Электрические исполнительные механизмы с контактным управлением электродвигателем

Электрические исполнительные механизмы находят широкое применение для перемещения регулирующих органов (дроссельных заслонок, клапанов, кранов, реостатов и т. п.).

Для пропорционального регулирования используются электрические исполнительные механизмы типа ПР-1 (рис. 6). Он состоит из двух асинхронных двигателей 1: одного для прямого и другого — для обратного вращения. Мощность каждого двигателя 60 вт, напряжение питания 120/220 в.

Рис. 6. Электрический исполнительный механизм.

Исполнительный механизм имеет шестеренчатый редуктор 2, концевые выключатели 3 и реостатный датчик обратной связи 4. С помощью подбора сменных шестерен редуктора можно регулировать в широких пределах скорость вращения выходного вала исполнительного механизма. Механизм может сообщать регулирующему органу как вращательное, так и поступательное движение. Вращательное движение передаетсячерез вал 5, а поступательное — через шток 6. Исполнительный механизм помещается в литом корпусе 7, позволяющем крепить его в нужном положении. Габаритные размеры его указаны на рис. 6.

Рис. 7. Исполнительный механизм КДУ-МР.

На рис. 7 изображен исполнительный механизм типа КДУ-МР с закрытой крышкой колонки.

Исполнительный механизм типа КДУ-МР развивает крутящий момент на выходном валу до 30 кгм, а КДУ-ВР - до 150 кгм.

Исполнительный механизм типа КДУ состоит из червячного редуктора, трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором и колонки, в которой размещены вспомогательные элементы. В колонке размещены контакты однофазных концевых выключателей, реостатный датчик, являющийся датчиком дистанционного указателя положения, и селеновый выпрямитель, служащий для питания датчика-указателя. Исполнительный механизм снабжается вольтметром постоянного тока, шкала которого градуирована в процентах.

Рис. 8. Исполнительный механизм ИМ-2/120.

Рис. 9. Исполнительный механизм ИМ-2/2,5.

Полный рабочий ход исполнительного механизма лежит в пределах от 45 до 240⁰ угла поворота выходного вала. Время прохождения рабочего хода составляет соответственно от 15 до 85 сек. Угол поворота выходного вала ограничивается концевыми выключателями. С целью уменьшения выбега исполнительный механизм снабжается электротормозом. Для перемещения регулирующего органа вручную редуктор снабжен штурвалом.

Исполнительный механизм ИМ-2/120 (рис. 8) состоит из электропривода 1 (ЭП-93), редуктора 2, двух концевых выключателей 3, реостата обратной связи и кривошипа для соединения с регулирующим органом. Все эти узлы размещены в чугунном корпусе 11 с крышкой 15. Электропривод ЭП-93 состоит из асинхронного реверсивного двигателя Д-91 и понижающего редуктора. Питание двигателя осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 в через нормально закрытые контакты. Момент на выходном валу электропривода равен 13,4 кгсм. Выходной вал 6 с регулирующим органом соединяется через кривошип 7. На конце вала 6 укреплены два рычага 8 и 9 для управления концевыми выключателями. Когда исполнительный механизм придет в крайнее положение, один из рычагов 8 или 9 размыкает контакт, и двигатель останавливается. Дальнейший пуск двигателя может быть осуществлен только в обратную сторону, причем напряжение подается через другой концевой выключатель. С помощью реостата 4 и ползуна 5 осуществляется обратная связь системы регулирования. Подвод внешних проводов к двигателю производится через штуцер 17 с резиновым кольцом и зажимы 10. При помощи гайки 12 и болта 13 осуществляется установка кривошипа в нужном положении. Настройка концевых выключателей производится винтом 14 с пружиной.

Для уменьшения выбега в цепь двигателя включаются тормозные сопротивления по 3000—5000 Ом.

На рис. 9 показан исполнительный механизм типа ИМ-2/2,5, который состоит из двигателя и редуктора, соединенных при помощи муфты. Двигатель асинхронный, трехфазный, переменного тока 50 гц, с напряжением питания 330/220 в, мощностью 150 вт и скоростью вращения ротора 1370 об/мин. Редуктор червячный с передаточным числом 1 : 50. На конце вала редуктора укреплены концевые выключатели, закрытые специальной коробкой. Исполнительный механизм ИМ-2/2,5 имеет длину 430, ширину 370 и высоту 230 мм. Общий вес механизма 19 кг. Номинальный момент на валу механизма 4 кгм.

Регулирующие органы

Регулирующий орган в системе регулирования воздействует непосредственно на объект регулирования обычно путем изменения количества подводимой к объекту регулируемой среды. При выборе регулирующего органа необходимо согласовать его характеристики с характеристикой работы других элементов системы регулирования.

Выбор регулирующего органа обычно определяется следующими основными факторами: 1) физическими свойствами регулирующей среды; 2) требуемым характером воздействия на регулируемую среду; 3) надежностью.

По принципу действия регулирующие органы можно разделить на неэлектрические и электрические.

К неэлектрическим регулирующим органам относятся: 1) регулирующие клапаны (вентили); 2) регулирующие заслонки (задвижки); 3) комбинированные устройства.

К электрическим регулирующим органам следует отнести: 1) реостаты; 2) фазовращатели.

Регулирующие клапаны

Как уже отмечалось, регулирующий клапан служит для изменения количества подводимого к объекту регулирования потока жидкости, пара, газа, воздуха и т. д. Изменение потока производится степенью открытия проходного сечения клапана. Клапаны изготовляются размером от 6 до 400 мм. Клапаны бывают односедельные (рис. 10 а) и двухседельные (рис. 10 б). Двухседельные клапаны получили большое распространение благодаря меньшему усилию, необходимому для их перемещения по сравнению с односедельными.

Рис. 10. Регулирующие клапаны: а — односедельные; б — двухседельные.

Рабочаяповерхность клапана может быть выполнена как плоской (рис. 11 а),так и конической (рис. 11 б). Если угол конуса (рис. 11 в) имеет минимальную величину, равную 15—35°, то клапан называется игольчатым. Регулирующие клапаны с точки зрения гидравлической характеристики можно разделить на пропорциональные, параболические и логарифмические. На рис. 12 показан регулирующий клапан с пропорциональной характеристикой. Проходное отверстие его выполнено в седле в виде цилиндрического отверстия с небольшой фаской. Тарелка плунжера имеет форму усеченного конуса. Клапан имеет прямолинейную зависимость между подъемом плунжера и проходным сечением. Регулирующие пропорциональные клапаны применяются почти исключительно при двухпозицион ном регулировании в объектах с большим коэффициентом емкости. Для обеспечения более устойчивого регулирования применяются клапаны с проходным сечением в виде равнобедренных треугольников. В них зависимость, между подъемом плунжера и проходным сечением имеет параболический характер, вследствие чего их называют параболическими.

Рис. 11. Рабочие поверхности клапанов.

Рис. 12. Регулирующий клапан с пропорциональной характеристикой.

Клапаны, у которых зависимость между подъемом плунжера и проходным сечением выражается логарифмической функцией, называются логарифмическими.

Регулирующие клапаны можно разделить на клапаны прямого и обратного действия. В клапанах прямого действия при опускании плунжера вниз проходное отверстие закрывается. В клапанах обратного действия при движении плунжера вниз проходное отверстие открывается.

Большую часть выпускаемых клапанов можно перевести с прямого на обратное действие без существенных переделок.

При выборе регулирующего клапана следует учитывать характер его работы. Например, если требуется установить клапан для регулирования давления пара, поступающего в объект, и он устанавливается на главном трубопроводе, то клапан должен быть прямого действия. Выполнение этого условия предусматривает бесперебойную подачу пара в объект в случае порчи клапана. При регулировании подачи газа к печам, наоборот, следует установить клапаны обратного действия. В этом случае при порче регулятора клапан приоткроет доступ топливного газа в печь. В месте установки регулирующих клапанов необходимо предусматривать обводные линии, чтобы на случай неисправности клапанаиметь возможность пропустить поток, минуя неисправный участок. Расход регулируемого вещества (несжимаемой жидкости) через проходное сечение клапана определяется уравнением

(2)

где Q — расход, м³/сек;

- безразмерный коэффициент расхода;

F — площадь проходного сечения, м², изменяющаяся в результате перемещения штока; h — перепад давления перед клапаном и после клапана, кгс/м²;

— объемный вес протекающего вещества, кг/м³;

g — ускорение силы тяжести, м/сек².

В приведенной формуле при линейно измеряющейся площади проходного сечения F и постоянном значении — 2g отклонение расхода от линейной зависимости может происходить за счет изменения величины коэффициента расхода. Поэтому для получения характеристики клапана, близкой к идеальной, необходимо, чтобы его конструкция обладала формой, учитывающей изменение коэффициента расхода при перемещении плунжера. Это достигается за счет профиля рабочей поверхности клапана.

Идеальная характеристика клапана сохраняется лишь при постоянном перепаде давления, в противном случае рабочая характеристика отличается от идеальной.

Параболистическая характеристика клапана может быть выражена уравнением параболы с вершиной в начале координат

(3)

где у — ход штока клапана, %;

Q — расход среды, протекающей через клапан, %;

А — постоянный коэффициент, который определяется экспериментально для данной конструкции клапана.

Чтобы получить логарифмический закон изменения проходного сечения клапана, необходимо иметь профиль проходного сечения, удовлетворяющий зависимости:

где А и С — постоянныекоэффициенты, определяемые опытным путем для данной конструкции клапана.

Конструкция клапана с логарифмической характеристикой приведена на рис. 13. Клапан состоит из корпуса 1 с фланцем 2. Внутри корпуса сделано седло 3, в которое входит плунжер 4 с переходными окнами. Последние расположены в два яруса и имеют очертания, отвечающие логарифмической кривой. К верхней части плунжера прикреплен шток 5. С верхней и нижней частей корпус закрывается крышками 6 и 7. Для уменьшения трения в клапане установлен сальник 8.

Рис. 13. Регулирующий клапан с логарифмической характеристикой.

Уплотнение в сальнике достигается подачей на шток с помощью масленки 9 и винта 10 густой смазки, заполняющей полость специальной втулки 11.

Регулирующие заслонки

Регулирующие (дроссельные) заслонки получили широкое применение для регулирования потока газа и пара при небольшом избыточном давлении или вакууме в трубопроводах большого диаметра. Это объясняется их конструктивной простотой, достаточно хорошими регулировочными свойствами и небольшими потерями давления. Прямоугольные заслонки имеют наименьшую зависимость между степенью открытия и приростом проходного сечения.

Рис. 14. Регулирующая заслонка с мембранным приводом пневматического действия.

На рис. 14 показана регулирующая заслонка с пневматическим мембранным приводом. Заслонки могут иметь также гидравлический и электрический приводы. Заслонка является регулирующим органом неуравновешенного типа. При протекании через заслонку газа или другого вещества возникает реактивный вращающий момент, который стремится закрыть заслонку.

Величина реактивного момента может быть определена по формуле

кг/см,

где — коэффициент, зависящий от угла поворота заслонки; h — перепад давления газа, кгс/см²; d — диаметр заслонки, см.

Диаметр круглой заслонки, предназначенной для газов и воздуха, может быть определен по формуле

(4)

где d — диаметр заслонки, см;

Q — максимальный расход газа или воздуха, м³/час

— вес единицы объема газа или воздуха, кг/м³; h — перепад давления в заслонке, мм вод. ст.

Для регулирования газовых потоков в трубопроводах большого сечения применяются поворотные многолопастные регулирующие заслонки.

Поиск по сайту: