Исполнительные механизмы управления клапанами (7 видео)

Исполнительный механизм — это устройство, преобразующее выходной сигнал регулятора в перемещение регулирующего органа. Исполнительные механизмы крайней распространены и используются повсеместно не только в промышленности, но и в быту.

Исполнительный механизм

Содержание

Общий принцип действия исполнительных механизмов
Виды исполнительных механизмов
Пневматический исполнительный механизм
Мембранный исполнительный механизм однонаправленного действия
В состав такого механизма входит:
Принцип действия:
Мембранный исполнительный механизм двойного действия
Принцип действия:
Поршневой исполнительный механизм
В состав такого механизма входит:
Принцип действия:
Исполнительные механизмы и регулирующие органы
Описание и принцип действия мембранного исполнительного механизма (МИМ)
📹 Видео

Видео:Соленоидные электромагнитные клапаны. Принцип работы, виды.Скачать

Общий принцип действия исполнительных механизмов

Обычно исполнительные механизмы состоят из трех основных частей: привод, прибор для управления приводом и регулирующий орган — задвижки. Привод обеспечивает изменение положения задвижки, а задвижка корректирует величину переменной процесса.

За счет подвода энергии извне исполнительный механизм развивает усилие и мощность, достаточные для перемещения регулирующего органа в положение, соответствующее командному сигналу. Например, исполнительный механизм может использоваться, чтобы изменить степень открытия клапана для увеличения или уменьшения загрузки, или изменить положение заслонки или жалюзи.

Видео:Исполнительные механизмыСкачать

Виды исполнительных механизмов

Существуют разные виды исполнительных механизмов, которые, в свою очередь, имеют подвиды. Их конструкция и принцип действия отличаются друг от друга. В зависимости от вида энергии, используемой для создания перестановочного усилия, исполнительные механизмы разделяют на пневматические, гидравлические и электрические.

Тип исполнительного механизма, который используется на конкретном производстве, зависит от многих факторов, включая особенности технологического процесса, действие, которое должно быть выполнено и требуемую скорость реагирования.

Видео:Типы регулирующих клапановСкачать

Пневматический исполнительный механизм

Пневматический исполнительный механизм — устройство, которое использует давление сжатого воздуха, чтобы произвести механическое движение. Движение, которое произведено, затем может использоваться, чтобы выполнить функцию перемещения регулирующего органа в системе автоматического регулирования.

Движение, вырабатываемое пневматическим исполнительным механизмом может быть использовано, например, для выбора положения вентиля, управляющего потоком пара, воды или других жидкостей. Для управления положением заслонки или жалюзи, течением воздуха или других продуктов технологического процесса.

Пневматический исполнительный механизм

Это наиболее распространенный тип исполнительных механизмов, используемых в автоматических системах регулирования технологических процессов.

Различаются три общих вида пневматических исполнительных механизмов, используемых в промышленности: мембранные исполнительные механизмы однонаправленного действия, мембранные исполнительные механизмы двойного действия и поршневые исполнительные механизмы.

Видео:Предохранительный клапан непрямого действия (с пилотным управлением).Скачать

Мембранный исполнительный механизм однонаправленного действия

Мембранный исполнительный механизм однонаправленного действия классифицирован, как механизм однонаправленного действия, потому что воздушное давление вводится в исполнительный механизм только через один порт и давление воздействует только на одну сторону мембраны.

Такой тип исполнительного механизма мог бы использоваться для управления движением клапана на топливной линии или для регулирования расхода питательной воды в котел, когда очень опасно прекращение потока воды в котел.

Мембранный исполнительный механизм однонаправленного действия

В состав такого механизма входит:

1. Гибкая мембрана, часто сделанная из прорезиненной ткани;
2. Металлический диск, который принимает на себя нагрузку и поддерживает мембрану;
3. Пружина, которая прикладывает предварительное усилие на мембрану и шток, связанный с мембраной и перемещающийся при прогибе мембраны;
4. Орган управления, движение которого будет обеспечивать исполнительный механизм;

Читайте также: Клапан за водоструйка black decker 3081280 за pw1300b pw1500sp pw1700spm

Принцип действия:

1. Давление вводится в механизм;
2. Мембрана прогибается вверх, сжимая пружину и поднимая шток;
3. Шток двигается пропорционально величине давления воздуха, приложенного к исполнительному механизму через порт ввода давления.

Связь движения штока с величиной приложенного давление воздуха означает, что управление прилагаемым давлением позволяет исполнительному механизму устанавливать регулирующий орган в любой заданной точке его зоны перемещения.

Видео:Предохранительный клапан. Устройство и принцип работыСкачать

Мембранный исполнительный механизм двойного действия

Мембранные исполнительные механизмы двойного действия содержат два порта для ввода давления. Такие механизмы часто используются там, где ограничено пространство для размещения клапана. Давление воздуха обеспечивает усилия для движения в обоих направлениях и не имеется никакой потребности в применении громоздкой пружины, используемой в мембранных исполнительных механизмах однонаправленного действия.

Мембранные исполнительные механизмы двойного действия

Принцип действия:

Головка исполнительного механизма разделена на две секции или камеры, мембранной и двумя металлическими дисками. Имеются два порта, по одному для каждой камеры.
1. Давление воздуха, прилагаемое к нижнему порту, перемещает мембрану и шток вверх;
2. Давление воздуха, прилагаемое к верхнему порту, перемещает мембрану и шток вниз.

Так как давление воздуха обеспечивает силу для движения в двух направлениях, это исполнительный механизм двойного действия.

Видео:Исполнительные механизмы, Консбаева А.Скачать

Поршневой исполнительный механизм

В поршневом пневматическом исполнительном механизме давление воздуха действует на поршень в цилиндре для развития тяги и создания движения. Поршневой исполнительный механизм позволяет обеспечивать большее перемещение штока, которое ограничено лишь практической длиной цилиндра.

Поршневой пневматический исполнительный механизм хорошо подходит для работ, где требуется передвижение на большее расстояние. Обычно используется для выбора положения жалюзи и заслонок, которые управляют потоком воздуха или других газов в промышленных процессах.

Поршневой исполнительный механизм

В состав такого механизма входит:

1. Цилиндр;
2. Две торцевые крышки, которые герметично закрывают цилиндр;
3. Два порта, через которые сжатый воздух поступает в цилиндр или выходит из него; 4. Поршень, который перемещается в цилиндре;
5. Шток поршня, который соединяет поршень с органом управления, приводимым в действие исполнительным механизмом.

Принцип действия:

1. Поршень перемещается под действием давления воздуха, подаваемого через один порт;
2. В это время воздух на другой стороне поршня выпускается наружу через другой воздушный канал, соединенный с атмосферой;

Поршневой пневматический исполнительный механизм

Видео:Исполнительные механизмы 1Скачать

Исполнительные механизмы и регулирующие органы

Исполнительные механизмы (ИМ), являясь составной частью системы автоматического регулирования, предназначены для перемещения регулирующего органа (РО) в соответствии с командой, получаемой от регулятора. В зависимости от вида энергии, используемой в ИМ, они подразделяются на электрические, пневматические и гидравлические.

Читайте также: Трехходовой клапан котел celtic

Вентили являются наиболее распространенными регулирующими органами. Они могут иметь различную форму (с коническим седлом, тарельчатый, шариковый, игольчатый и т. д.). Открывание и закрывание вентиля производится перемещением затвора в осевом направлении.

Как правило, для перемещения затвора клапана (вентиля) используют резьбовой шпиндель. Таким образом, для закрывания или открывания вентиля требуется совершить большое число оборотов, что позволяет осуществить малое приращение величины управления и тем самым повысить точность установки исполнительного звена.

Краны управляются вращательным перемещением затвора на определенный угол (в основном 90°).

Заслонки наиболее часто используют при управлении потоками массы, обладающими большой скоростью (газ, воздух). Запорный элемент заслонки перемещается вдоль уплотняющей пластины перпендикулярно направлению потока. Тем самым при закрытом положении заслонки достигается большая степень уплотнения, и наоборот, в полностью открытом положении поток массы не встречает практически никакого сопротивления.

Клапаны воздействуют на изменение потока массы с помощью дисков, пластин, опускаемых преимущественно вертикально по отношению к направлению потока. Однако даже при тщательной подгонке запорного элемента и корпуса клапана клапан не обеспечивает полного уплотнения.

Исполнительные механизмы (ИМ) содержат элементы:

— усилитель мощности (входной управляющий сигнал 4 — 20 mA; 0 — 5 mA; 0,2 — 1,0 атм);

— электро- или пневмопривод, содержащий механическую передачу (передаточный механизм);

— регулирующий орган (у клапана – шток с плунжером, у шнекового питателя – шнек и т.п.);

— регулирующее устройство для установки в заданное положение регулирующего органа исполнительного механизма (у регулирующего клапана – это устройство называют позиционер);

— датчик положения (у ИМ с электроприводом).

Электродвигательный ИМ (рис. 2.65) состоит из электродвигателя 3 с электромагнитным тормозом 4, блока 5 с конечными выключателями, червячного редуктора 2 и выходного вала редуктора 1, предназначенного для сочленения с регулирующим органом. Пуск электродвигателя в ту или иную сторону вращения обеспечивается включением контактов 1РБ или 2РБ реле автоматического регулятора.

При этом через обмотки В или Н реверсивного магнитного пускателя потечет ток и включатся его главные контакты ВО или НО, с помощью которых включается в сеть электродвигатель ЭД. Блок-контакты В1 и HI служат для шунтирования контактов регулятора. Для отключения электродвигателя при достижении выходным валом редуктора крайних положений предназначены конечные выключатели КВО и КВЗ, зажигая при этом одну из соответствующих сигнальных ламп ЛО или ЛЗ. Кнопка КС служит для аварийного останова электродвигателя.

Рис. 2.65. Электродвигательный исполнительный механизм: а — общий вид; б — электрическая схема включения.

Описание и принцип действия мембранного исполнительного механизма (МИМ)

МИМ работает по принципу компенсации усилий и содержит резиновую мембрану, опирающуюся на жёсткий центр, который поджат пружиной. Пневматический входной сигнал от управляющего устройства поступает в мембранную полость и воздействует на мембрану. При этом усилие пружины противодействует усилию, создаваемому давлением сжатого воздуха, а жёсткий центр перемещается, причём, перемещение обратно-пропорционально жёсткости пружины. Конструкция механизма нормально-закрытого типа показана на рис. 2.66.

Читайте также: Как отрегулировать клапан вестгейта

Мембранная коробка состоит из крышек 1, 3 и установленной между ними мембраны 2.

Рис. 2.66.Эскиз конструкции мембранного исполнительного механизма нормально закрытого типа.

Рабочая мембранная полость образуется мембраной 2, крышкой 3 и фланцем 15, который размещён между крышкой 3 и кронштейном 5. Полость уплотняется шайбами 16 и резиновой манжетой 14, через которую проходит шток 7, направляемый капроновой втулкой 13 закрепляемой во фланце 15. Шток уплотняется резиновым уплотнительным кольцом 12. Регулирующая гайка 9 навинчена на шток 7. Пружина 6 верхним торцом упирается во фланец 15, а нижним – в опору 17. С помощью регулирующей гайки 9 можно поджать пружину таким образом, чтобы перемещение штока начиналось при значении входного сигнала равного минимальному значению перестановочного усилия в соответствии с типом МИМ.

В технике управления мембранные исполнительные механизмы, или как их часто называют, приводы работают преимущественно на пневматической энергии, поршневые — на гидравлической.

Мембранные ИМ из-за разнообразия их исполнения, хорошей приспособляемости к различным исполнительным звеньям, прочности и надежности конструкции, экономичности изготовления и технического обслуживания нашли широкое применение в практике современного производства. Как правило, их применяют вместе с вентилями. Предельные параметры установки исполнительных звеньев определяются габаритами мембраны.

Гидравлические поршневые ИМ (рис.2.67) применяют вместе с рабочими цилиндрами. При этом поршневые приводы могут располагаться как с одной, так и с обеих сторон цилиндра. При расположении привода с одной стороны цилиндра поршень под воздействием давления может перемещаться только в одном направлении. Возвращение поршня в исходное положение производится, как правило, с помощью пружины. При двухстороннем расположении поршневого привода на него может оказывать воздействие давление обеих камер цилиндра, что дает возможность перемещения поршней в двух направлениях. Использование гидравлическогог поршневого ИМ позволяет добиваться высокой мощности и быстроты установки исполнительных звеньев.

Рис. 2.67. Гидравлический поршневой исполнительный механизм

В качестве источника вспомогательной энергии в гидроавтоматике используется жидкость под давлением, которая управляет движением исполнительного механизма. Наиболее распространенным видом гидравлических исполнительных механизмов являются поршневые. Обычно поршневые гидравлические исполнительные механизмы применяются при давлении жидкости от 2,5 — 20 МПа, поэтому они могут развивать большие перестановочные усилия, сохраняя при этом относительно небольшой габарит. Гидравлические устройства связаны трубопроводами, по которым движется рабочая жидкость.

Мощность гидравлических исполнительных механизмов в несколько раз больше, чем электрических или пневматических, при тех же габарите и массе. Гидравлические исполнительные механизмы имеют высокое быстродействие, определяемое малой инерцией подвижных частей, и высоконадежны. Скорость перемещения выходного вала у них легко настраивается в широких пределах без применения редукторов. В силу этих особенностей гидравлические ИМ достаточно широко применяются на предприятиях хлебопекарной, макаронной и кондитерской промышленности.