Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение пневматическим средствам автоматизации.

2. Какими достоинствами обладают ПСА?

3. Какими недостатками обладают ПСА?

4. Поясните направления развития ПСА.

5. Охарактеризуйте элементы и устройства ПСА.

6. Нарисуйте элемент «сопло – заслонка» и поясните принцип работы.

7. Объясните принцип работы двухвходового усилителя давления.

8. Как работает пневмоэлектрический преобразователь?

9. Объясните назначение составных частей ПИ-регулятора типа ПР3.31.

10. Дайте характеристику пневматическим вторичным приборам.

Должен знать: достоинства и недостатки пневматических средств автоматизации (ПСА), принцип работы элемента «сопло – заслонка», двухвходового усилителя давления и пневмоэлектрического преобразователя, элементы разных систем ПСА.

Должен уметь: различать разные системы ПСА, преимущества и недостатки, составлять схемы автоматизации с использованием ПСА.

Раздел 4. Исполнительные механизмы (им) и регулирующие органы (ро)

Тема 10. Исполнительные устройства

Литература: [6, 12], [14], п.п. 6.1-6.5

Исполнительные устройства. Устройство, преобразующее управляющий сигнал регулятора или контроллера в перемещение регулирующего органа (РО), называют исполнительным механизмом (ИМ). Такое устройство обычно состоит из исполнительного двигателя, передаточного или преобразующего узла (например, редуктора), а также систем защиты, контроля и сигнализации положения выходного элемента, блокировки и отключения. РО предназначен для непосредственного воздействия на объект управления путем изменения материальных или энергетических потоков, таким образом ИМ является приводом РО. Поэтому ИМ называют еще сервоприводом. Часто совокупность ИМ и РО называют исполнительным устройством (ИУ).

Большинство управляющих воздействий в тепловой энергетике и других отраслях реализуется путем изменения расходов веществ (например, сырья, топлива, теплоносителя и т.д.). Уравнение статики ИУ для расхода F жидкости или газа может быть описано как

F = F(ΔP, ν, ρ, C₁, C₂, …),

где ΔP – перепад давления на РО, ν - вязкость, ρ – плотность, С_i – некоторые параметры, зависящие от конструкции РО, режима истечения потока и т.д.

Отсюда видно, что на расход F можно воздействовать:

• путем изменения ΔP (насосные ИУ);

• путем изменения ν или ρ (реологические ИУ);

• путем изменения коэффициентов С_i (дроссельные РО).

Насосные ИУ делятся на группы:

1. С вращательным движением РО:

• шестеренчатые – зубья шестеренок создают со стенками корпуса множество объемов, посредством которых жидкость из всасывающей линии подается в нагнетательную; обратный ток жидкости существенно меньше, так как при зацеплении шестеренок между собой остаточные объемы невелики;

• шиберные (ротационные) – при вращении ротора шиберы (пластины) центробежными силами прижимаются к корпусу и образуют с ним переменные объемы, увеличивающиеся на всасывающей и уменьшающиеся на нагнетательной линиях;

• винтовые – перекачка производится винтовым шнеком;

• центробежные – изменение расхода происходит за счет изменения входной скорости в полости рабочего колеса (ротора) насоса.

2. С поступательным движением РО:

• поршневые;

• мембранные;

• сильфонные.

Исполнительные устройства реологического типа. Некоторые жидкости и дисперсионные системы могут изменять вязкость под действием электрического поля (например, вазелиновое, трансформаторное, касторовое масла, олефины, алюмосиликаты и др.), т.е. F = F(ν).

ИУ данного типа представляет собой электромагнитный преобразователь, где путем изменения управляющего напряжения осуществляется изменение электромагнитного поля в РО, которое в свою очередь влияет на вязкость ν. При этом расход F на РО изменяется пропорционально вязкости.

Исполнительные механизмы. Наиболее характерна классификация ИМ по виду потребляемой энергии (табл. 10.1) на гидравлические, пневматические и электродвигательные или электромагнитные.

Таблица 10.1