Меню

Датчики усилители регуляторы исполнительные механизмы

Лекция№ 12. «Исполнительные устройства автоматики»

date image2015-05-12
views image11042

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Исполнительное устройство осуществляет при поступлении на его вход сигналов управления определенные воздействия на объект регулирования. К ним относятся электродвигатели, муфты, тяговые электромагниты, реле и т.п. Исполнительные устройства через рабо­чие органы воздействуют на объект регулирования.

Рабочие органы обеспечивают при выполнении технологической операции соответствующее воздействие на среду, изменяя ее темпе­ратуру, состав, давление, скорость, расход и т.п.

Рабочими органами могут быть различного рода заслонки, кла­паны, задвижки, шиберы, направляющие аппараты, электрические нагреватели (трубчатые, СВЧ, ИК-излучатели) и другие устройства, так или иначе непосредственно влияющие на протекание технологи­ческой операции.

Исполнительное устройство обычно состоит из двигателя, пере­даточного или преобразующего узла (например, редуктора), а также систем защиты, контроля и сигнализации положения выходного эле­мента, блокировки и отключения. Классифицируются исполнитель­ные устройства по виду используемой энергии на гидравлические, пневматические, электродвигательные и электромагнитные.

Электрические исполнительные устройства. Электрические ис­полнительные устройства можно разделить на электромагнитные и электродвигательные.

К электромагнитным исполнительным устройствам относятся прежде всего соленоидные электроприводы, предназначенные для управления различного рода регулирующими и запорными вентиля­ми, золотниками и т. п. (рис.12.1).

Необходимое для перемещения рабочего органа усилие в них создается за счет электромагнита, являющегося неотъемлемой частью подобного исполнительного устройства.

Рисунок 12.1 — Электромагнитный соленоид: 1-ярмо; 2- электрическая катушка; 3- якорь соленоида; 4- зазор между якорем и ярмом; 5- перемещаемая механическая нагрузка.

Исполнительное устройство с электромагнитным соленоидным приводом состоит из электромагнита с ярмом 1 и якорем 2, между которыми имеется зазор 4 величиной 1. С якорем соединяется меха­ническая нагрузка 5, которую необходимо переместить (груз, рабочий орган — заслонки, задвижки, клапаны, рычаги и т.п.).

При подаче на электромагнит питающего напряжения U под дей­ствием возникающего при этом электромагнитного усилия якорь 3 поднимается вверх на величину воздушного зазора 1.

Электромагниты делятся на электромагниты постоянного и пере­менного тока, на удерживающие и притягивающие, на длинноходные (ход якоря до 150 мм) и короткоходные (ход якоря 2. 5 мм); с посту­пательным движением якоря и с поворотным якорем.

Электромагниты широко применяются в электропневматических и электрогидравлических исполнительных устройствах для переме­щения золотника.

К этому типу исполнительных устройств относятся и электромаг­нитные реле, которые широко применяются в автоматике. Схема электромагнитного контактного реле с поворотным якорем показана на рис. 12.2. Реле с поворотным якорем состоит из магнитопровода 1, воз­вратной пружины 2, якоря 3, латунного штифта 4, предохраняющего залипание якоря, 7,8- контактной пары.

При прохождении по обмотке 5 постоянного тока в магнитопро-воде 1 создается магнитный поток Ф, стальной якорь 3 притягивается к сердечнику 6, а при исчезновении тока пружина 2 возвращает якорь в исходное положение.

Когда происходит притягивание якоря, замыкается контактная пара 7,8, которая подает, например, напряжение Upo на рабочий ор­ган (включение электродвигателя).

Контактных пар может быть несколько, причем они могут быть как замыкающиеся, так и размыкающиеся. Подачу напряжения U для срабатывания реле осуществляет система управления.

Электромагнитные реле переменного тока срабатывают при по­даче на их обмотки переменного тока определенной частоты и конст­руктивно отличаются от реле постоянного тока только тем, что сер­дечник и якорь реле изготавливаются из листовой электротехниче­ской стали для уменьшения потерь на гистерезис и вихревые токи. Реле переменного тока менее чувствительны и развивают меньшее электромеханическое усилие, чем реле постоянного тока.

Рисунок 12.2 — Электромагнитное контактное реле (а) и схема его включения (б): 1- магнитопровод; 2- возвратная пружина; 3- якорь; 4- латунный штифт; 5- электрическая обмотка; 6- сердечник; 7,8- контактная пара.

Контакторы и магнитные пускатели (силовые реле) — это элек­тромагнитные реле, которые имеют мощную контактную систему, служащую для замыкания и размыкания главных цепей двигателей и других устройств при автоматическом управлении

Контакторы имеют главные контакты и вспомогательные, или блок-контакты, служащие для коммутации вспомогательных цепей сигнализации или цепей обмоток других контакторов, реле. Контак­торы бывают постоянного и переменного тока, одно- и многополюс­ные.

Магнитные пускатели представляют собой контакторы, которые служат главным образом для дистанционного управления трехфаз­ными асинхронными двигателями и делятся на нереверсивные и ре­версивные.

Электродвигательные исполнительные устройства. В них ис­пользуют электродвигатели постоянного и переменного тока. Боль­шинство электродвигательных исполнительных устройств работает в режиме, когда скорость перемещения не зависит от величины откло­нения регулируемого параметра от заданного значения.

Асинхронный электродвигатель. Асинхронный электродвигатель является машиной переменного тока, состоящей из статора и ротора.

Статор представляет собой полый цилиндр, составленный из лис­тов электротехнической стали; листы имеют форму колец со штампо­ванными пазами. В пазах, находящихся на внутренней поверхности цилиндра, укладывается статорная обмотка. Эта обмотка выполняет­ся так, что при включении ее в сеть трехфазного переменного тока в расточке статора (внутри цилиндра) образуется магнитное поле, вра­щающееся вокруг оси статора с постоянной скоростью.

Ротор машины имеет вид цилиндра, набранного из круглых листов стали. У поверхности ротора вдоль его образующих располо­жены проводники, составляющие обмотку ротора Проводники пред­ставляют собой замкнутые в кольцо провода уложенные в пазы ро­тора. Обмотка ротора не связана с внешней электрической сетью -между ротором и статором имеется воздушный зазор.

У асинхронного двигателя движущий момент возникает в роторе как результат взаимодействия вращающегося магнитного потока с индуктируемыми им в роторе токами Этот момент увлекает ротор в сторону вращения магнитного потока.

Применяются трехфазные, двухфазные и однофазные асинхрон­ные машины.

Схема управления трехфазным асинхронным короткозамкнутым электродвигателем приведена на рис 12,3

Рисунок 12.3- Схема управле­ния трехфазным асинхронным короткозамкнутым электродвигате­лем.

Предохранители PR служат для защиты схемы от коротких замы­каний и перегрева схемы управле­ния. Двигатель М подключается к фазам ABC. Для защиты электро­двигателя от значительных пере­грузок, заклинивания ротора, а также от коротких замыканий во все фазы питания включаются ка­тушки реле максимального тока КА1, КА2 и КА3, а их размыкающие контакты КА1, КА2 и КА3 соеди­няются последовательно с катуш­кой L магнитного пускателя на­пряжения сети питании через контакты электромагнитного пускателя КМ. Контакт управления КУ принадлежит системе управления и в зависимости от ее состояния может быть разомкнут или замкнут.

Приведенная схема может работать в ручном и автоматическом режиме.

При ручном управлении электродвигателем нажимается кнопка пуска S2, в результате чего срабатывает магнитный пускатель КМ, который своими контактами подключает все три фазы питания через реле максимального тока КА1 КА2, КА3 к двигателю М. Двигатель начинает работать и работает до тех пор, пока нажата кнопка S2. В ав­томатическом режиме двигатель включает контактом КУ системы управления, который включен параллельно кнопке пуска S2, и рабо­тает до тех пор, пока контакт КУ замкнут системой управления.

В случае возникновения аварийных режимов, например, останов­ки ротора вследствие увеличения механической нагрузки рабочего органа, увеличивается ток статора двигателя и срабатывают реле мак­симального тока КА1 КА2, КА3, которые своими контактами отклю­чают катушку магнитного пускателя КМ, а та в свою очередь своими контактами отключает все три фазы напряжении питания от электро­двигателя.

Читайте также:  Регулятор холостого хода clio

Однофазные асинхронные двигатели. Однофазные асинхронные двигатели имеют одну статорную обмотку. Она выполняется аналогично одной фазе обмотки трехфазного статора, но заполняет не 1/3 окружности статора, а несколько большую часть — до 2/3 его окруж­ности. Схема включения однофазного двигателя приведена на рис12,4.

Рисунок 12.4- схема включения од­нофазного двигателя.

В большинстве случаев для пуска однофазных двигателей предусматрива­ется пусковая обмотка; она укладывается в пазах статора, свободных от рабочей обмотки, причем ось пусковой обмотки ориентируется перпендикулярно оси ра­бочей обмотки. Пусковая обмотка вклю­чает через добавочное активное или ре­активное сопротивление с тем, чтобы ток в ней был сдвинут по фазе относительно тока в рабочей обмотке РО. Две взаимно перпендикулярные обмотки, питаемые токами, сдвинутыми по фазе, создают вращающееся магнитное поле.

Наиболее благоприятны условия для получения вращающегося поля включением пусковой обмотки через конденсатор С. Под дейст­вием вращающегося поля двигатель разгоняется, затем пусковая об­мотка отключается, так как она не рассчитана на длительный ток. Для пуска двигателя в обратном направлении необходимо поменять мес­тами зажимы пусковой или рабочей обмотки.

Однофазные двигатели имеют значительно меньший коэффици­ент полезного действия. Поэтому они используются только в случаях, где требуется сравнительно небольшая мощность — единицы и десят­ки Ватт. Промышленность выпускает асинхронные двигатели от единиц ватт до нескольких сотен киловатт на напряжение 220, 380, 660 В в различном исполнении: с повышенным пусковым моментом, с повы­шенным скольжением, многоскоростные.

Электродвигатели постоянного тока. Электродвигатели посто­янного тока служат для привода различных установок и механизмов, в которых требуется простое и экономичное регулирование скорости вращения в широком диапазоне. Для получения энергии постоянного тока разработаны и широко применяются различные преобразователи переменного тока в постоянный.

Двигатель постоянного тока состоит из корпуса, на котором кре­пятся два диаметрально расположенные полюса с обмотками полю­сов (возбуждения).

Полюса установлены таким образом, чтобы они вместе с корпу­сом составляли единую магнитную систему N-S. Вместо обмоток иногда применяют помтоянные магниты. Внутри корпуса по его оси находится якорь-цилиндр с обмоткой, выходной вал которого враща­ется в подшипниках. Обмотка якоря представляет собой равномерно распределенные по окружности витки, концы которых выходят нару­жу и подсоединяются к источнику постоянного напряжения через коллектор.

Частота вращения якоря n зависит от напряжения на якоре Uя, магнитного потока Ф обмотки возбуждения, зависящего от напряже­нии, тока и сопротивления обмотки возбуждения: n=Uя/кФ,

где к — конструктивная постоянная электродвигателя.

Электродвигатели постоянного тока могут выполняться с незави­симым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждени­ем, рис. 12.5.

Рисунок 12.5- Схемы включения электродвигателей постоянного тока: с независимым (а), параллельным (б) и последовательным (в) возбу­ждением.

Независимое включение обмотки возбуждения предполагает от­дельные источники питания для якоря U и обмотки возбуждении UOB. Обе обмотки включает независимо друг от друга: якорная обмотка через отдельные сопротивления Rя, обмотка возбуждения — через сопротивление Roв. Токи в обмотках, а значит и скорость и вращаю­щийся момент двигателя могут регулироваться сопротивлениями не­зависимо друг от друга.

При параллельном включением используется один источник пи­тания U, а обе обмотки включается независимо друг от друг: якорная обмотка через отдельные сопротивления Rя, обмотка возбуждения -через сопротивление Rов. Требуется только один источник питания. Регулировки двигателя производятся друг от друга сопротивлениями Rя и Rов

При последовательном включении обе обмотки включается по­следовательно через сопротивление R. Регулировка токов обмотки и якоря и обмотки возбуждения производится одновременно.

Смешанное включение использует параллельное и последова­тельное включение обмоток одновременно.

В зависимости от способа включения обмотки возбуждения по­лучают различные механические характеристики электродвигателя.

Вместо обмотки возбуждения при мощностях до нескольких де­сятков Ватт применяют постоянные магниты.

При отработке сигналов управления в автоматизированных сис­темах часто приходиться приводить в движение рабочие органы с большим начальным моментом сопротивления. Для этого в качестве исполнительных устройств используются высокомоментные двигате­ли.

Рисунок 12.6 — Устройство высокомоментного двигателя: 1- механическая повышающая передача; 2- револьвер; 3- тахогенератор; 4- щетки; 5- коллектор; 6- якорь; 7- цилиндрический корпус; 8- ферритовые сегменты; 9- электромаг­нитный тормоз.

Конструкция высокомоментного двигателя с ферритовыми маг­нитами представлена на рис. 12.6. Ферритовые сегменты 8 многопо­люсной магнитной системы располагаются в цилиндрическом корпу­се 7 и охватывают якорь 6. На валу двигателя для подачи электриче­ского напряжения питания расположен коллектор 5 со щетками 4. Двигатель снабжен электромагнитным тормозом 9 для уменьшения холостого хода (выбега вала двигателя) и встроенным тахогенерато-ром 3 для контроля скорости вращения двигателя. Для осуществления обратной связи по перемещению рабочего органа имеется револьвер 2, который связан с валом двигателя прецизионной повышающей пе­редачей 1. Применение постоянных магнитов упрощает коммутацию электрического тока в машине и обеспечивает равномерное распре­деление магнитной индукции в зазоре. Двигатели сохраняют равно­мерное вращение на частотах до ОД об/мин., а время пуска и тормо­жения — минимальны.

Гидравлические исполнительные устройства. Они преобразует энергию потока рабочей жидкости в энергию механического движе­ния поршня (поступательное движение) или ротора (вращательное движение) и состоят из двух элементов: управляющего и исполни­тельного.

Поток рабочей жидкости создается специальным гидравличе­ским насосом, приводимым в движение электрическим или иным двигателем.

В зависимости от вида управляющего элемента различают гид­равлические исполнительные устройства с золотниковым и объем­ным регулированием.

Гидравлические исполнительные механизмы с объемным регу­лированием управляются за счет изменения производительности на­соса, а золотниковые — с помощью перекрываемых отверстий. Золот­ник управляется электромагнитным приводом. Схема гидравлическо­го исполнительного устройства приведена на рис. 12.7.

Оно состоит из цилиндра 7 с поршнем 2, соединенным со штоком 4, который приводит в движение рабочий орган. Цилиндр имеет два отверстия 5 и 6 через которые насосом подается рабочая жидкость (масло). Масляный насос подает через отверстие 5 масло с расходом Q в полость цилиндра 1, которое создает в нем давление Рб. Благода­ря этому давлению поршень 2 перемещается вправо. При этом масло из полости 3 выходит через отверстие 6. Если масло подается в по­лость 3 через отверстие 6, то поршень под действием давления Ра пе­ремещается влево.

Рисунок 12.7- Схема гидравлического исполнительного устройства: 1-левая полость; 2-поршень; 3- правая полость; 4- шток поршня; 5,6- вход рабочей жид­кости; 7- цилиндр.

Скорость перемещения поршня исполнительного механизма за­висит от площади F поршня и расхода Q рабочей жидкости. Вместо поршня используют иногда эластичную мембрану, закрепленную в центре цилиндра. Мембранные гидравлические исполнительные уст­ройства имеют небольшой ход штока — не более нескольких санти­метров. Поршневые гидравлические исполнительные устройства мо­гут иметь ход поршня до нескольких десятков сантиметров.

Читайте также:  Реле регулятор я120 схема подключения

Гидравлические исполнительные устройства обладают очень большим быстродействием и выходной мощностью, потому их при­меняют в системах автоматизации мобильных машин и агрегатов. Усилия, развиваемые гидравлическими исполнительными устройст­вами, могут достигать нескольких десятков тонн. Однако их приме­нение непосредственно в оборудовании переработки продукции ино­гда ограничивают по санитарным условиям — масло, используемое в подобных устройствах, может попасть непосредственно в пищевой продукт.

Пневматические исполнительные механизмы. По устройству ана­логичны гидравлическим. Они получили распространение благодаря высокой надежности, простоте конструкции и возможности получе­ния усилий до нескольких тонн. Усилия, развиваемые пневматиче­ским приводом, сравнительно невелики. Это связано с тем, что сило­вое давление воздуха в промышленных пневмосетях составляет обычно 0,4. 0,6 МПа.

Обычно используют поршневые и мембранные исполнительные механизмы, так как они просты по конструкции и имеют высокую надежность. По сравнению с электрическим приводом поступательного движения, развивающим те же усилия, пневмопривод значительно легче, дешевле и проще по конструкции.

Широкое внедрение технических средств пневмоавтоматики объясняется высокой пожаро — и взрывобезопасностыо, надежностьностью и дешевизной.

Общие недостатки пневматических и гидравлических исполнительных устройств: сложность операций по их наладке и, главное необходимость в специальных компрессорных (насосных) установок для их питания.

Источник

Исполнительные механизмы (Тема)

1. Пневматические исполнительные механизмы

2. Гидравлические исполнительные механизмы

3. Электрические исполнительные механизмы

4. Пьезокерамические исполнительные устройства

Исполнительный механизм (ИМ) предназначен для усиления мощности командного сигнала, получаемого от регулятора, и воздействия на регулирующий орган.

По виду используемой энергии ИМ делят на электрические, пневматические, гидравлические.

При выборе исполнительного механизма учитывают следующие требования:

1) ИМ должен развивать перестановочное усилие, достаточное для преодоления реакции рабочих частей регулирующих органов;

2) ИМ должен обладать детектирующим действием, т.е. передавать воздействие только от исполнительного устройства к объекту регулирования;

3) значения основных величин, характеризующих статические и динамические свойства ИМ (порог чувствительности, гистерезис, люфт и т.д.), должны быть соизмеримы со значениями аналогичных величин других элементов системы управления (регулирования);

4) в конструкции ИМ желательно иметь дополнительные устройства, такие как ручной привод местного управления регулирующим органом и т.д.

Важным параметром регулирующего органа, оказывающим влияние на выбор типа и размера ИМ, является реакция, возникающая при перемещении рабочих частей. При этом учитывается как величина реакции, так и ее постоянство во времени при различных нагрузках. По этому параметру РО подразделяются на разгруженные, частично разгруженные и перегруженные.

1. Пневматические исполнительные механизмы

Пневматические исполнительные механизмы просты, надежны и удобны в эксплуатации. Они взрыво- и пожаробезопасны, поэтому широко применяются в химической промышленности. Пневма тические ИМ обладают высоким быстродействием и точностью позиционирования при умеренном перестановочном усилии и неболь ших габаритах.

Рис. Внешний вид пневматического исполнительного механизма

Входным сигналом пневматических исполнительных механиз мов является давление сжатого воздуха (0,02. 0,1 МПа), соответ ствующее командному сигналу регулятора.

Пневматические ИМ можно использовать в комплекте не только с пневматическими регуляторами, но и с регуляторами, формирующими электрический командный сигнал. В последнем случае для преобразования элек трического сигнала в пневматический используется электропневмопреобразователь.

В зависимости от вида чувствительного элемента, воспринима ющего энергию сжатого воздуха и преобразующего ее в перестано вочное усилие выходного элемента, пневматические ИМ делятся на мембранные, поршневые, сильфонные и лопастные.

Наибольшее распространение получили мембранные исполнитель ные механизмы (МИМ). Прорезиненная мембрана 3 с жестким металлическим центром зажата между двумя фланцами, разделяя пространство МИМ на две полости. Жесткий центр мем браны связан со штоком /. Под мембраной расположена противодействующая пружина 2. Командный сигнал в виде давления сжатого воздуха подается в рабочую полость над мембраной, создавая усилие пропорциональное командному сигналу (А – эффективная площадь мембраны):

Под действием усилия F 1 мембрана вместе со штоком перемеща ется вниз. Пружина сжимается, создавая уравновешивающее усилие пропорциональное перемещению штока ИМ (с – коэффициент жесткости пружины):

следует, что в статическом режиме перемещение штока ИМ пропорционально командному сигналу. Это позволяет использовать величину командного давления Pk в качестве сигнала, определяю щего положение регулирующего органа. Статическая характеристи ка, связывающая величину командного давления с положением штока во всем диапазоне его перемещения, называется ходовой характери стикой ИМ.

Рис. Исполнительные механизмы:

а – мембранный (1 – шток, 2 – пружина, 3 – мембрана);

б – порш невой (1 – поршень, 2 – пружина);

в – двухфазный асинхронный двигатель; г – электромагнитный

(1 – индукционная катушка, 2 – сер дечник, 3 – пружина)

Шток исполнительного механизма соединен со штоком регу лирующего органа. С уве личением давления воздуха в полости над мембраной 3 шток 1 вместе с затвором 4 движется вниз и уменьшает проходное сечение клапана, что снижает расход рабочей среды. При уменьшении дав ления воздуха затвор за счет упругих сил пружины 2 приподнима ется, и клапан открывается.

В зависимости от направления движения штока различают мем бранные исполнительные механизмы прямого действия (при повышении давления в рабочей полости шток удаляется от плоскости заделки мембраны) и обратного действия (шток приближается).

Для повышения точности и быстродействия пневматических ИУ при работе в тяжелых условиях (большое давление и повышенная вязкость регулируемой среды, большая длина пневматической со единительной линии и др.) их снабжают позиционерами.

Позиционеры служат для усиления мощности пневматического сигнала и обеспечения строгой пропорциональности между переме щением штока ИМ и давлением Pk , соответствующем командному сигналу регулятора. Это своеобразные усилители с обратной связью по положению штока. Обязательными конструктивными элемента ми позиционера являются чувствительный элемент (на пример, сильфон 1), пружина обратной связи 7, одним концом связанная со штоком ИМ, и золотниковое устройство 3, 4, в кото рое подается сжатый воздух от внешнего источника питания (на пример, компрессора). Командный сигнал Pk поступает в сильфон 1, который преобразует этот сигнал в параметр, удобный для сравне ния, – перемещение или усилие. Вид параметра сравнения предоп ределяет принцип действия позиционера – компенсация перемещений или компенсация сил. Большее распространение получил принцип компенсации сил, который легко реализуется конструктивно и обеспечивает высокую точность. Сравниваются усилие, создаваемое командным сигналом, и усилие, зависящее от текуще го положения штока ИМ, создаваемое пружиной обратной связи 7. При рассогласовании этих сил чувствительный элемент управляет работой золотникового устройства, которое изменяет расход сжа того воздуха, направляемого из внешнего источника питания в вер хнюю полость МИМ.

4 – золотниковая камера;

7– пружина обратной связи;

Рис. Схема позиционера

В динамическом отношении МИМ в области частот 0. 0,3 рад/с рассматривают как последовательное соединение статического звена первого порядка с небольшой постоянной времени (порядка нескольких секунд) и усилительного звена (с зоной гистерезиса 2. 10 %). При длине пневмопровода более 100. 150 м МИМ снабжают усилителями мощности и охватывают жесткой отрицательной обратной связью по перемещению РО. При использовании таких позиционеров МИМ рассматривают как статическое звено нулевого порядка (усилительное), не влияющее на динамические характеристики пневматического регулятора и системы управления в целом.

Читайте также:  Схемы электрических автоматических регуляторов

Поршневые ИМ отличаются большим конструктивным разнообразием и применяются в тех случаях, когда требуются большой ход штока и большие перестановочные усилия. В поршневой исполнительный механизм управляющий сигнал в виде давления сжатого воздуха подается в цилиндр и перемещает поршень 1, шток которого соединен с РО.

2. Гидравлические исполнительные механизмы

Предназначены для преобразования сигнала (разности давления масла), поступающего от регулятора, в перемещение РО. Выпускаются два типа гидравлических исполнительных механизмов: прямого хода (с поступательным движением штока) и кривошипные (с поворотным устройством).

Поршневые исполнительные механизмы прямого хода состоят из цилиндра с поршнем. Масло под высоким давлением подается в цилиндр и перемешает поршень, шток которого соединен со штоком РО. Входным сигналом поршневого ИМ, соответствующим командному сигналу регулятора, является объемный расход масла F , а выходным – перемещение штока h . Взаимосвязь между ними выражается уравнением:

где А – площадь поперечного сечения цилиндра.

Таким образом, поршневой гидравлический ИМ является интегрирующим звеном.

При соединении штока с кривошипом получается кривошипный ИМ, управляющий поворотными (заслоночными) регулирующими органами.

Пневматические и гидравлические ИМ обладают рядом преимуществ перед электрическими ИМ: высокой надежностью, большим ресурсом работы, возможностью плавного изменения выходных параметров в широком диапазоне, простотой преобразования энергии потока жидкости или газа в механическую мощность на выходе ИМ, устойчивостью к вибрации.

3. Электрические исполнительные механизмы

Устройства данного типа создают большие перестановочные усилия, монтируются на большом расстоянии от пульта управления, обеспечивают практически любой ход плунжера. К недостаткам можно отнести энергоемкость, сложность обслуживания, высокую стоимость для ИМ во взрывозащищенном исполнении. Работают в комплекте с электрическими регуляторами. Различают следующие виды электрических ИМ: электродвигательные и электромагнитные.

Рис. Внешний вид электрических исполнительных механизмов

Электродвигательные ИМ состоят из электродвигателя (постоянной скорости, переменной скорости или шагового), редуктора с ручным дублером, контрольно-пусковой аппаратуры (указателя положения, датчика положения), приставки, формирующей перемещение выходного вала. В зависимости от типа ИМ те или иные блоки могут отсутствовать.

Наибольшее распространение получили электрические ИМ постоянной скорости, что обусловлено использованием простых и надежных электродвигателей, для управления которыми применяются простые и экономичные усилители мощности. В качестве электропривода в ИМ применяют асинхронные трехфазные двигатели, а также асинхронные однофазные двигатели с полым ротором и ротором типа «беличье колесо» . В таких ИМ ротор электродвигателя имеет постоянную мгновенную скорость вращения, а требуемый закон перемещения затвора регулирующего органа обеспечивается за счет повторно-кратковременного включения электродвигателя и соответствующего соотношения между длительностями включенного и выключенного состояний.

В электромагнитных ИМ усилие, необходимое для перестановки затвора РО, создается электромагнитом. Когда по катушке электромагнита / протекает ток, сердечник 2, соединенный с затвором РО, втягивается в электромагнит (индукционную катушку), открывая проход для рабочей среды. Если ток в катушке электромагнита отсутствует, пружина 3 выталкивает сердечник из электромагнита, и затвор РО перекрывает проход для рабочей среды. Электромагнитные ИМ применяются в основном в системах двухпозиционного регулирования и в системах защиты и блокировки, так как затвор регулирующего органа может занимать только два крайних положения (открыто-закрыто).

При установке электромагнитных ИМ на трубопроводах для жидкостей следует иметь в виду, что их практически мгновенное действие приводит к гидравлическим ударам.

Пневматические и гидравлические ИУ имеют более высокую удельную мощность (мощность на единицу массы) по сравнению с электрическими ИУ с электронными, магнитными усилителями. Так, например, для пневматических и гидравлических ИУ она в среднем равна 10 кВт/кг, а для электромеханических – 1 кВт/кг. Как следствие этого, динамические характеристики пневматических и гидравлических ИУ превосходят соответствующие характеристики электромеханических систем.

4. Пьезокерамические исполнительные устройства

Хотя пьезоэффект был открыт в XIX веке, потом во второй половине XX века развиты теория и технология пьезокерамических материалов, полагают, что пьезокерамика станет одним из перспективных материалов XXI века. Действие пьезокерамических ИУ основано на принципе обратного пьезоэффекта: электрическая величина (напря жения или заряда) преобразуется в механическое перемещение (сдвиг) рабочего тела (преобразование электрической энергии в механичес кую). Пьезокерамические ИУ подразделяются на три основные груп пы: осевые, поперечные и гибкие. Осевые и поперечные пьезокерамические ИУ объединены общим названием многослойные пакетные, поскольку представляют собой несколько пьезоэлементов (дисков, стержней, пластин или брусков), собранных в пакет. Для многослой ных пакетных ИМ характерно то, что они могут развивать значитель ное усилие (до 10 кН), при управляющем напряжении 1 кВ и очень малых отклонениях рабочей части (от единиц нанометров до сотен микрон). Многослойные пакетные ИУ относят к мощным.

Гибкие пьезокерамические ИУ (биморфы) развивают, как прави ло, незначительное усилие при малых (сотни микрон) отклонениях рабочей части, хотя известны пластинчатые биморфы (ленточные ИУ), обеспечивающие усилие до 0,25 кН при отклонении рабочей части до 3 мм. Гибкие ИУ относят к группе маломощных.

Перспективным направлением использования пакетных ИУ яв ляется управление гидравлическим клапанами.

Ленточные ИУ благодаря высокой чувствительности, относитель но большому усилию и величине отклонения используются в качестве сенсорных выключателей и контакторов, закрывающих и открывающих клапанов различного назначения, в том числе для про граммируемой дозированной подачи (например, лекарств).

Источник



Датчики усилители регуляторы исполнительные механизмы

Компания «Вектор-Инжиниринг» предлагает своим партнерам профессиональную и эффективную поддержку в области инженерных систем и технологий. Компания осуществляет полный комплекс работ, связанных с созданием инженерной инфраструктуры объектов промышленного и гражданского строительства.

Проектирование, монтаж, автоматизация систем промышленной аспирации, пылеуборки и вентиляции. Поставка газоочистного оборудования. Накопленный опыт позволяет гарантировать ПДК в рабочей зоне, ПДВ пыли в атмосферу и обеспечить 100% рециркуляцию очищенного воздуха в производственное помещение, что повышает энергоэффективность предприятия. Возможен возврат уловленной пыли и просыпей обратно в технологический процесс.

Мы поставляем на российский рынок широкий спектр газоочистного оборудования, приборов и средств автоматизации из Германии, а также передовые европейские технологии вакуумной пылеуборки, абсолютно незаменимые для предприятий, использующих в производстве сыпучие и пылящие материалы.

В числе наших Заказчиков множество промышленных производств, среди которых предприятия черной, цветной металлургии, химической промышленности, строительной отрасли, например, такие как «ЕВРАЗ», «Северсталь», «ММК», группа компаний «НЛМК», «Норильский никель» и другие.

Для приобретения оборудования в Средней Азии (Узбекистан, Киргизия, Туркмения, Таджикистан), а так же в Казахстане и Республике Беларусь, просим обращаться в головной офис компании в Санкт-Петербурге.

Источник