Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Производство железобетонных изделий

Электрические регуляторы


Электрические регуляторы

Электрические регуляторы непрямого действия. В промышленности строительных материалов широко применяют разные типы электрических, в том числе электронных, регуляторов. Их используют для регулирования самых различных величин — расхода, давления, температуры и т. д. Электрические регуляторы выпускают с любым законом регулирования — позиционные, статические, астатические и изодромные (Из, Ст, Ас, Из) и др. Для измерения параметра объекта регулирования используют, как правило, электрические преобразователи.

Рис. 1. Схемы электрических позиционных регуляторов давления и их условные изображения:
а — СПДМ; б — РД; в — ЭКМ

Позиционн ы е регуляторы. Регулятор давления. В различных технологических установках иногда требуется иметь показания только о максимально допустимых величинах давления. Для этой цели применяют позиционные регуляторы. Так, мембранный сигнализатор падения давления служит для подачи электрического сигнала при повышении или понижении давления воздуха или газа.

Между двумя крышками зажата мембрана с укрепленным на ней штоком. Нижняя полость под мембраной соединена с линией, по которой подается измеряемое давление, а верхняя — с атмосферой. Внутри трубки расположена пружина, которая действует на мембрану в обратном направлении, чем давление.

Трубка имеет резьбу, по которой перемещается гайка, изменяя при этом степень сжатия пружины. Эта трубка прикреплена к корпусу реле и к верхней крышке. В сигнализаторе укреплено коромысло, которое может поворачиваться на опоре. Среднее положение коромысла неустойчивое, так как оно находится под действием спиральной пружины. Над коромыслом установлен ртутный переключатель.

На штоке имеются два рычага с регулировочными болтами. Назначение этих рычагов — поворачивать коромысло, а следовательно, переключать электрическую цепь при достижении заданного давления.

Принцип действия регулятора давления РД основан на уравновешивании силы, создаваемой давлением при воздействии на дно сильфона, силами упругих деформаций его и цилиндрической пружины. При нарушении равновесия сил, когда давление контролируемой среды отклонится от заданного значения, контакты переключателя замкнутся или разомкнутся (в зависимости от знака изменения давления).

Снаружи к корпусу регулятора прикреплен сильфонный механизм, который состоит из сильфона, находящегося в коробке, приваренной к корпусу. С другой стороны к сильфону припаян шток, упирающийся в кронштейн. На винт, ввернутый в корпус, надета пружина, натяжение которой регулируется гайкой.

При повышении давления сильфон начнет сжиматься и шток переместится на величину сжатия сильфона. Шток нажима на кронштейн, переместит его, преодолевая при этом сопротивление пружины. Одновременно кронштейн переместит рычаг, который переключит контактное устройство.

При понижении давления в подводящей линии, а следовательно, и силы, создаваемой давлением на сильфон, последний под действием пружины начнет перемещаться (разжиматься). При этом пружина воздействует на сильфон через кронштейн, который повернется на некоторый угол по часовой стрелке, в связи с чем контактное устройство вновь переключится.

Электроконтактные манометры ЭКМ также являются позиционными регуляторами. При достижении заданного давления электрическая цепь замыкается вследствие контактирования стрелки прибора и двух передвижных указателей. Эти указатели (контакты) устанавливают на любые два значения в j пределах всей шкалы специальным ключом. При переходе стрелки прибора за большее или меньшее из установленных значений давления соответствующий контакт замыкается и остается замкнутым/ а указывающая стрелка может перемещаться дальше. В диапазоне между установленными граничными значениями давления электрическая сигнальная цепь бывает разомкнутой.

Регуляторы уровня. Для регулирования уровня воды в открытых резервуарах применяют поплавковые регуляторы, предназначенные для контроля за двумя положениями уровня.

Чувствительный элемент реле-поплавок подвешен к тросу, огибающему блок <3; на другом конце троса прикреплен контргруз. Контактное устройство представляет собой пружинный переключатель мгновенного действия. Контакты переключаются при помощи муфт, установленных на тросе, при достижении заданного нижнего или верхнего уровня.

Регулирующие милливольтметры и логометры являются также позиционными регуляторами. Их применяют для измерения и автоматического регулирования температуры или сигнализации при отклонении от заданного значения. Принцип действия регулирующей части милливольтметра основан на изменении величины тока в цепи высокочастотного генератора. Величина тока изменяется вследствие срыва или восстановления генерации. Это происходит тогда, когда экран, укрепленный на стрелке измерительного прибора, входит в зазор между контурными катушками генератора.

В милливольтметр или логометр встроено двух-позиционное регулирующее устройство, в схеме которого использованы транзисторы. В зависимости от положения экрана изменяется ток, Протекающий через обмотку реле. При изменении тока в реле происходит переключение его контактов. Контакты реле соединены с цепью исполнительного механизма или сигнализации.

Манометрические термометры типа ТС предназначены для измерения температуры и сигнализации при отклонении фактической температуры от заданной величины.

Термометр ТС является паровым манометрическим прибором с позиционным электроконтактным устройством. Герметически замкнутая и заполненная насыщенными парами хлорметила термосистема термометра состоит из термобаллона, соединительной капиллярной трубки и многовитковой трубчатой пружины.

Сигнальное устройство работает следующим образом. С осью измерительной стрелки жестко связана контрольная щеточка, скользящая по двум секторам с контактами. Один сектор связан с желтым, а другой — с красным передвижными указателями, которые заранее устанавливают на определенную отметку шкалы. При совмещении измерительной стрелки с указателем соответствующий контакт замыкается.

Рис. 2. Позиционный регулятор уровня:
а — схема; б — условное изображение

Рис. 3. Позиционные регуляторы температуры и их условные изображения:
а — милливольтметр типа MP; б — манометрический термометр

В случае повышения температуры вначале замыкается контакт, соответствующий желтому указателю, затем контакт, соответствующий красному указателю, причем первый контакт остается замкнутым. Передвижные указатели, связанные с контактами, устанавливают в любой точке шкалы при помощи установочных винтов.

Автоматические электронные компенсаторы имеют встроенные электроконтактные регулирующие устройства и одновременно с измерением и записью параметра могут производить автоматическое позиционное регулирование любого технологического процесса.

Основными элементами регулирующего устройства являются контактные группы и профильный диск, устанавливаемые на оси двигателя, которым управляет усилитель.

Контактное регулирующее устройство можно настраивать следующим образом. Контакты находятся в замкнутом состоянии в зоне от начального значения шкалы до некоторого значения датчика. Контакты другой аналогичной группы (на рисунке не показаны) должны находиться в разомкнутом состоянии. В случае необходимости можно настроить контакты этой группы так, чтобы они замыкались не сразу, а с некоторым интервалом, который называется диапазоном «норма».

Для настройки контактов регулирующего устройства требуется ослабить гайку винта, крепящую профильные диски, и закрепить их вновь в таком положении дисков, при котором шарниры контактов западают в заданных точках шкалы.

Статические (пропорциональные) электрические регуляторы непрямого действия. В регуляторах непрямого действия усилие, возникающее в чувствительном элементе, при изменении величины регулируемого параметра включает в работу лишь вспомогательное устройство — управляющий элемент. Это устройство открывает доступ энергии от постороннего источника (жидкость под давлением, сжатый воздух, электроэнергия) в исЬолнительный механизм, развивающий усилие для перестановки регулирующего органа.

Чувствительный элемент регулятора реагирует на отклонение регулируемого параметра от заданного значения и воздействует через исполнительную связь на регулирующий орган.

Исполнительная связь служит для передачи сигнала от чувствительного элемента к регулирующему органу. Она может усиливать импульс или его трансформировать, т. е. преобразовывать один вид энергии, полученный от чувствительного элемента, в другой, воздействующий на исполнительный механизм. Примером таких регуляторов служит статический регулятор типа БР-3.

Статические регуляторы широко применяют при автоматизации производственных процессов. Их можно применять почти для всех объектов регулирования, за исключением случаев с большим запаздыванием и резкими колебаниями нагрузки.

Принципиальная схема электрического статического регулирования состоит в следующем. В качестве первичного прибора обычно используют измерительное устройство с реостатным выходом. В упрощенной схеме таким реостатным первичным прибором является манометрический измеритель температуры с реостатом.

Изменение температуры объекта воспринимается термобаллоном и по капиллярной трубке передается в сильфонную коробку. При повышении давления в сильфонной коробке поводок будет перемещать ползун реостата. При отклонении параметра от заданного значения ползун перемещается на соответствующую величину от средней точки реостата.

Аналогичный реостат установлен на исполнительном механизме ИМ так, что каждому положению исполнительного механизма (и регулирующего органа) соответствует определенное положение ползуна реостата.

Рис. 4. Автоматические компенсаторы с позиционным регулирующим устройством:
а — схема контактного устройства; б — условные изображения в функциональных схемах

В этой схеме реостат измерителя и реостат обратной связи исполнительного механизма образуют мост, а их ползуны — диагональ этого моста, в которую включается нуль-индикатор НИ.

Рис. 5. Электрический статический регулятор:
а — схема регулирования; б — схема регулятора; в — функциональная схема регулирования

При перемещении ползуна реостата в результате изменения регулируемого параметра равновесие нарушается. При разности потенциалов нуль-индикатор НИ перемещает исполнительный механизм и одновременно ползун реостата до тех пор, пока система не придет в равновесие.

Проследим это на схеме, показанной на рис. 5. Допустим, что заданной температуре печи соответствует положение ползуна реостатного измерителя ДТ. Клапан подачи газа может перемещаться двигателем. Ползун реостата исполнительного механизма ИМ находится в положении. При этом напряжение на входе нуль-индикатора равно нулю и электродвигатель исполнительного механизма выключен.

Если температура в печи по какой-либо причине понизится (допустим, увеличилась нагрузка печи), ползун измерителя ДТ займет положение II, то равновесие схемы будет нарушено и нуль-индикатор включит двигатель. При этом начнет открываться клапан 10, увеличивая подачу топлива. Одновременно переместится ползун реостата ИМ II. Когда клапан откроется настолько, что ползун реостата займет положение II, вновь наступит равновесие, двигатель остановится и прекратится дальнейшее увеличение подачи топлива.

Следовательно, при помощи подобной схемы можно осуществить регулирующее воздействие (изменение подачи топлива), пропорциональное отклонению регулируемого параметра (температуры).

Если через некоторое время в связи с увеличившимся поступлением топлива температура в печи начнет повышаться, то ползун измерителя ДТ постепенно будет возвращаться к заданному положению. Нетрудно видеть, что это вновь приведет к нарушению установившегося равновесия и двигатель начнет прикрывать клапан, уменьшая подачу топлива и перемещая ползун реостата обратной связи ИМ в положение.

По рассмотренной выше схеме работает статический регулятор типа БР-.

Астатические (интегральные) регуляторы типа ЭР-252 предназначены для регулирования одного параметра или соотношения двух параметров.

Электронный регулятор ЭР-252 работает с первичными приборами, имеющими реостатные преобразователи, благодаря этому он может регулировать любой технологический параметр, изменение которого преобразовано в изменяемое сопротивление.

Для этого можно использовать и вторичные электронные приборы компенсаторы (мосты, потенциометры), в которые встраиваются реостатные преобразователи. Такие устройства позволяют преобразовывать параметр, который измерен электрическим прибором, в измененное сопротивление. Исполнительным механизмом регулятора ЭР-252 служит механизм с моторным приводом.

Электронный блок представляет собой двухка-нальный усилитель с выходом на реле 1РП и 2РП. Эти реле управляют включением двигателя исполнительного механизма. Каждый канал усилителя охвачен положительной обратной связью. На аноды ламп усилителя подается переменный ток промышленной частоты.

Рис. 6. Электронный астатический регулятор:
а — измерительная схема; б — схема электронного бло^а; в — условные изображения

Нагрузкой первого каскада (JIi — левая половина лампы 6Н2П) служат резисторы Rn, Ri3, с которых польсирующее напряжение через фильтр R15C5 подается на сетку лампы второго каскада (Л2— левая половина лампы 6Н1П). На выходе второго каскада включена обмотка двухпозиционного электромагнитного реле 1РП, шунтированная емкостью С7.

С выхода второго каскада на вход первого подается положительная обратная связь C3-R3-Rb-R6-RTBi-B3. Оба каскада питаются напряжением одной фазы.

Если входной сигнал равен нулю, лампа Л\ будет открыта. В таком состоянии лампа Л2 полностью закрыта отрицательным напряжением, снимаемым с резистора Rib на ее сетку, причем напряжение на обмотке реле равно нулю. Фильтр RisCb поддерживает к началу рабочего полупериода питающего напряжения отрицательный потенциал на сетке Л2, исключая возможность открытия второго каскада в начале рабочего периода.

Когда на вход лампы подается сигнал, фаза которого совпадает с фазой напряжения анодного питания ламп, лампа Л1 открывается. В том случае, когда на вход поступает сигнал в противофазе с напряжением питания, лампа Лу закрывается, а лампа Л2 начнет открываться. В этот момент на нагрузке появится напряжение, которое по цепи обратной связи R6-RtR3Cs поступит на сетку лампы Л1 и еще больше запрет ее. В результате лампа Л{ будет полностью закрыта, а лампа Л2, наоборот, полностью открыта.

Такое состояние схемы будет сохраняться до тех пор, пока напряжение, создаваемое на резисторах R6 и R7 током заряда С3, в сумме с входным сигналом будет удерживать лаМпу Л1 закрытой. Как только сумма напряжений на сетке лампы Л{ станет меньше необходимого для полного закрытия лампы, Л1 приоткроется и начнет закрываться лампа Л2. Тогда напряжение на нагрузке уменьшится и емкость С3 начнет разряжаться по цепи BrRs и нагрузке. Напряжение, выделяемое на R5 током разряда емкости С3, полностью откроет лампу Л1, которая в свою очередь закроет лампу Л2.

За то время, пока разность напряжений сигнала и напряжения на Re, создаваемого током разряда С3, будет меньше уровня нечувствительности, схема будет находиться в описанном состоянии; когда же ра§ность станет больше зоны нечувствительности, цикл работы схемы повторится.

Изодромные (пропорционально-интегральные) электронные регуляторы. В последние годы было выпущено несколько типов электронных изодромных регуляторов: РПИБ и РП. Электронные регуляторы типа РП и РПИБ позволяют проводить регулирование процесса и по ИзДФ-закону регулирования. Для этого последовательно с регулятором включают дополнительный блок — дифференциатор.

Электронные регуляторы предназначены для регулирования практически любых технологических параметров. Эта универсальность регуляторов достигается благодаря тому, что они состоят из двух блоков — измерительного и электронного.

Измерительные блоки служат для получения алгебраической суммы сигналов от датчиков и задатчиков. В зависимости от регулируемого параметра в регуляторах применяют различные системы входных блоков, рассчитанных для работы с различными преобразователями (термопарами, измерителями давления, расхода и т. п.).

Электронный^ блок усиливает сигнал, поступающий от измерительного блока, до такой величины, которая может управлять исполнительным механизмом и формировать необходимый закон регулирования.

Схему электронного блока можно использовать одну для любого измерительного блока. Иначе говоря, в электронном регуляторе измерителей блок является сменным элементом.

Выходной сигнал электронного регулятора может поступать на обмотку магнитного пускателя или на обмотку управления магнитного усилителя, который дает возможность вести бесконтактное управление двигателем исполнительного механизма.

Как было показано выше, эти регуляторы являются изодром-ными; при необходимости их можно использовать и как более простые регуляторы Ст или Ас.

Регулирующие приборы РП-2 применяют для автоматизации технологических процессов в строительной, химической, стекольной, энергетической и других отраслях промышленности. Приборы эти предназначены для работы во взрыво- и пожаробезопасных помещениях, а также в среде, не содержащей агрессивных паров и газов.

Приборы РП2-П2, РП2-С2, РП2-Т2 и РП2-У2 являются бесконтактными регулирующими приборами с импульсным управлением исполнительными устройствами. Такие приборы выполнены с применением полупроводниковых элементов; они имеют высокую надежность, соответствуют современным требованиям и работают совместно с электрическими исполнительными механизмами типа МЭО и МЭП.

Такими приборами можно осуществлять изодромное регулирование процессов. Приборы позволяют также формировать Ст регулирование. Пропорциональное регулирование формируется приборами РП-2 вместе с исполнительным механизмом, имеющим преобразователь обратной связи.

Рис. 7. Электронный изодромный регулятор РП-2 и его изображения в функциональных схемах:
а — общий вид регулятора РП-2; б — функциональная схема включения РП2-П2 и РП2-У2; в — РП2-С2; г — РП2-Т2

На передней стенке регулирующего прибора размещены органы настройки, сигнальные лампочки и гнезда для подключения приборов при наладке регулятора. Все органы постройки имеют шкалы и надписи, поясняющие их назначение.

Выходной сигнал регулятора РП-2: напряжение постоянного тока 24 В при мощности 7,2 Вт. Этим сигналом можно управлять магнитным усилителем (МУ), который в свою очередь управляет исполнительным механизмом (ИМ).





Похожие статьи:
Поверка регулирующего клапана с мембранным исполнительным механизмом

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Производство железобетонных изделий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум