирования.
Первичный измеритель (поплавок, манометрическая трубка), усилитель, исполнительный механизм (электродвигатель 2, мембрана 6 и поршень 14) и их соединительные линии образуют регулятор, который в зависимости от используемой энергии может быть пневматическим, электрическим или гидравлическим.