Назначение исполнительного устройства (ИУ), исполнительного механизма (ИМ), Устройство, принцип действия, область применения, выбор ИМ

Тема 3.2 Исполнительные устройства

1 Назначение исполнительного устройства (ИУ), исполнительного механизма (ИМ), Устройство, принцип действия, область применения, выбор ИМ

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

Назначение исполнительного устройства (ИУ), исполнительного механизма (ИМ), Устройство, принцип действия, область применения, выбор ИМ

Любое исполнительное устройство состоит из двух основных частей: регулирующего органа (РО), осуществляющего непосредственное воздействие на поток, а также исполнительного механизма (ИМ), воспринимающего сигнал автоматического регулятора и преобразующего этот сигнал в какой-либо вид энергии, перемещающий регулирующий орган.

Тип регулирующего органа выбирается исходя из типа производственного процесса, типа регулируемой среды и необходимой производительности. При выборе исполнительного механизма руководствуются типом регулирующего органа, а также условиями работы и требуемой мощностью.

Большинство исполнительных устройств, применяемых в нефтеперерабатывающей промышленности, представляют собой клапаны, оснащенные тем или иным исполнительным механизмом.

Исполнительные устройства могут быть регулирующими, запорно-регулирующими и запорными. Последние из них (например, отсечные клапаны) предназначены для надежного перекрытия технологических трубопроводов в аварийных ситуациях. Они снабжены более мощным приводом и РО специальной конструкции. Устанавливают их последовательно с регулирующими и исполнительными устройствами и при нормальном ходе процесса они полностью открыты.

Исполнительный механизм преобразует выходной сигнал регуля­тора в перемещение регулирующего органа. По виду используемой энергии исполнительные механизмы делятся на пневматические, гидравлические и электрические. В инженерных системах наи­большее применение получили пневматические и электрические исполнительные механизмы.

Пневматические исполнительные механизмы (рис. 1) преобразуют входное давление р в прогиб мембраны 1 и перемещение l связан­ного с ней штока 6. Мембрана (обычно рези­нотканевая) герметично заделана по краю между верхней 3 и нижней 4 крышками. Цент­ральная часть мембраны опирается на жесткий центр 2. Благодаря противодействию пружи­ны 5 статическая характеристика исполнитель­ного механизма, т. е. зависимость перемеще­ния l от давления р, линейна.

Рисунок 1 – Мембранный исполнительный механизм

Обычно пневматические исполнительные механизмы применяют для управления регулирующими клапанами и их выпускают как одно устройство — пневматический регулирующий клапан. Имеются два вида пневматических регулирующих клапанов: «нормально от­крытые» (НО) и «нормально закрытые» (НЗ). У первых (рис. 2, а) при отсутствии давления воздуха над мембраной 7 шток 3 под действием пружины 2 переходит в крайнее верхнее положение и плунжер 4 при этом полностью открывает клапан. С повыше­нием давления воздуха проходное сечение такого клапана умень­шается. У вторых (рис. 2, б) при отсутствии давления воздуха проходное сечение полностью перекрыто и клапан открывается лишь при появлении давления над мембраной.

Рисунок 2 – Пневматический регулирующий клапан

Электрические исполнительные механизмы должны обеспечивать перемещение регулирующего органа по командам, поступающим от электрического регулятора при автоматическом управлении или от оператора при ручном дистанционном управлении. При поступ­лении команды исполнительный механизм перемещается с посто­янной скоростью. Однако благодаря импульсному режиму работы средняя скорость выходного вала исполнительного механизма оказывается переменной. Различные типы исполнительных меха­низмов отличаются величиной крутящего момента на выходном валу и скоростью его поворота при включенном электродвигателе.

В состав электрического исполнительного механизма (рис. 3) обычно входят следующие основные элементы: реверсивный элект­родвигатель, ручной привод, концевые и путевые выключатели, тормозное устройство и датчик положения выходного вала. Элект­родвигатель 1 с редуктором 2 служат для преобразования электри­ческой энергии в механическую, достаточную для перемещения регулирующего органа. Маховик 3 необходим для перемещения выходного вала 4 исполнительного механизма вручную при вы­ходе из строя тиристорного пускателя или электродвигателя.

В исполнительном механизме имеются вспомогательные устрой­ства, обеспечивающие преобразование угла поворота выходного вала 4 в электрические сигналы различного назначения. Диффе­ренциально-трансформаторный преобразователь 5 служит для введения в регулятор сигнала обратной связи, пропорционального углу поворота выходного вала исполнительного механизма или, что то же самое, степени открытия регулирующего органа.

Выходной сигнал реостатного преобразователя 6 использу­ется для работы дистанционного указателя положения исполни­тельного механизма, устанавливаемого на щите оператора рядом с кнопками ручного дистанционного управления. Концевые выключатели 7 выполняют защитные функции. Они отключают тиристорный пускатель при достижении регулирующим органом крайних положений. Путевые выключатели 7 служат для ограни­чения диапазона перемещения регулирующего органа. В автома­тическом режиме работы они отключают пускатель при выходе за пределы установленного диапазона.

Тормозное устройство в исполнительных механизмах необхо­димо для уменьшения выбега выходного вала после прекращения действия управляющих импульсов. Обычно тормозное устройство снабжается электромагнитным приводом, который работает сле­дующим образом: при появлении силового напряжения на элект­родвигателе появляется ток и в обмотке электромагнита. Якорь втягивается и отводит тормозную колодку от вала электродвига­теля. При исчезновении силового напряжения электромагнит обесточивается и вал электродвигателя тормозится колодкой, которая прижимается к нему пружиной.

Рисунок 3 – Электрический исполнительный механизм