Пневматические исполнительные механизмы

Устройство автоматической системы управления или регули­рования, воздействующее на процесс в соответствии с получае­мой командной информацией, называется исполнительным устройством. Оно предназначено для изменения притока или расхода вещества либо энергии и приближения регулируе­мой величины к заданному значению. Исполнительные устройства состоят из пневматиче­ского, электрического или гидравлического исполнительного ме­ханизма и регулирующего органа. В химической промышлен­ности в автоматических системах часто используют пневматиче­ские мембранный и поршневой исполнительные механизмы, а в качестве регулирующих органов – регулирующий клапан и за­слонку.

Наибольшее распространение получил пневматический мембранный исполнительный механизм (рис. III-19, а), выполненный из прорезиненной мембраны, зажатой между двумя крышками так, что в верхней части образуется герметически закрытая полость. Снизу через жесткий центр, связанный со штоком, мембрана опирается на пружину. Сжа­тый воздух от автоматического регулятора направляется в верх­нюю полость над мембраной и перемещает ее вместе со штоком вниз. При этом пружина сжимается и уравновешивает усилие, действующее на мембрану сверху. Перемещение штока переда­ется на регулирующий орган. В отличие от мембранного, в порш­невом пневматическом исполнительном механизме (рис. III. 19,б) сжатый воздух от регулятора подается в цилиндр и перемещает поршень со штоком и регулирующий орган.

Схемы регулирующих органов показаны на рис. III-20. В ре­гулирующем клапане шток исполнительного механизма жестко связан с затвором (рис. 111-20, а). При перемещении последнего относительно седла изменяется проходное сечение и соответст­венно расход вещества, проходящего через регулирующий орган. В заслоночном регулирующем органе (рис. Ш-20, б) шток при­вода через рычаг, соединенный с осью, вращает заслонку, ко­торая изменяет расход вещества.

Исполнительное устройство, состоящее из пневматического мембранного исполнительного механизма и регулирующего ор­гана, называют пневматическим регулирующим клапаном (рис. III-21).

По виду запорпого устройства пары затвор – седло пневмати­ческие регулирующие клапаны делят на односедельные и двухседельные. Первые имеют неуравновешенный затвор, так как на него действует выталкивающая сила среды, и поэто­му применяются в исполнительных устройствах малых размеров при низких давлениях среды. Вторые имеют уравновешенный затвор и используются в исполнительных устройствах больших размеров и при высоких давлениях среды.

Рис. III.19. Схемы мембранного (а) и поршневого (б) исполнительных ме­ханизмов: 1- шток; 2 — пружина; 3 — мембрана; 4 — поршень.

Рис. Ш-20. Схемы регулирующих органов:

о - одкоседельного; б— заслоночного; 1 — корпус; 2 — затвор; 3 — шток; 4 — заслонка.

Рис. Ш-21. Схемы пневматических регулирующих клапанов:

а — нормально открытого (НО): б – нормально закрытого (НЗ); 1 – корпус; 2 – затвор; 3 — шток; 4 — пружина; 5—мембрана.

При расчете АСР пневматический регулирующий клапан представляют апериодическим звеном 1-го порядка.

Динамическая характеристика где Т-время зависит от жесткости, Q-величина потока K-величина усиления, Р - давления воздуха.