Опубликовано: Май 24, 2012
7.2. Выбор регулирующих органов и исполнительных механизмов Регулирующие органы входят в состав исполнительных устройств систем автоматического регулирования, содержащих также исполнительные механизмы. Регулирующие органы служат для регулирования расхода вещества (или энергии) при поддержании заданного значения регулируемой величины в управляемом объекте. В сушильных камерах в качестве регулирующих органов применяют клапаны (регулирование подачи пара или горячей воды) и заслонки (на приточно-вытяжных каналах). Эти устройства по принципу действия являются переменными гидравлическими сопротивлениями, регулирующими расход вещества путем дросселирования, т. е. изменения проходного сечения регулирующего органа. Регулирующий орган состоит из двух основных частей: неподвижного корпуса и перемещаемого относительно него затвора. Пропускная способность органа зависит от положения затвора в корпусе. Различают органы с вращательным движением затвора (заслонки, запорные задвижки, пробковые краны, игольчатые вентили) и с поступательным (одно- и двухседельные регулирующие клапаны).
Основными параметрами, определяющими выбор регулирующих органов, являются: условное или рабочее давление, условный проход, определяющий пропускную способность клапана, пропускная (расходная) характеристика, выражающая зависимость относительной пропускной способности от относительного хода штока, негерметичность (допустимый начальный пропуск при полном закрытии клапана). Правильный выбор характеристик регулирующих органов имеет большое значение при автоматизации объектов управления. Например, если пропускная способность будет завышена, при пор мальном режиме работы объекта потребуется лишь небольшим степень открытия регулирующего органа, который будет работіпъ на начальном участке расходной характеристики, что увеличит падение давления на клапане, не обеспечит качественного річ у* лирования параметров при использовании регуляторов непрерывно- го, шагового или импульсного действия. Если начальная пропуск ная способность клапана значительная, при двухпозиционном ре гулировании, особенно при мягких режимах, объект может оказан, ся неуправляемым (при закрытом клапане температура в камере может продолжать расти). Для регуляторов непрерывного действия, шаговых или импульсных, важно правильно выбрать расходную характеристику реп лирующего органа. Для нормального функционирования системы регулирования необходимо, чтобы регулирующий орган имел ли нейную или близкую к ней расходную характеристику. Это полностью относится и к лесосушильным камерам, статические характеристики которых линейны (см. гл. 2). Стандартами предусмотрен выпуск двухседельных и односедельных регулирующих клапаінов средних расходов с линейной и равнопроцентной пропускной характеристикой, а трехходовых регулирующих и односедельных клапанов малых расходов - с линейной пропускной характеристикой. При линейной характеристике обеспечивается пропорциональность между перемещением плунжера и расходом среды через клапан (рис. 7.1). При равнопроцентной (логарифмической) характеристике изменение расхода регулируемой среды пропорционально расходу в данный момент времени. Фактическая расходная характеристика существенно отличается от расчетной, конструктивной. Это объясняется тем, что расход вещества через клапан зависит от перепада давления на нем, максимального при полностью закрытом регулирующем органе и уменьшающегося по мере его открытия. Это приводит к тому, что у клапанов с линейной конструктивной характеристикой рабочая расходная характеристика получается нелинейной (кривая 1 на рис. 7.1).  Исследования регулирующих органов К.Р-180 и ПРК-61 на лесосушильных камерах показали, что их фактические расходные характеристики существенно отличаются от паспортных (равнопроцентных) и
близки к линейным [16, 111]. Результаты экспериментов позволили рекомендовать для применения в системах автоматизации лесосушильных камер регулирующие органы с равно- Процентной (логарифмической) пропускной характеристикой. Этот вывод совпадает с общими рекомендациями к выбору целесообразной формы пропускной характеристики: если изменение расхода регулируемой среды через регулирующий орган происходит лишь при его перемещении, желательна линейная расходная характеристика; если в системе имеются такие возмущения, которые приводят к изменению расхода регулируемой среды через регулирующий орган при его фиксированном положении, рекомендуется выбирать клапан с равнопроцентной расходной характеристикой, так как она обеспечивает постоянство коэффициента передачи регулирующего органа [45]. В лесосушильных камерах расход пара (или горячей воды) через калориферы зависит от режима сушки, породы, размеров, объема и влажности высушиваемой древесины, давления пара и других факторов. Одной и той же степени открытия регулирующего органа может соответствовать различный расход теплоносителя. Таким образом, в лесосушильных камерах для регулирования параметров среды путем воздействия на подачу теплоносителя следует применять регулирующие органы с равнопроцентной пропускной характеристикой: одно- и двухседельные регулирующие клапаны малых и средних расходов и трехходовые клапаны. Двухседельные клапаны обычно применяют для регулирования расхода жидкостей и пара при относительно больших перепадах давления. Наличие у клапана двух седел позволяет значительно разгрузить шток от усилий, вызываемых движущей средой. Это обусловлено тем, что перепад давлений среды в равной мере действует на нижнее и верхнее седла клапана, что позволяет почти полностью уравновесить усилия на штоке клапана. Однако двухседельные клапаны имеют повышенную негерметичность и, следовательно, относительно большой пропуск вещества через закрытый клапан. Например, по стандарту пропуск среды через закрытый клапан не должен превышать 0,01% условной пропускной способности. Как показывает практика, фактический пропуск среды после сравнительно небольшого срока эксплуатации возрастает в несколько раз. Поэтому применять двухседельные клапаны при малых расходах пара или воды, особенно в двухпозиционных системах регулирования, не рекомендуется. Односедельные клапаны не разгружены, и для их закрытия требуются значительные усилия исполнительного механизма. Ho конструкция односедельных клапанов более герметична. По стандартам, допустимый пропуск обычных односедельных клапанов равен 0,005%, а при малых расходах 0,001% условной пропускной способности. Для запорно-регулирующих клапанов начальный пропуск вообще не допускается. Поэтому для лесосушильных камер предпочтительнее использовать односедельные запорно-регулирующие клапаны. Для односедельных клапанов большое значение имеет направление подачи регулируемой среды. Если движение среды направлено от привода (в сечении седла), плунжер будет прижиматься к седлу статическим давлением потока. Расчет клапана заключается в определении условной пропускной способности и нахождении по ней из каталогов и справочников диаметра условного прохода регулирующего оргаіна. Максимальную пропускную способность регулирующего органа рассчитывают для сухого насыщенного пара по формулам: (7.2) (7.3) 
Для определения условного прохода регулирующего органа надо иметь следующие исходные данные: максимальный расход пара (или горячей воды) іна автоматизируемую сушильную камеру, свойства пара или воды (давление, температуру, удельный объем или плотность), давление перед регулирующим органом и падение давления на нем. Расход теплоносителя определяют для «онкретной камеры по известной методике расчета сушильных камер [31]. Для оценки перепада давления на регулирующем органе ииже рассмотрена схема теплоснабжения камеры (рис. 7.2). Давление в паровой магистрали обычно рекомендуют поддерживать в пределах 0,3-0,5 МПа. Потери давления обусловливаются его потерями на трение в трубопроводе и на преодоление местных сопротивлений (сужения, колена трубопровода, запорные органы, технологические аппараты - калориферы и т. д.). Перепад давления рассчитывают при максимальном расходе через регулирующий орган. Потери давления в местных сопротивлениях 
Коэффициент сопротивления находят по справочной литературе [120].  В схеме теплоснабжения камеры за калорифером устанавливают конденсатоотводчик, производительность которого зависит от перепада давления на нем. Поэтому значительные потери давления до конденсатоотводчика недопустимы, так как в этом случае при максимальном расходе пара может оказаться, что производительность конденсатоотводчика упадет ниже требуемой и калорифер будет заполняться конденсатом.   Для применения в камерах периодического действия (при сравнительно небольших расходах пара) СвердНИИПДревом рекомендован паровой регулирующий кран ПРК-61 [16], который при промышленной проверке показал удовлетворительные результаты в работе. В проектах камер и в выпускаемых серийно промышленностью металлических камерах применяются регулирующие клапаны с электродвигательным приводом, например 25ч931нж с приводом ПР-1М (изготовитель - арматурный завод, г. Гусь-Хрустальный). Для надежной работы системы автоматического управления очень важно правильно выбрать исполнительные механизмы перемещения регулирующих органов. При этом необходимо учитывать следующее: тип регулирующего органа, обеспечение рабочего диапазона его перемещения (характеризуется оборотом выходного вала или ходом его штока), требуемого быстродействия, достаточного пускового момента, работы привода при перегрузках, точности в процессе работы (характеризуется величиной инерционного выбега выходного вала), возможности применения при изменяющихся внешних условиях (например, повышенных температуре и влажности), относительной простоты эксплуатации, надежности в работе, значительного срока службы. Чаще всего в схемах автоматизации лесосушильных камер применяют электрические исполнительные механизмы (пневматические исполнительные механизмы применяют в некоторых зарубежных камерах, а в СССР в пневматической системе автоматизации ПУСК-ЗД применяют мембранные пневматические исполнительные механизмы). В табл. 7.2 приведены технические характеристики электрических исполнительных механизмов [122], применяющихся в лесосушильной технике. 
Исполнительные механизмы ДР применяют в системах позиционного регулирования для перемещения регулирующего органа из одного крайнего положения в другое. Они допускают работу только при горизонтальном расположении вала ротора электродвигателя. Электрические исполнительные механизмы ИМ-2/2,5 и ИМТ- 4/2,5 предназначены также для систем позиционного регулирования. От механизмов ДР они отличаются большой мощностью и быстродействием. Исполнительные механизмы ПР могут применяться в системах автоматического регулирования позиционного и непрерывного действия, но при испытаниях и в процессе эксплуатации зачастую выходят из строя, являются недостаточно надежными в условиях лесосушильных камер. Особенно ненадежно они показали себя в камерах СП-5КМ при установке на регулирующих заслонках приточно-вытяжных каналов. Более устойчивыми и надежными в работе являются исполнительные механизмы ИМ-2/120, рекомендуемые по результатам испытаний для широкого применения в лесосушильных камерах [98]. Если для перемещения регулирующих органов требуются значительные усилия, например, для регулирующих заслонок в некоторых камерах, можно применять исполнительные механизмы ИМТ или механизм дистанционного управления КДУ. В регулирующих органах с винтовым шпинделем, требующим для перемещения .нескольких оборотов, применяют многооборотные исполнительные механизмы МЭМ. отрывки (возможны ошибки распознавания, формулы опущены) из книги Автоматизация процессов сушки пиломатериалов Е. С. БОГДАНОВ
От: AntonSokolov,
Скрыть комментарии (отзывы) (0)
Похожие темы:
« Вернуться
|
