Расчёт и выбор электрических исполнительных механизмов эим Данные для расчёта

Давление воды перед РО, р1, мПа	5,98
Присоединительный (условный) диаметр РО, Ду, мм	22
Диаметр седла, dс, мм	19
Диаметр штока, dш, мм	22
Плечо силы на штоке, b, мм	46
Длина рычага РО, r1, мм	440
Время запаздывания, , с	37
Необходимая характеристика сочленения	Линейная
Отношение пускового крутящего момента ЭИМ к номинальному, К	1,7

1. Определим максимальную силу давления среды на затвор и шток. Так как диаметр штока больше чем диаметр седла, то наибольшая сила давления среды на шток будет в положении «открыто», когда перепад давления будет минимален.

2. Определим силу трения штока в сальнике

3. Так как односедельный РО может быть запорным, то оценим силу, необходимую для создания уплотнительного контакта в жёсткой запорной паре «седло-плунжер»

4. Определим максимальное перестановочное усилие на штоке

5. Принимаем коэффициент запаса n=3, определяем необходимый момент на рычаге.

6. Определим необходимый крутящий момент на выходном органе ЭИМ

7. Определим номинальное время полного хода ЭИМ

8. Из кинематических схем сочленения следует, что в данном случае расчётом определяется только длина рычагов РО r. Выбранный ЭИМ имеет длину рычага R=250 мм.

Определим синус половины угла поворота рычага r из положения

«закрыто » в положение «открыто»

9. Определим длину рычага, обеспечивающую ход штока h_ш=22 мм

Для реализации полученного сочленения необходимо удлинение имеющегося на РО рычага длиной 500 мм до длины 731,8 мм. Такое удлинение сделает сочленение очень громозким и затруднит обеспечение жёсткости рычага. Поэтому целесообразно рассмотреть возможность применения ЭИМ прямоходного типа.

10. Определим необходимое усилие на конце рычага r₁ = 440 мм

11. Определим необходимое усилие на штоке ЭИМ

12. Примем ближайшее по ГОСТ 7192-80 номинальное усилие ЭИМ

Р_н=2500 Н.

13. Определим полный ход Н конца рычага РО при его длине r₁ = 500мм

Примем наиболее близкое к Н значение номинального хода выходного штока ЭИМ по ГОСТ, равное Н_Н=160 мм

14. Определим необходимую длину рычага РО r при сочленении его с прямоходным ЭИМ, имеющим номинальное усилие 2500Н и номинальный ход штока 160мм.

, что меньше r₁=440

15. Определим необходимое усилие на рычаге РО длинной r₁=334 мм.

16. Определим необходимое усилие на штоке ЭИМ

Н, что приемлемо так как не много больше Р_н=2500Н

Окончательно примем прямоходный ЭИМ по ГОСТ 7192-80, типа МЭП, имеющий номинальное усилие на выходном штоке 2500Н, ход штока 160 мм, время полного хода 63с. При этом длину рычага РО округлим до 330 мм. Характеристика сочленения – линейная.

Выбор регулятора

Основы выбора закона регулирования

Для выбора регулятора необходимо знать:

1. параметры объекта К_об , Т и τ, определяемые по кри­вой разгона;

2. максимальное допустимое динамическое отклонение Х₁=0,7(единиц регулируемой величины);

3. допустимое или желаемое перерегулировапие (выбрать один из типовых переходных процессов);

4. допустимое остаточное отклонение ρ=0,7 (единиц регули­руемой величины);

5. допустимое время регулирования t_р=450 с ;

6. максимально возможные значения возмущения μ(У_в)=20 ,% хода РО.

Допустимые значения параметров определяются техноло­гическим процессом.

Тип регулятора (непрерывный, релейный, импульсный) можно ориентировочно выбрать по величине отношения τ/Т:

τ/Т Регулятор;

<0,2 Релейный;

< 1,0 Непрерывный;

>1,0 Импульсный или непрерывный.

Для регуляторов непрерывного действия необходимо вы­брать закон регулирования, используя следующую методику. Рассчитывают динамический коэффициент регулирова­ния

R_д=Х₁/К_об μ%=0,7/0,38*20=0,09

для астатических объектов

R_д=Х₁Т/τ μ%

По графикам рис. 5.1 и по таблице выбирают простейший регулятор, обеспечивающий нужное значение R_д (И-регулятор на астатических объектах не применяют, так как такие системы всегда неустойчивы). П-регулятор

R_д=0,6

Рис. 5.1. Динамические коэффициенты регулирования на статических объектах: а — апериодический процесс; б — процесс с 20%-ным перерегулированием; в — про­цесс с

min ∫ х²dt;

1 — И-регулятор; 2 — П-регулятор; 3 — ПИ-регулягор; 4 — ПИД-рсгулятор

Затем проверяют по графикам рис. 5.2 для статических объектов и по табл. 5.1 для астатических объектов, обеспечит ли выбранный регулятор заданное время регулирования t_p если не обеспечивает, то выбирают более сложный регуля­тор. Статическую ошибку определяют по рис. 5.8а и, если она больше допустимой, то вместо П-регулятора выбирают ПИ-регулятор.

Можно не определять заранее желательный тип переход­ного процесса, а задаваться только допустимыми значениями X₁, p, t_р . Тогда по графикам рис. 5.1, выбирают такой пере­ходный процесс, который возможен при установке наиболее простого регулятора.

	Апериодический процесс		Колебательный процесс с 20%
Регулятор	регулирования		перерегулированием
	Rд	Tр/ τ	Rд	Tр/ τ
П	2,9	6	1,4	8
ПИ	1,4	14	1,3	16
ПИД	1,3	9	1,1	12

Рис.5.2 .Зависимость t_р/τ от динамических свойств объекта τ/Т и типовых процессом регулирования;1—И-регулятор;2—П-регулятор;3—ПИ-регулятор;4—ПИД-регулятор;апериодический процесс;процесс20%-ным перерегу­лированием; процесс с min ∫х²dt

T_р/ τ=10

После выбора закона регулирования подбирают конст­рукцию регулятора. Данные по наиболее часто применяемым регуляторам приведены в табл. 6.1. Более полные сведения можно получить в справочниках [7; 8; 14].

Тип регулятора РБА (аналоговый) , 0-5мА , К_р=0,3-50 , Т_и=5-500 с , Т_д=0-100 с