2.7.2 Регулюючі органи
Регулюючий орган - це пристрій, який змінює притік речовини або енергії до об'єкта, виконуючи процес регулювання.
Регулюючі органи діляться на конструкції:
пересування затвору паралельного потоку (клапани та золотники);
пересування затвору перпендикулярно потоку (шиберні засувки);
регулюючі органи з обертанням затвору (крани, поворотні заслінки);
регулюючі органи зі стисканням прохідного каналу (діафрагмові клапани);
регулювальні автотрансформатори та подільники напруги.
Регулюючі органи в системах автоматики частіше за все являють єдине ціле із виконавчими механізмами. Головними характеристиками регулюючих органів є конструктивна, витратна та гідравлічна.
Конструктивна характеристика показує залежність зміни прохідного перерізу від ступеня його відкриття.
Витратна характеристика показує залежність зміни витрати від ступеня відкриття або кута повороту затворного органа. Витратні характеристики є базою для вибору регулюючого органа за його умовною пропускною здатністю. Витратні характеристики клапанів ті заслінок нелінійні та суттєво залежать від опорів.
Залежність зміни коефіцієнту опору від ступеня відкриття називається гідравлічною характеристикою.
Регулюючі органи випускаються в двох модифікаціях: нормально відкриті НВ та нормально закриті НЗ.
Крани бувають коркові, муфтові і фланцеві, одноходові і багатоходові. Останні в пристроях автоматики використовують як гідроперемикачі.
Вентилі, що застосовуються для регулювання витрати в трубах невеликого діаметра, бувають муфтові, фланцеві і цапфові.
Засувки в залежності від конструкції затвора поділяють на два типи: паралельні й клинові. Обидва типи засувок виготовляють з висувним чи не висувним шпинделем. Закриття засувок виробляється обертанням шпинделя. Їх випускають об'єднаними з електричним чи гідравлічним приводом.
Клапани через складність їхнього пристрою і високу вартість застосовують для регулювання витрати рідко. Основною перевагою клапана є лінійна чи близька до неї характеристика.
Заслінки використовуються для регулювання витрати газу, коли робочий тиск невеликий. Зараз почали випускати поворотні заслінки з діаметром прохідного отвору від 80 до 500 мм.
Шибери використовують для регулювання витрати рідин у відкритих каналах.
Заслінки і шибери іноді називають відповідно затворами дисковими (поворотними) і затворами плоскими (щитовими).
2.7.3 Виконавчі механізми системи автоматики
Виконавчий механізм (ВМ) – це пристрій, що призначений для перетворення вхідного сигналу в пересування регулюючого органу.
Виконавчі механізми бувають:
електричні;
пневматичні;
гідравлічні
Деякі виконавчі механізми виконують найпростіші операції ( відкрити – закрити) і тоді їх називають двохпозиційними. Інші механізми виконують більш складні операції ступінчастого або плавного регулювання положення регулюючого органу – це багатопозиційні або пропорційні ВМ. В якості виконавчих елементів використовують електродвигуни, електромагніти, гідравлічні і пневматичні пристрої.
Основними показниками виконавчих механізмів, які характеризують їх регулювальну здатність, є коефіцієнт підсилення за потужністю та швидкістю на виході.
За швидкістю виконавчі механізми поділяються на сервоприводи з постійною та з пропорційною швидкістю. В останньому випадку вихідна швидкість приблизно пропорційна величині сигналу датчика. До першої групи належать практично всі електричні ВМ змінного струму. До другої групи можуть бути віднесені гідравлічні і пневматичні сервоприводи.
В якості електричних виконавчих механізмів використовують електродвигуни, які приводять в дію регулюючі органи ( шибер, засувку, повзунок реостату або автотрансформатору). Електричні ВМ бувають із трифазними, однофазними, конденсаторними й кроковими електродвигунами. Вмикання цих двигунів може здійснюватися за допомогою контактів або магнітних пускачів. Також застосовують тягові електромагніти та електромагнітні муфти релейної та плавної дії.
Мембранні сервоприводи (пневматичні та гідравлічні) будуються на основі мембранних перетворювачів із м’якою пружиною. Якщо в камеру над мембраною 2 подати стиснене повітря під тиском Р, то робочий шток 1, долаючи протидію пружини 3, переміститься вниз. Після припинення подачі робочої речовини пружина повертає мембрану у вихідне положення. Тут Х, Y – вхідна та вихідна величини.
Аналогічно працює і поршневий серводвигун, в якому замість мембрани вбудований підпружинений поршень.