Виконавчі пристрої складаються з виконавчого ме-ханізм і регулюючого органу. Виконавчий механізм здійснює переміщення регулюючого органу в відпо-вії з сигналами, які надходять від регулятора або керую-ного пристрою. Залежно від виду використовуваної енергії розрізняють електричні, пневматичні, гідравлічні і комбіновані (електрогідравлічні, електропневматичн-ські) виконавчі механізми.
1. ЕЛЕКТРИЧНІ Виконавчі МЕХАНІЗМИ
Вони працюють в комплекті з електричними регуляторами і підрозділяються на електродвигунні і електромагнітні (соленоїдні).
Електродвигунні виконавчі меха-нізми. Вони діляться на багатооборотні і однооборотние і со-стоять з електродвигуна, понижуючого механічного редук-тора, вузлів блокування і дистанційної передачі сигналу по-розкладання регулюючого органу.
Схема дистанційного керування виконавчим механиз-мом включає кнопки дистанційного керування КО і КЗ. якими відключаються і включаються обмотки котушок МП1 і МП2 реверсивного магнітного пускача.
Для блокування кнопок і електродвигуна служать контак-ти МП1-1 і МП2-1. Відключення електродвигуна в крайніх положеннях «Відкрито» і «Зачинено» здійснюється кільцевими вимикачами з кон-тактами КВ1 і КВ2. Кноп-ка КС призначена для зупинки регулюючого органу в проміжному положенні в разі помилково-го спрацьовування електро-двигуна. Сигналізація крайніх положень регулюються-ючий органу здійснюва-ляется лампами Л1 і Л2. При русі регулюю-ного органу обидві лампочки горять.
Для захисту електродвиг-гатель від перевантажень в проміжному і закритому положеннях регулюючого органу на виконавчому механізмі устанав-ливают муфту крутного моменту з відключає контактом КМ. Контакти МП 1-2 і МП 2-2 служать для включення електро-двигуна виконавчого механізму.
1.1 Схема дистанційного керування виконавчим механізмом
Вимикачем В схема підключається до мережі трифазного струму. При натисканні кнопки КО електричний струм проходить через котушку магнітного пускача МП1. яка, втягуючи якір, замикає контакти МП1-3 і розмикає контакти блокування МП1-1. електродвиг-гатель ЕД відкриває регулюючий орган (клапан).
При повністю відкритому клапані спрацьовує кінцевий вимикач і розмикає контакт КВ1. відключаючи МП1 і лам-нирку Л. електродвигун ЕД зупиняється. При натисканні кнопки КЗ електричний струм проходить через котушку МП2. ко-торая втягує якір і замикає контакти МП2 і розмикає контакти блокування МП2-1. Електродвигун ЕД закриває клапан. У разі перевантаження електричний ланцюг харчування ка-тушки МП2 розмикається відключає контактом КМ. а при повністю закритому клапані котушку МП2 відключає кінці-вої вимикач контактами КВ2. лампочка Л2 гасне.
Однооборотние виконавчі механізми, що мають кут повороту від 15 до 360 °, випускаються з контактним або бескон-тактним управлінням. Контактна управління здійснюється за допомогою релейних схем і обмежує тривалість роботи виконавчого механізму. Безконтактне управління забезпе-безпечує роботу виконавчого механізму в будь-якому режимі, незалежно від тривалості і частоти включення.
2. Електромагнітні виконавчі механізми.
Вони працюють в схемах двохпозиційного регулирова-ня і дистанційного керування, широко використовуються при автоматизації холодильних установок в якості електромагнітних-нітних вентилів прямої дії з діаметром умовного проходу не більше 10 мм і непрямої дії з діаметром умовного проходу 25-65 мм. Вони складаються з електромагніта (соленоїда) з поворотною пружиною, якір якого управляє від-покриттям і закриттям регулюючого органу.
Тягове зусилля, що розвивається електромагнітом соленоїда, оп-чати зі зміни енергії магнітної системи під час руху якоря.
Для збільшення тя-кового зусилля необхідно збільшити перетин муздрамтеатру або число витків в обмотці електромагніту.
Електромагнітний виконавчий механізм з регулюю-щим органом називають електромагнітним вентилем. За конст-рукції електромагнітні вентилі бувають прямого і непрямого дії. В електромагнітному вентилі прямої дії (рис. 1.2, а) при подачі напруги Un харчування в обмотку елек-тромагніта якір втягується, відкриваючи клапан. Нормальна робота при відкритті клапана забезпечується.
В електромагнітному вентилі непрямої дії (рис. 1.2, б) електромагнітом відкривається допоміжний клапан.
1.1 Схеми електромагнітних вентилів:
а - прямої дії; б - непрямої дії;
2 - електромагнітна Катуша-ка;
4 - основний клапан;
5 - допоміжний клапан;
6-канал підведення середовища до допоміжного клапану;
7 - сідло клапана;
8 - каліброване отвір;
При відсутності напруги якір під дією влас-ного ваги опущений вниз і закриває допоміжний клапан. Основний клапан закритий під дією пружини. При цьому тиск над мембраною дорівнює вхідному, що забезпечує-ся каліброваним отвором в основному клапані. При подачі напруги якір втягується в котушку, відкриваючи допо-вальний клапан, і надмембранний порожнину через нього з'єднати-ється з виходом.
Під дією сили при відкритому допоміжному клапані основний клапан відкривається. При знятті напруги Un ос-новних клапан закривається.
3. ПНЕВМАТІЧЕСКІЕІГІДРАВЛІЧЕСКІЕ Виконавчі механізми.
Вони підрозділяються на поршневі і мембранні. -
3.1 Пневматичні (гідравлічні) виконавчі механізми:
а - поршневий: 1 - циліндр; 2 - поршень; 3 - кільця ущільнювачів; 4 - шток; 5 - поворотна пружіна- 6 - кришки; 7 - ущільнення; 8 - шпильки; 9 - порожнина;
б - мем-лайливий: 7-фланці; 2 -мембрана; 3 - поворотна пружина; 4 - шток; 5 - втулка з натяжна гайкою.
Поршневі на відміну від мембранних застосовуються при великих пе-переміщених регулюючого органу.
Поршневий виконавчий механізм. Він складається з циліндра, поршня з кільцями ущільнювачів і штоком, поворотної пружини і кришок з ущільненнями, стягніть-тими шпильками (рис. 3.1, а). Виконавчий механізм, який не має зворотної пружини, де повернення поршня у вихідне положення здійснюється подачею середовища в протилежну порожнину називається двоходовому.
Мембранний виконавчий механізм. Він складається з фланців, мембрани, поворотної пружини, штока і натяжна гайки з втулкою (рис. 3.1, 6). При подачі тиску в надмембранний порожнину мембрана прогинається, переміщуючи шток вниз, повернення штока в початкове положення здійснює-ся під дією пружини.
Виконавчі механізми постійно удосконалюються на основі використання нових високоміцних матеріалів, сучас-менной технології виготовлення окремих елементів, в резуль-таті зменшуються їх маса, габарити і підвищується надійність-ність.
Регулюючі органи виконавчих пристроїв. Регулюються-ючий орган призначений для зміни витрати середовища, енер-гии або будь-яких інших параметрів, що забезпечують заданий-ний режим роботи об'єкта.
Найбільш широко в технологиче-ських процесах використовують дросельні регулюючі органи, які керують витратою середовища шляхом зміни діаметра прохідного перетину. До них відносяться регулюючі клапани, заслінки і шибери.
Умовна пропускна здатність рідини в кубічних метрах на годину при максимальному (умовному) хо-де затвора, який визначається типом регулюючого органу і діаметром приєднувальних патрубків (умовний про-хід). Залежність пропускної здатності регулюючого ор-гана від переміщення затвора при постійному перепаді тиску-ний називається пропускною характеристикою. У про-процесі роботи перепад тиску на клапані змінюється.
Регулюючі клапани. Вони призначені для ре-вання витрати рідких харчових продуктів, води, пара, газу. Регулюючі клапани випускаються серійно. Залежно від діаметра умовного проходу і пе-репада тиску на клапані використовують одно- або двухседель-ні клапани.
Односідельні клапани вимагають більш потужний виконавчий механізм, так як на шток впливає сила тиску середовища.
У двосідельними клапанами сила, що розвивається ис-виконавчими механізмом, витрачається тільки на переміщень-ня регулюючого органу, незалежно від тиску і швидкості протікання регульованою середовища. Однак вони менш герметичні, ніж односідельні.
Основною вимогою до регулюючого клапана є відповідність його пропускної характеристики розрахунковому зна-ня витрат регульованої середовища. Правильно підібраним вва-шається такою клапан, при відкритті якого на 40-60% забезпе-чується передбачений проектом номінальний витрата сере-ди. При відкритті клапана від 15 до 85% він повинен забезпечити витрата середовища у всьому діапазоні від мінімального до максималь-ного значення. Якщо вибрати клапан з максимальною пропуск-ної здатністю значно більше номінальної витрати середовища, то навіть невелике переміщення клапана призведе до різких змін витрати, що не відповідає величині уп-равлять сигналу. Наприклад, згідно керуючому сиг-налу регулятора виконавчий механізм переміщає регулюючий клапан. При цьому через пра-вильно підібраний клапан витрата середовища відпо-венно зміниться. При неправильно вибраному клапані це ус-умова дотримано не буде. У цьому випадку навіть при високій точності роботи регулятора неможливо забезпечити стійкий режим управління, що не дозволить впливати на процес за допомогою збільшення витрати середовища як в автомати-зації, так і ручному режимі управління.
Регулюючий орган характеризується коефіцієнтом пере-дачі, який залежить від положення клапана (витрати середовища).
Система регулювання працює стійко. Оскільки на коефіцієнт передачі апарату впливати складно, т. К. Його величина визначається нерегульованими параметрами (завантаження апарату і т. Д.). Щоб при різних витратах середовища коефі-цієнт передачі регулюючого органу також був постійним.
Регулюючі органи мають лінійні або рівнопропорційна пропускні характеристики. З цього можна зробити висновок, що при зменшенні тиску-ня середовища в трубопроводі коефіцієнт передачі регулюючого го органу істотно змінюється і практично залишається постійним при рівнопропорційна пропускної характеристиці. Таким чином, якщо в системі автоматичного регулювання основними є зовнішні обурення (зміна за-Грузьке апарату та ін.), То необхідно використовувати регулюючий орган з лінійної пропускної характеристикою, якщо ж основні обурення надходять по каналу регулювання, то слід застосовувати регулюючий орган з рівнопропорційна про-випускним характеристикою. Витратні і пропускні характери-стики регулюючих органів наводяться в їх паспортних дан-них, а також у спеціальній літературі.
Регулювання витрат повітря і газів при невеликих статичних тисках, наприклад, в системах вентиляції і кон-диціонування повітря здійснюють за допомогою шиберів або заслінок.
При підборі шиберів крім пропускної характеристики оп-чати силу, під дією якої відбувається його переме-щення.
Регулюючий вплив, що виробляється системою авто-тичних управління, має передаватися на регулюю-щий орган з мінімальним спотворенням, тому вихідний елемент виконавчого механізму і вхідний елемент регулюю-ного органу повинні бути з'єднані відповідним чином. Способи їх зчленування залежать від конструкцій виконавчо-го механізму і регулюючого органу, а також умов їх роботи. Зчленування буває безпосереднім, жорстким або тро-совим. Безпосереднє зчленування штока виконавчого ме-ханізм зі штоком регулюючого органу широко застосовується у всіх виконавчих пристроях. Жорстке з'єднання осу-ється за допомогою важелів; воно дозволяє змінювати масштаб переміщення регулюючого органу щодо ходу вико-нительного механізму.
Тросове з'єднання використовується при великих відстанях між виконавчим механізмом і регулюючим органом.
Міністерство освіти і науки Російської Федерації
«Північно-Кавказький державний технічний університет»
З дисципліни: Управління технічними системами.
Тема: Виконавчі механізми.
Виконав: студент 4-го курсу гр.МАП-051
Перевірив: Ларіонов Ю. А.