Готовимся к экзамену по автоматизации химических процессов

Регуляторы прерывного действия(позиционные, двух- и трехпозиционные)

 

Регулятор импульсного действиярегулятор, имеющий импульсное звено, которое преобразует изменение регулирующей величины в последовательность импульсов, амплитуда, длительность или частота которых зависит от установленного режима работы этого звена. В зависимости от характера изменения импульсов существуют регуляторы: преобразованием изменения регулируемой величины в последовательность импульсов, амплитуда которых зависит от значения отклонения регулируемой величины;в которых длительность импульсов зависит от изменения регулируемой величины;с преобразованием изменения регулируемой величины в последовательность импульсов с неизменной амплитудой и длительностью, но с переменным знаком, зависящим от изменения знака величины.

Позиционный регулятор – регулятор, у которого воздействие на исполнительный механизм может иметь только определенное число значений, соответствующих числу позиций отклонения регулируемой величины от заданного значения, а его знак зависит от знака отклонения. Наибольшее применение получили двух- и трехпозиционные регуляторы.

Двухпозиционный регулятор – регулятор, который при переходе регулируемой величины через заданное значение переводит регулирующий орган из одного крайнего положения в другое, типа «открыто – закрыто» (рис. 4.19). Иногда двухпозиционный регулятор настраивают так, чтобы проходное отверстие регулирующего органа было частично открыто или закрыто в пределах фиксированных положений (в целях уменьшения возможного перерегулирования при двухпозиционном регулировании допускается частичное приоткрывание байпасного вентиля).

В трехпозиционном регуляторе, кроме крайних положений регулирующего органа (рис. 4.20), существует еще промежуточное положение (нейтральная зона). В многопозиционном регуляторе таких промежуточных положений регулирующего органа несколько.

 

Исполнительные устройства (регулирующие органы и исполнительные механизмы), их классификация и основные характеристики

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 числу дроссельных регулирующих органов относятся одно-седельные, двухседельные и диафрагмовые клапаны, заслонки.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.

Основной характеристикой дроссельного регулирующего органа как элемента АСР является его статическая (расходная) характеристика— зависимость расхода вещества через регулирующий орган (выходной сигнал) от степени его открытия (входной сигнал).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 реальной 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 clip_image043 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.Исполнительный механизм преобразует выходной сигнал регулятора в перемещение регулирующего органа.По виду используемой энергии исполнительные механизмы делятся на пневматические, гидравлические и электрические.

Пневматические исполнительные механизмы. Эти механизмы (рис. 4) преобразуют входное давление clip_image045 в прогиб мембраны 1 и перемещение clip_image047 связанного с ней штока 6. Мембрана (обычно резинотканевая) герметично заделана по краю между верхней 3 и нижней 4крышками. Центральная часть мембраны опирается на жесткий центр 2. Благодаря противодействию пружины 5статическая характеристика исполнительного механизма, т. е. зависимость перемещения clip_image047[1] от давления clip_image045[1],линейна.Обычно пневматические исполнительные механизмы применяют для управления регулирующими клапанами и их выпускают как одно устройство — пневматический регулирующий клапан. Имеется два вида пневматических регулирующих клапанов: «нормально открытые» (НО) и «нормально закрытые» (НЗ). У первых (5, а) при отсутствии давления воздуха над мембраной 1 шток 3 под действием пружины 2переходит в крайнее верхнее положение и плунжер 4при этом полностью открывает клапан. С повышением давления воздуха проходное сечение такого клапана уменьшается. У вторых (рис. 5, б)при отсутствии давления воздуха проходное сечение полностью перекрыто и клапан открывается лишь при появлении давления над мембраной.

Клапаны типа НО применяют в тех случаях, когда при аварийном прекращении подачи воздуха открытый клапан более безопасен по технологическим условиям, чем закрытый. Например, при регулировании температуры реактора, в котором возможно затвердевание вещества, следует использовать клапан НО. При отсутствии сжатого воздуха такой клапан полностью открывается и температура в реакторе не падает ниже допустимого значения. Если же в этом случае установить клапан НЗ, то он закроется, и подача пара прекратится. В ректификационной колонне на линиях подачи сырья и теплоносителя для его подогрева, а также линиях отбора продуктов ставят клапаны НЗ, а на паропроводе куба колонны и линии орошения ее верхней части — клапаны НО. Такой выбор регулирующих клапанов позволяет при отсутствии сжатого воздуха работать в режиме, при котором после возобновления подачи воздуха можно быстрее ввести колонну в рабочее состояние.

Электрические исполнительные механизмы. Эти 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.

Вы здесь: Home Автоматизация Готовимся к экзамену по автоматизации химических процессов