Дроссельные регулирующие органы

А б

Рис. 74. Схемы клапанов с мембранными исполнительными механизмами:

а — нормально открытый (НО); б — нормально закрытый (НЗ); / — шток; 2 — пружина; 3 — мембрана; 4 — затвор; 5 — седло

Исполнительное устройство является «рабочей лошадкой» процессов управления. Одно из главных требований к ИУ — высокая надежность работы. В большинстве современных контуров управления используются датчики и регуляторы без движущихся частей. Единственным элементом контура, содержащим движущиеся части, остается исполнительное устройство. Следовательно, оно наиболее подвержено износу и коррозии и требует повышенного внимания для того, чтобы находиться в рабочем состоянии. К сожалению, исполнительное устройство является также и наиболее затратным элементом контура регулирования. На его долю приходится от 50 % до 75 % капитальных затрат на контур регулирования и до 90 % затрат на ремонт и текущие расходы.

Правильный выбор и расчет исполнительных устройств имеет первостепенное значение, поскольку погрешности в их работе непосредственно влияют на качество управления.

Основными функциональными блоками ИУ являются исполнительный механизм и регулирующий орган.

3.4.1. Регулирующие органы

Регулирующий орган (РО) — техническое средство изменения материального или энергетического потока, влияющего на регулируемую величину в ОУ. Это устройство, непосредственно воздействующее на ОУ для поддержания заданного значения регулируемой величины или изменения ее по заданному закону. Регулирующие органы различаются по непрерывности воздействия на расход рабочей среды, по конструкции, по пропускным характеристикам, по типоразмерам, по материалам, применяемым для их изготовления, области применения.

Для непрерывного регулирования расхода жидкостей и газов в химической промышленности широко применяются дроссельные РО, представляющие собой переменное гидравлическое сопротивление для протекающей рабочей среды. Изменение расхода рабочей среды осуществляется за счет изменения проходного сечения РО.

Распространены также устройства для регулирования расхода рабочей среды изменением располагаемого напора. К этому классу РО можно отнести приводы с регулируемой угловой скоростью вращения, устройства для ее изменения.

Для регулирования расхода сыпучих материалов применяются питатели: ленточные, шнековые, скребковые, дисковые, лопастные и т. д.

К дроссельным РО можно отнести регулирующие клапаны различных конструкций (односедельные, двухседельные, клеточные, шаровые, трехходовые, шланговые, диафрагмовые и др.), поворотные заслонки, шиберы, краны и т. д.

Среди регулирующих клапанов дроссельного типа различают клапаны прямого и обратного действия. У клапанов прямого действия (см. рис. 74, а) затвор при движении вниз уменьшает проходное сечение РО, а у клапана обратного действия (см. рис. 74, б) — увеличивает.

Иногда, в зависимости от характера движения и формы затвора, различные конструкции РО объединяют в конструктивные группы: с плунжерным затвором (односедельные, двухседельные, клеточные, трехходовые); бесплунжерные (шланговые, диафрагмовые), с поворотным затвором (шаровые, поворотные заслонки).

По числу затворов дроссельные устройства делятся на односедельные и двухседельные.

В односедельном РО (рис. 75, а) проходное сечение образовано одним цилиндрическим или профилированным затвором 2, который перемещается вдоль оси неподвижного седла 3. При перемещении затвора изменяется проходное сечение и соответственно расход среды, проходящей через РО. Односедельные РО применяют в ИУ малых размеров при низких давлениях среды. Для регулирования расхода особо агрессивных сред применяют футерованные односедельные РО. Материалом футеровки служат пластические материалы, такие как фторопласт, пентапласт и т. д. Основным недостатком односедельных РО является неразгруженный затвор, поскольку регулируемая рабочая среда действует на плунжер сверху и снизу с разной силой, так как находится под разным давлением. Это приводит к необходимости применять сравнительно мощные исполнительные механизмы.