Пристрої автоматичного регулювання. Класифікація систем автоматичного управління

Під автоматичним регулюванням розуміється безперервний процес підтримки будь-якої регульованої величини на незмінному рівні або процес зміни цієї величини по заздалегідь заданому закону при будь-яких збурюючих впливах. Пристрої, що виконують зазначену функцію, називаються автоматичними регуляторами.

Регульованою величиною називається фізичний параметр, який слід підтримувати незмінним або змінювати за певним законом. Такими параметрами в енергосистемах є напруга, частота, активна і реактивна потужності.

Системи автоматичного регулювання містять ті ж елементи, що і системи автоматичного управління.

Залежно від принципу регулювання все регулятори можна розділити на два класи: регулятори, які використовують принцип регулювання по обуренню, і регулятори, які використовують принцип регулювання по відхиленню регульованої величини від заданого значення. Є комбіновані системи регулювання, що використовують обидва принципи.

Структурна схема системи регулювання по обуренню повторює схему системи автоматичного управління на рис. 1.1. Принцип регулювання по обуренню полягає в тому, що вимірювальний орган регулятора реагує на зміну одного або декількох впливів, що обурюють, що роблять найбільш істотний вплив на регульовану величину.

При виникненні такого обурення вимірювальний орган через інші елементи регулятора впливає на об'єкт регулювання таким чином, щоб регульована величина мала задане значення, причому регулюючий вплив тим більше, чим більше обурює вплив.

Прикладом регулятора за збуренням є пристрій компаундирования синхронних генераторів, яке здійснює регулювання збудження генератора в залежності від струму статора (див. § 7.4).

Принцип регулювання по відхиленню регульованої величини від заданого значення полягає в тому, що вимірювальний орган регулятора порівнює дійсне значення регульованої величини заданим значенням (рис. 1.2).

При наявності неузгодженості вимірювальний орган виробляє сигнал регулюючого впливу, який прагне відновити регульовану величину. При цьому знак регулюючого впливу повинен бути протилежний знаку відхилення регульованої величини. Величина і знак відхилення визначають інтенсивність і напрямок процесу регулювання.

Для забезпечення безперервності регулювання необхідно, щоб на вхід вимірювального органу безперервно подавався сигнал, пропорційний регульованою величиною, тобто повинна існувати зв'язок виходу системи регулювання з її входом. Цей зв'язок отримала назву головної (або основний) зворотного зв'язку. Наявність головною зворотного зв'язку є характерною особливістюрегуляторів, що працюють на принципі виявлення відхилення регульованої величини. Таким чином, за своєю структурою системи регулювання по відхиленню є автоматичними системамизамкнутого типу.

Мал. 1.2. Структурна схема системи автоматичного регулювання по відхиленню регульованої величини

Окрім головної зворотного зв'язку регулятори містять додаткові (внутрішні) зворотні зв'язки. Додаткові зворотні зв'язки пов'язують вихід будь-якої ланки регулятора з його входом або входом будь-якого попереднього ланки. Ці зв'язку коректують значення регулюючого впливу і тим самим змінюють характер регулювання. Існують позитивні (ПОС) і негативні (ООС) зворотні зв'язки.

Позитивний зворотний зв'язок характеризується тим, що сигнал зв'язку з цим збігається за знаком з основним сигналом, що надходять на вхід ланки, охопленого цим зв'язком. Дія позитивного зворотного зв'язку призводить до збільшення коефіцієнта посилення основної ланки. Це властивість ПОС використовується в підсилювачах для отримання великих значень коефіцієнтів посилення. Крім того, ПОС використовується для надання процесу регулювання необхідного характеру.

Негативний зворотний зв'язок створює додаткове регулюючий вплив, протилежне за знаком основному регулюючому впливу. Негативний зворотний зв'язок сприяє стабілізації процесу регулювання, зменшує величину перерегулювання (див. Рис. 1.4, а) при необхідності може повністю виключити перерегулирование (див. Рис. 1.4, б). Орган ООС також дозволяє надавати процесу регулювання необхідний характер.

Власники патенту RU 2262731:

Пристрій призначений для автоматичного і дистанційного керування різними технологічними процесами. Технічний результат - підвищення швидкодії і точності підтримки заданого параметра. Основними елементами пристрою автоматичного регулювання є пристрій керування, наприклад комп'ютер, або регулюючий прилад, або кнопкова станція, вхід якого функціонально пов'язаний з одним або декількома датчиками, вихід же цього керуючого пристрою пов'язаний безпосередньо або через підсилювач з перетворювачем або перетворювачами, в даному випадку у вигляді нагнітального або стравлювати пристрої, в завдання яких входить підтримка необхідного тиску в порожнині виконавчого механізму рідкого або газоподібного середовища, виконавчий механізм, в завдання якого входить вплив на запірно-регулюючих органів, які безпосередньо впливають на регульований процес. 13 з.п. ф-ли, 33 іл.

Винахід відноситься до області автоматизації різних технологічних процесів і може знайти широке застосування в різних галузях промисловості.

Відома система автоматичного регулювання, що містить регулюючий клапан, встановлений на трубопроводі, який має мембранний виконавчий механізм, який через перетворювач функціонально пов'язаний з регулюючим пристроєм (див., Наприклад, патент Великобританії №1068447 З 3Р З 05 D, публ. 1967 г.).

Недоліком відомої системи автоматичного регулювання є низька швидкодія і недостатня точність підтримки заданого параметра.

Метою винаходу є підвищення швидкодії і точності підтримки заданого значення параметра, а також підвищення надійності.

Суть винаходу полягає в тому, що в пристрої автоматичного регулювання, що містить датчик, з'єднаний зі входом регулює приладу, вихід якого через перетворювач пов'язаний з виконавчим механізмом регулюючого органу або запірно-регулюючого органу, перетворювач виконаний у вигляді, щонайменше, одного нагнетательного пристрої;

нагнітальне пристрій виконаний реверсивним;

перетворювач виконаний у вигляді, щонайменше, одного стравлювати автоматичного клапана;

з порожниною виконавчого механізму пов'язаний датчик тиску, расцепитель якого включений на вході перетворювача;

між перетворювачем і виконавчим механізмом регулюючого органу або запірно-регулюючого органу встановлено, щонайменше, один дросель;

корпус регулюючого органу або запірно-регулюючого органу пов'язаний з кінцевими вимикачами положення виконавчого механізму регулюючого органу або запірно-регулюючого органу, а расцепители кінцевих вимикачів включені на вході перетворювача;

вихід, щонайменше, одного нагнетательного пристрої пов'язаний з виконавчим механізмом, щонайменше, одного стравлювати клапана;

на виході нагнітального пристрою встановлений стабілізуючий і обмежує тиск нагнітається середовища редукційний клапан;

на виході, щонайменше, одного нагнетательного пристрої встановлено зворотний клапан;

виконавчий механізм регулюючого органу або запірно-регулюючого органу з'єднаний із запобіжним клапаном;

виходи "більше" і "менше" регулює приладу з'єднані з виконавчим механізмом регулюючого органу або запірно-регулюючого органу через нагнітальні пристрої або через підбурюючий клапан і нагнітальні пристрій відповідно;

міститься клапан для екстреного відкриття або закриття регулюючого органу або запірно-регулюючого органу;

як нагнітального пристрою використаний мікрокомпресор або мікронасос;

вихід микрокомпрессора або мікронасоса пов'язаний з виконавчим механізмом щонайменше одного стравлювати клапана.

Пристрій автоматичного регулювання пояснюється наступними кресленнями.

Фиг.1 - Принципова схемапристрою.

Фиг.2 - Вузол поршневого виконавчого механізму.

Фіг.3 - Принципова схема пристрою з електросхемою.

Фіг.4 - Вузол кінцевих вимикачів.

Фіг.5 - Електросхема управління пристрою.

Фіг.6 - Нагнітальний вузол.

Фіг.7 - Приклад виконання пристрою.

Фіг.8 - Блокова схема пристрою.

Фіг.9 - Приклад виконання пристрою.

Пристрій автоматичного регулювання складається з нагнітального пристрою 1, наприклад Миникомпрессор або мінінасоса, з патрубком 2, на якому встановлений регулюючим дросель 3, з'єднаний з розподільником 4, який проміжним патрубком 5 з'єднаний з виконавчим механізмом 6, в даному прикладі з мембранним пневматичним механізмом, що має мембрану 7, що розділяє порожнину цього механізму на надмембранний порожнину 8 і подмембранную порожнину 9. У подмембранной порожнини 9 встановлений диск 10, підпружинений до мембрани 7 пружиною 11. Пружина 11 встановлена ​​на шайбі 12.

До диску 10 жорстко приєднаний шток 13. Виконавчий механізм 6 закріплений на корпусі запірно-регулюючого клапана 16 при допомоги штатива 14 і зафіксований за допомогою накидної гайки 15.

До розподільника 4 приєднаний також патрубок 17 з дроселем 18, який з'єднує розподільник 4 з клапаном 19, що має виконавчий механізм 20, електросоленоідний клапан наприклад.

Нагнітальне пристрій 1 електрично пов'язано, наприклад за допомогою проводів 21, з виходом регулює приладу 23, а виконавчий механізм 20 клапана 19 також електрично пов'язаний з іншим виходом регулює приладу 23, наприклад, за допомогою дротів 22.

З виконавчим механізмом 6 зв'язаний також обмежувач тиску 24, наприклад реле тиску, який електрично пов'язаний з расцепителем 26, наприклад, за допомогою проводів 25, при цьому расцепитель 26 встановлений на проводах 21. Обмежувач тиску 24 з'єднаний з розподільником 4 за допомогою патрубка 27. ( фіг.1).

Примітка: Дросель 18 так само, як і дросель 3, виконаний регулюючим.

Виконавчий механізм 28 може бути виконаний поршневим, в корпусі якого встановлена ​​пружина 29, подпружіневающая поршень 30, до якого приєднаний стержень 34. Виконавчі механізми 6 та 28 мають вхідні штуцери 31 і 32, відповідно до яких приєднується патрубок 5. Виконавчий механізм 28 встановлений на корпусі запірно-регулюючого клапана 33. (Фиг.2).

Расцепитель 35 обмежувача тиску 24 може бути встановлений і на проводах 22. На патрубку 2 може бути встановлений зворотний клапан 36. (Фиг.1).

На прикладі Фіг.3 показана конкретна електрична зв'язок між конкретним регулятором типу Р-25 з нагнітальним пристроєм 1, точніше з його однофазним електродвигуном напругою - 24 В і електрокатушкой виконавчого механізму 20 запірного клапана 19. Провід 37 є загальним для живлення електродвигуна нагнетательного пристрою і для електроживлення електрообмоткі виконавчого механізму 20 соленоїдного клапана. Від проводу 37 виконані два відводи: відвід 38, що з'єднує його з електрообмоткой електроприводу нагнетательного пристрою 1, а відведення 39 з'єднує провід 37 з обмоткою соленоїдного клапана 19, точніше її виконавчого механізму 20. електроконтакти 40 і 41, встановлені відповідно на проводах 22 і 21, є контактами обмежувача тиску 24, який в даному випадку може бути диференціальним реле тиску з двома параметрами налаштування.

Клема 42 регулює приладу 23 відповідає клеми 9 регулює промислового приладу Р-25 з вихідним сигналом "Більше", клема 43 регулює приладу 23 відповідає клеми 8 регулює промислового приладу Р-25 і відповідає загальній точці на цьому приладі, клема 44 відповідає клеми 7 регулює промислового приладу Р-25 з вихідним сигналом "Менше". Як промисловий клапана для реалізації пристрою автоматичного регулювання може бути використаний регулюючий клапан 25ЧЗ0НЖ з мембранним виконавчим механізмом, що виконує роль клапана 16 з виконавчим механізмом 6.

Розподільник 4 може кріпитися до виконавчого механізму 6 за допомогою ніпеля 45, жорстко закріпленого на патрубку 5, накидної гайки 46, встановленої на ніпель 45 і має різьбове з'єднання з перехідником 47, який також має різьбове з'єднання з штуцером 31 виконавчого механізму 6. (Фіг. 3).

Функції обмежувача тиску можуть виконувати і кінцеві вимикачі. Кінцевий вимикач 48 верхнього положення штока 14, кінцевий вимикач 49 нижнього положення штока 14, концевики 48 і 49 управляються упором 50, жорстко встановленим на штоку 14.

Контакти 51 концевика 48 встановлені на проводах 22, контакти 52 концевика 49 встановлені на проводах 21.

Концевики 48 і 49 жорстко пов'язані з корпусом клапана 16. (фіг.4).

Якщо пристрій автоматичного регулювання призначене для підтримки заданого тиску певного середовища в трубопроводі, на якому встановлений клапан 16, то обмежувач тиску 24 може виконувати функції управління. У цьому випадку встановлюється додатковий обмежувач тиску на розподільнику 4, а обмежувач тиску 24 в даному прикладі виконує функції регулятора тиску, наприклад, ці функції може виконувати манометр. Додатковий обмежувач 53, встановлений на розподільнику 4, функціонально пов'язаний своїми расцепителями 54 і 55, встановленими на проводах 22 і 21, відповідно до схеми управління нагнітальним пристроєм 1 і клапаном 19.

На електричній схемі манометр 56 своїми контактами 57 і 58 послідовно підключений до контактів 59 і 60 расцепителей 54 і 55 відповідно і котушок реле 61 і 62 відповідно, при цьому вони з'єднані між собою і джерелом електроживлення за допомогою електропроводів 63, 64 і 65 відповідно.

Контакти реле 67 з котушкою 61 послідовно з'єднані з обмоткою 72 виконавчого механізму 20 клапана 19.

Контакти реле 68 з котушкою 62 послідовно з'єднані з обмоткою 71 електроприводу нагнетательного пристрою 1.

Контакти реле 67 і 68 з'єднані з обмотками 71 і 72, які є електричними обмотками, електропроводами 66, 69 і 70 відповідно, при цьому електропровід 66 з'єднують електросхему з джерелом електроживлення. (Фіг.5).

Для окремих випадків роль зворотного клапана можуть виконувати інші запірні пристрої, наприклад електросоленоідний клапан 73 з електричним виконавчим механізмом 74, електрично пов'язаний через провід 21 з виходом регулює приладу 23. (Фіг.6).

Пристрій автоматичного регулювання може бути використано в схемі регулятора прямої дії "після себе" або "до себе". Наприклад, регулятор прямої дії "після себе" може бути виконаний з клапана 16, мембранний виконавчий механізм якого трубкою 75 з'єднаний з вихідним патрубком 76, тобто, наприклад, надмембранний порожнину 8 виконавчого механізму 6 з'єднана з порожниною вихідного патрубка 76, а до подмембранной порожнини 9 підключений патрубок 2, що зв'язує її з нагнітальним пристроєм 1. У цьому прикладі обмежувач тиску 24 з'єднаний з подмембранной порожниною 9. (Фіг.7).

Регулюючий прилад 23 своїм входом функціонально пов'язаний з датчиком 77, що є первинним приладом, наприклад термометром опору градуювання 5 Ом. (Фіг.8).

Пристрій автоматичного регулювання може бути реалізовано і гідравлічним методом, в цьому випадку нагнітальне пристрій 1 є мінінасосом і в гідравлічну схему включена накопичувальна ємність 79, трубкою 80 з'єднана з входом нагнетательного пристрою 1, а трубкою 81 пов'язана з виходом клапана 19 (Фіг.9). До розподільника 4 або до патрубку 17 до регульованого дроселя може бути підключений патрубок 82, що з'єднує їх з клапаном 83, до якого іншим кінцем підключений патрубок 82 і виконавчим механізмом якого є електричний механізм 84 (Фіг.3).

додатково:

На Фіг.10 зображений приклад поршневого виконавчого механізму з додатковим нагнітальним пристроєм 85, наприклад мікрокомпресором або мікронасосом, патрубком 86, з встановленим на ньому регульованим дроселем 87, що зв'язує його вихід з порожниною циліндричного корпусу 88 цього поршневого виконавчого механізму, в якому виконаний з можливістю зворотно -поступательного переміщення поршень 89 з приєднаним до нього штоком 90. При цьому на крайніх точках корпусу 88 встановлені стравлювати електроклапан 92 і електроклапан 93, електрокатушка електроклапана 92 підключена до проводу 21, а електрокатушка електроклапана 93 підключена до проводу 22. електроклапан 92 розташований з протилежного боку по відношенню до нагнітального пристрою 1, а електроклапан 93 розташований з протилежного боку по відношенню до нагнітального пристрою 85. На вході нагнетательного пристрою 1 може бути встановлений фільтр 94. На виконавчому механізмі 6 або розподільнику 4 може бути уста новлен запобіжний клапан 95. (Фіг.3). Запобіжний клапан може бути встановлений на будь-якій ділянці пристрої автоматичного регулювання, пов'язаному з виконавчим механізмом 6, наприклад в нагнітальному пристрої 1.

На Фіг.11, 12, 13, 14 показані приклади виконання системи управління пристрої автоматичного регулювання в блоковому вигляді.

На Фіг.11 датчик 77 функціональним зв'язком 96 з'єднаний зі входом регулює приладу 23, який з'єднаний з джерелом живлення 97 функціональним зв'язком 98. Вихід регулює приладу 23 функціональними зв'язками 99 і 100 відповідно може бути безпосередньо пов'язаний з обмоткою 71 електроприводу нагнетательного пристрою 1 і обмоткою 72 виконавчого механізму 20 клапана 19.

На Фіг.12 зображений приклад, в якому вихід регулює приладу 23 пов'язаний з термоелектричних перетворювачів, наприклад з котушкою 61 та з котушкою 62 проміжних реле, які пов'язані з джерелами живлення 101 і 103 функціональними зв'язками 102 і 104.

Виходи цих термоелектричних функціональними зв'язками 105 і 106 з'єднані з обмотками 71 і 72.

На Фіг.13 зображений приклад, в якому вихід регулює приладу 23 пов'язаний з обмоткою 72 безпосередньо, з обмоткою 71 цей вихід пов'язаний через термоелектричних.

На Фіг.14 зображений приклад, в якому вихід регулює приладу 23 пов'язаний із входом електронного перетворювача 109, наприклад зі входом відомого підсилювача У29.3, вихід з якого функціональними зв'язками 110 і 111 пов'язаний з обмотками 71 і 72, джерело живлення 107 функціональним зв'язком 108 пов'язаний з електронним перетворювачем 109.

На Фіг.15, 16, 17 показані приклади виконання системи управління пристрої автоматичного регулювання у вигляді електросхем.

На Фіг.15 зображена схема живлення, на якій вихід регулює приладу 23 пов'язаний з обмотками 72 і 71 через проміжні реле з котушками 62 і 61 контактами 67 і 68.

На Фіг.16 зображений приклад із застосуванням в якості перетворювача підсилювача 112, що має промислову марку У29.3, вхідні клеми 113, 114, 115 якого відповідають промисловим клем 7, 5, 9. А вихідні клеми 116, 117, 118 відповідають промисловим клеми 6 , 8, 10, які проводами 119, 120, 121 з'єднані з обмотками 71 і 72.

На Фіг.17 зображений приклад, в якому один з виходів регулює приладу 23 пов'язаний з обмоткою 71 через реле, а інший вихід цього приладу з'єднаний з обмоткою 72 безпосередньо.

Додаткові матеріали:

Фіг.18 - приклад виконання пристрою автоматичного регулювання з поршневим виконавчим механізмом.

Фіг.19 - приклад реверсивного нагнетательного виконавчого механізму.

Фіг.20 - зображений приклад пристрою автоматичного регулювання з поршневим виконавчим механізмом.

Фіг.21 - приклад розташування вузлів управління.

На Фіг.18 наведений приклад, в більшому масштабі зображений на Фіг.10.

На Фіг.19 показаний приклад, в якому нагнітальні пристрій 1 виконано реверсивним, тобто воно може нагнітати в прямому і зворотному напрямках, при цьому виконанні досить одного нагнетательного пристрої для управління виконавчим механізмом, наприклад поршневим виконавчим механізмом з корпусом 88.

Як правило, реверсивне нагнітальне пристрій має три висновки: один загальний висновокі два висновки, один з яких прямого ходу, а інший - зворотного ходу. У цьому випадку на загальний висновок підключається дріт 37, на висновок прямого ходу підключається дріт 21, а на висновок зворотного ходу підключається дріт 22.

На Фіг.20 показаний приклад системи управління із застосуванням трипозиційного перемикача 125, який може мати два електричних виконавчих механізму з котушками 126 і 127. Вхід перемикача 125 пов'язаний патрубком 2 з виходом нагнетательного пристрою 1, а вихід перемикача 125 трубкою 128 пов'язаний з корпусом 88 поршневого виконавчого механізму, що має функції прямого ходу, а трубка 129 пов'язує вихід перемикача 125 з корпусом 88 з функціями зворотного ходу. У цьому окремому випадку нагнітальне пристрій 1 своїм електричним приводом одночасно підключено до проводу 21 і проводу 22, одночасно провід 21 підключений до котушки 126, а провід 22 підключений до котушки 127.

Електроклапан 92 з'єднаний з корпусом 88 за допомогою трубки 121, на якій встановлений регульований дросель 122, а електроклапан 93 приєднаний до корпусу 88 за допомогою трубки 123 з регульованим дроселем 124. електроклапан 92 має електричний виконавчий механізм 132, до якого підключений дріт 21, а електричний клапан 93 має електричний виконавчий механізм 133, до якого підключений дріт 22. до електричних виконавчих механізмів 132 і 133 підключений загальний провід 37. Аналогічно загальний провід 37 підключений до котушок 126 і 127. На Фіг.21 наведений приклад розміщення нагнетательного пристрою 1 і стравлювати клапана 19 в одному корпусі, в цьому випадку патрубок 17 підключений до патрубку 2 після регульованого дроселя 3.

На патрубках 2 і 121 можуть бути встановлені зворотні клапани (на кресленні не показані), як і в попередніх прикладах.

Примітка:

Для реалізації прикладу, зображеного на Фіг.8 і 11, коли вихід з регулюючого приладу безпосередньо пов'язаний нагнітальним пристроєм, може бути використаний мікрокомпресор, наведений в А.С. №681209 від 25.08.79 р, М кл. F 04 В 45/04. В цьому випадку проводи 21 і 37 підключаються до електрообмотке електромагніту.

Для реалізації прикладу, зображеного на Фіг.12, 13, 14, може бути використаний мембранний мікрокомпресор, наведений в А.С. №1818486 від 1989 року, М кл. 6 F 04 Д 25/06.

Можуть бути використані також мікрокомпресори з А.С. №№2082902, F 04 B 45/10, №134182, 1987 р і РФ 2082023 від 20.06.97, м М.кл. 6 F 04 Д 25/06.

Як регулюючий приладу може бути застосований РС29 пром. пр.

Пристрій автоматичного регулювання працює таким чином.

При відхиленні від заданого параметра датчик 77 подає сигнал розбалансу на вхід регулюючого приладу 23, наприклад ПІ-регулятор РС29, з виходу якого надходить сигнал, наприклад, по проводах 21 і 37 на електропривод нагнетательного пристрою 1, наприклад на обмотку 71 микрокомпрессора, точніше його приводу , мікрокомпресор включається, починає працювати, нагнітаючи стиснене повітря через зворотний клапан 36, регульований дросель 3, розподільник 4, по патрубкам 2 і 5 в порожнину 8 мембранного виконавчого механізму 6, впливаючи на мембрану 7, стиснене повітря починає переміщати диск 10 зі штоком 13 вниз , і якщо клапан 16 нормально розімкнений, то він починає закриватися.

Це продовжується до тих пір, поки триває сигнал з виходу регулятора ПІ, який може працювати в імпульсному режимі, як тільки сигнал припиняється, тобто припиняється харчування електроприводу микрокомпрессора, він відключається. Природно, набране тиск в порожнині 8 залишається стабільним. Якщо з'являється необхідність зменшити цей тиск, тобто відкрити клапан 16, то на виході регулює приладу 23 по дротах 22 і 37 сигнал на відкриття клапана 16 подається на електричний виконавчий механізм 20 клапана 19, який спрацьовує і через регульований дросель 18 по патрубкам 17 і 5 підбурює стиснене повітря з порожнини 8, і диск 10 зі штоком 13 під впливом пружини 11 починає рухатися вгору, відкриваючи клапан 16.

Це відбувається до тих пір, поки не припиниться сигнал на відкриття клапана 16. Таким чином відбувається регулювання заданого параметра, наприклад температури, і підтримка його необхідної величини.

Регульовані дроселі призначені для підтримки швидкості відкриття і закриття клапана, так, чим сильніше дросселирующие, тобто прикриті дроселі 3 і 18, тим повільніше відкривається і закривається клапан 16.

Аналогічно працює пристрій і з поршневим клапаном 33.

У цьому випадку роль мембрани виконує поршень 30.

Расцепители 26 і 35, функції яких можуть виконувати контакти реле тиску або контакти 59 і 60 обмежувача тиску 53, напр. ЕКМ, виконують подвійну функцію: обмежують граничний тиск в порожнині 8, виключаючи розрив виконавчого механізму 6, з іншого боку, вони визначають відсоток відкриття клапана, тому що величина відкриття клапана 16 є функцією тиску середовища, наприклад повітряного середовища, в виконавчому механізмі 16. Роль обмежувачів тиску 24 або 53 можуть виконувати різні прилади - реле тиску, електроконтактні манометри, контакти яких включені в ланцюг харчування виконавчого механізму 20 і електроприводу нагнетательного пристрою 1, тобто в дроти 21 і 22, або в ланцюг харчування проміжних реле 61 і 62, тобто в дроти 64 і 65. Аналогічні функції можуть виконувати концевики 48 і 49, контакти 51 і 52 включені в дроти 21 і 22, тобто в ланцюг харчування нагнетательного пристрою 1 і клапана 19. Упор 50 впливає в нижньому положенні на кінцевик 49, відключаючи контактами 52 ланцюг харчування нагнетательного пристрою 1, при досягненні верхнього положення упор 50 впливає на кінцевик 48, який контактами 51 розмикає ланцюг живлення клапана 19, т . Е. провід 22. Таким чином, регулюючий прилад 23 є одночасно в окремих випадках і джерелом харчування нагнетательного пристрою 1 і клапана 19. Захисні функції від розриву виконавчого механізму 6 виконує і запобіжний клапан 95, який починає стравлювати газову або рідке середовище при перевищенні її тиску з виконавчого механізму 6. Для екстреного відкриття або закриття клапана 16 в залежності від його виконання "АЛЕ" або "НЗ" призначений клапан 83, який може бути пов'язаний з кнопкою управління ним (на кресленні не показана). Зворотний клапан 36 дозволяє утримувати тиск середовища в виконавчому механізмі 6 при припиненні керуючого сигналу з виходу регулюючого приладу 23.

Виконувати функції регулюючого приладу 23 можуть найпростіші прилади, наприклад контактний термометр або контактний манометр 56, який своїми контактами 57 або 58 в залежності від тиску в точці, де встановлено контактний манометр 56, наприклад на трубопроводі 76, замикаючи їх, пов'язує джерело електроживлення безпосередньо або через проміжні реле 61 або 62 з обмоткою 71 електроприводу нагнетательного пристрою 1 або з обмоткою 72 виконавчого механізму 20 клапана 19, наприклад, за допомогою контактів реле 67 або 68.

Роль зворотного клапана 36 може виконувати і клапан 73, встановлений на патрубку 2 після нагнітального пристрою 1, виконавчий механізм якого підключений до проводу 21 і 37, при цьому клапан виконаний нормально замкнутим і відкривається одночасно з подачею живлення на нагнітальне пристрій 1.

Пристрій автоматичного регулювання може працювати одночасно і з регулюючим клапаном "до себе" або "після себе".

На Фіг.7 зображений приклад виконання цієї зв'язку з регулюючим клапаном "після себе" виконаним на основі клапана 16 в нормально розімкнутому виконанні, верхня порожнина 8 виконавчого механізму якого трубкою 75 з'єднана з трубопроводом 76 на виході клапана 16, а нижня порожнина 9 цього механізму патрубком 2 з'єднана з нагнітальним механізмом 1, який управляється обмежувачем тиску 24, електрично пов'язаних з нагнітальним пристроєм 1. у даному випадку у функції пристрою автоматичного регулювання входить підтримання необхідного тиску середовища в нижній порожнині 9 мембранного виконавчого механізму 6.

Пристрій автоматичного регулювання може бути виконано і з гідравлічним приводом, Який за своїм принципом повністю збігається з пневматичним приводом, тільки в якості нагнетательного пристрою 1 замість микрокомпрессора може застосовуватися мікронасос, а накопичувальна ємність потрібна для акумуляції в ній рідини, яка забирається нагнітальним пристроєм 1 і направляється до виконавчого механізм 6 і стравливается в ній з з цього механізму клапаном 19.

За допомогою пристрою автоматичного регулювання можна легко управляти і пневмоцилиндрами або гідроциліндрами двосторонньої дії.

Пневмоцилиндр зображений на Фіг.18, в цьому прикладі нагнітальні пристрої 1 і 85 електрично пов'язані з виходами "більше" і "менше" відповідно регулює приладу 23.

При необхідності перемістити поршень 89 разом із пов'язаною з ним штоком 90 в ту йди іншу сторону сигнал з регулюючого приладу 23 надходить на один з них, одночасно цей сигнал надходить і на клапан 92, розташований з протилежного боку корпусу 88.

Одне з нагнітальних пристроїв починає подавати повітря або рідина в порожнину циліндра з одного боку, а з протилежного боку поршня 89 порожнину циліндра через відкритий клапан 92 (93 з'єднується з атмосферою або накопичувальної ємністю, щоб не з'явилося засунений при русі поршня 89. У даному випадку розглядається спрацьовування нагнетательного пристрою 1 і клапана 92.

Аналогічно буде діяти і нагнітальні пристрій 85 спільно з клапаном 93, тільки поршень 89 зі штоком 90 рухатимуться в протилежну сторону.

Шток 90 може бути з'єднаний з різними запірно-регулюючими органами, наприклад заслінкою, засувкою, клапаном або краном.

При використанні трипозиційного перемикача 125 в залежності від сигналу з регулюючого приладу 23 на котушки 126 або 127 перемикач з'єднує вихід нагнітального пристрою 1 через патрубок 2 з трубками 128 або 127, а нагнітальні пристрій включається при будь-якому сигналі з виходу регулятора 23. Тобто електричні дроти 21 і 22 паралельно підключені до електроприводу нагнетательного пристрою 1.

Якщо нагнітальне пристрій буде виконано реверсивним принаймні з трьома висновками, що дозволяють підключити керуючі електричні дроти, наприклад провід "менше" 21, провід "більше" 22 і загальний провід 37, при сигналі "менше" з виходу приладу 23 нагнітальне пристрій починає нагнітати середу рідку або газоподібну в корпус 88 циліндра, пересуваючи поршень 89 в протилежну від приєднання патрубка 2, при сигналі "більше" нагнітальне пристрій 1 починає відкачувати цю середу в протилежному напрямку, створюючи розрідження в порожнині циліндра, всмоктуючи за собою поршень 89.

Сигнали з виходу регулюючого приладу 23 можуть йти на нагнітальне пристрій 1 або на клапан 19, або через перетворювач, наприклад підсилювач або реле. Все це відомі рішення, наведені на блокових схемах Фіг.13-17.

Додаткові матеріали:

Фіг.22 - Привід пристрої з реверсивним нагнітальним пристроєм.

Фіг.23 - Приклад виконання реверсивного нагнетательного пристрою.

Фіг.24 - Електрична схема електродвигуна реверсивного нагнетательного пристрою.

Фіг.25 - Приклад виконання реверсивного нагнетательного пристрою.

Фіг.27 - Приклад виконання електричної схеми пристрою.

Фіг.26 - Приклад виконання приводу пристрою.

Фіг.28 - Приклад виконання стравлювати пристрою.

Фіг.29 - Приклад виконання гідравлічної частини пристрою.

Фіг.30 - Вузол нагнітання.

Фіг.31 - Гидросистема.

Фіг.32 - Приклад виконання пристрою з заслінкою.

Фіг.33 - Приклад виконання пристрою з клапаном або засувкою.

На протилежному боці відносно місця підключення патрубка 2 приєднаний патрубок 134 з встановленим на ньому запобіжним клапаном 135 або зворотним клапаном (на кресленні не показаний). Фіг.19.

Нагнітальне пристрій 1 може бути виконано реверсивним, тобто нагнітати газову або рідке середовище в протилежні сторони і мати щонайменше три входи електрокерування. До цих входів приєднані дроти управління 21, 37 і 22. У даному прикладі реверсивний нагнітальне пристрій 1 має два протилежних виходу гідравлічних або пневматичних, через які в протилежні сторони проводиться нагнітання газової або рідкої середовища.

В даному конкретному прикладі один з виходів з'єднаний патрубком 2 з однією з сторін циліндра, точніше з порожниною корпусу 88, а протилежний вихід з'єднаний патрубком 86 з протилежною стороною циліндра, точніше з порожниною корпусу 88. Фіг.22.

У заявлених матеріалах наводиться приклад виконання реверсивного нагнетательного пристрою 1, в корпусі якого виконаний вал 136, закріплений на опорних підшипниках 137 і 138 з можливістю обертання навколо своєї осі. Підшипники 137 і 138 запресовані з торців корпусу нагнітального пристрою 1. На валу 136 з однієї зі сторін жорстко закріплений ротор 139 електродвигуна, статор якого коаксіально закріплений на корпусі нагнетательного пристрою 1, при цьому електрообмоткі статора мають три висновки, з'єднаних з керуючими проводами 21, 37 , 22. На валу 136 закріплений гвинтовий ротор 141, що виконує функції гвинтового поршня. Гвинтовий ротор 141 розташований між вводами патрубків 2 і 86 в корпус нагнітального пристрою 1. Фіг.23.

За своєю конструкцією в даному прикладі нагнітальне пристрій відноситься до компресорів з гвинтовим ротором або насосів з гвинтовим ротором.

На Фіг.24 зображена електрична схемастатора відомого реверсивного електродвигуна болгарського виробництва типу ЕОРКП 041/4 однофазного харчування.

В даному прикладі зображений статор з двома обмотками 142 і 143, одними кінцями з'єднаними в точці 144, а іншими кінцями 146 і 147 підключеними до виводить проводам 148 і 149 відповідно, між якими на електропроводі 151 встановлений конденсатор 150.

Точка 144 з'єднання двох обмоток 142 і 143 виведена проводом 145 на клеммник 152, на який виведені й проведення 148 і 149. До цих проводах на клемнику 152 підключені відповідно і керуючі дроти 37, 21 і 22.

Нагнітальні пристрою 1 і 85 можуть мати пневматичну або гідравлічну зв'язок з стравлювати клапанами 92 і 93. Цей зв'язок здійснюється за допомогою трубки 155, що з'єднує патрубок 2 з виконавчим механізмом 156, а патрубок 86 трубкою 157 з'єднаний з виконавчим механізмом 158. У даному прикладі виконавчі механізми виконані пневматичними або гідравлічними. Таким чином, виходи нагнітальних пристроїв 1 і 85 в даному прикладі з'єднані з виконавчим механізмом, циліндром, з його корпусом 88 і відповідно з виконавчими механізмами 156 і 158. Фіг.26.

Реверсивний нагнітальне пристрій 1 може бути виконано з двома електродвигунами, наприклад додатковий електродвигун може бути розміщений в протилежному кінці корпусу нагнітального пристрою 1 по відношенню до раніше розглянутого двигуну.

На валу 136 жорстко закріплений ротор 153 цього електродвигуна, коаксиально якому закріплений на корпусі нагнетательного пристрою 1 статор 154. У даному випадку обидва електродвигуна виконані не реверсивними, а їх статори виконані як у звичайних однофазних двигунах, завдання яких розкручувати гвинтовий ротор в протилежних напрямках, в залежно від сигналу з регулюючого приладу 23, зв'язок між якими здійснюється за допомогою дротів 21 і 37, підключених до статора 140, і проводів 22 і 37, підключених до статора 154. Фіг.25.

Управління виконавчими механізмами через нагнітальні пристрій може здійснюватися і за допомогою електрокнопок 159 і 160, включених в ланцюг харчування, наприклад, обмоток 71 і 72 відповідно електроприводу нагнетательного пристрою 1 і виконавчого механізму 20 клапана 19. Фіг.27.

Між стравлювати клапаном, наприклад 93, на патрубку, що з'єднує його з виконавчим механізмом, точніше з його корпусом, наприклад 88, може бути встановлений запобіжний клапан 161, вхід якого з'єднаний з виконавчим механізмом, а вихід з'єднаний з стравлювати клапаном, наприклад 93. Таке виконання стравлювати вузла дозволяє підтримувати необхідний протитиск у виконавчому механізмі 28.

Привід пристрої автоматичного регулювання може бути виконаний, як розглядалося раніше, гідравлічним.

Зокрема, для управління циліндром з корпусом 88 входи нагнітальних пристроїв 1 і 85 можуть бути з'єднані патрубком 162, який в свою чергу з'єднаний з трубопроводом 164 для рідкого середовища, наприклад для води або масла, що пов'язує його з накопичувальною ємністю, на кресленні не показаної , або джерелом середовища під тиском, наприклад, води під тиском - міський водою, або нагнітається насосом масла. У цьому окремому випадку на трубопроводі 164 встановлюється редукційний клапан 163. Фіг.29.

На виході нагнітального пристрою може бути встановлений редукційний клапан 165. Фіг.30.

При виконанні нагнетательного пристрою 1 реверсивним з гідроприводом до патрубків 2 і 86 можуть бути підведений патрубок 162, що з'єднує їх, на якому встановлені лічильники води 166 і 167, і який пов'язаний аналогічно попередньому випадку з трубопроводом 164, на якому може бути встановлений редукційний клапан 163.

Примітка:

Регулюючий прилад - ПІ регулятор, контактний прилад, кнопки електрокерування - все це може бути названо в загальному пристроєм управління приводом виконавчого механізму. У свою чергу, приводом виконавчого механізму є нагнітальне пристрій 1 або стравлювати пристрій, наприклад підбурюючий клапан 19. У свою чергу, нагнітальні пристрій 1, підбурюючий клапан 19, інші нагнітальні пристрої і стравлювати клапани, зображені на ескізах в заявлених матеріалах, разом з виконавчими механізмами є приводом для запірних, запірно-регулюючих, запірних або регулюючих органів.

На Фіг.32 зображений приклад виконавчого механізму в формі поршневого циліндра, шарнірно закріпленого на станині за допомогою шарніра 166, а його шток 90 за допомогою шарніра 167 з'єднаний з важелем 168, жорстко закріпленим в точці 169 до заслінки 170, близькою до осі її обертання, причому заслінка встановлена ​​в трубопроводі 171.

На Фіг.33 зображений приклад виконавчого механізму в формі поршневого циліндра, закріпленого за допомогою штатива 14 на клапані 16, або засувці, при цьому шток 90 з'єднаний зі штоком 13 клапана 19 або зі штоком засувки.

Про роботу пристроїв, зображених як приклади в додаткових матеріалах.

При виконанні нагнетательного пристрою 1 реверсивним можливо нагнітання газової або рідкої середовища в прямо протилежних напрямках. Тому при подачі сигналу на дроти 145 (загальний провід) і 148 через дроти 37 (загальний провід) і провід 21, з'єднані на клемнику 152, в статорі 140 утворюється біжить електромагнітне поле певного напряму, захопливе за собою ротор 139, який починає обертати гвинтовий ротор 141 нагнетательного пристрою 1, при цьому він нагнітає, наприклад, газоподібну або рідку середу в напрямку патрубка 2, починаючи переміщати поршень вліво, в цей же час з протилежного боку середа через під поршня 89 по патрубку 86 засмоктується нагнітальним пристроєм 1, тим самим полегшуючи хід поршня 89 зі штоком 90.

Аналогічно буде працювати нагнітальне пристрій 1 при подачі сигналу на дроти 145 і 149, тільки ротори 139 і 141 будуть обертатися в протилежну сторону по відношенню до першого випадку.

І нагнітання середовища буде йти по патрубку 86, а всмоктування середовища буде йти по патрубку 2, і поршень буде рухатися зліва направо. Фіг.22-24.

При виконанні нагнетательного пристрої з двома двигунами сигнал надходить з керуючого пристрою то на один двигун, то на інший, при цьому один з двигунів завжди знеструмлений, а ротор 141 обертається то в одну сторону, то в іншу.

В іншому принцип дії повністю збігається з попереднім прикладом. Фіг.25.

З метою зменшення струмового навантаження на керуючий пристрій стравлювати клапани 92 і 93 відкриваються від тиску середовища надходить при включенні одного з нагнітальних пристроїв 1 або 85, що передається по трубці 155 або 157 і впливає на виконавчі механізми 156 і 158.

Таким чином, як тільки спрацьовує одне з нагнітальних пристроїв, подаючи середу під тиском в порожнину корпусу 88 циліндра з однієї зі сторін поршня 89, під дією цього тиску з протилежного боку циліндра відкривається підбурюючий клапан, зменшуючи величину протитиску при русі цього поршня. Фіг.26.

Нагнітальне пристрій 1 або один з стравлювати клапанів, наприклад 19, може управлятися і від електрокнопок 159 і 160.

Наприклад, натиснувши кнопку 159, оператор подає напругу на обмотку 71 статора двигуна нагнетательного пристрої, замикаючи ланцюг харчування цієї обмотки 71, включаючи нагнітальне пристрій 1.

Натиснувши кнопку 160, ми замикаємо ланцюг живлення обмотки 72, включаємо підбурюючий клапан 19. У цих випадках через виконавчий механізм будуть переміщатися запірно-регулюючих органів в ту чи іншу сторону. Фіг.27.

Установлювати запобіжний клапан в розрив патрубка 121 дозволяє регулювати засунений у виконавчому механізмі при спрацьовуванні нагнетательного пристрою, тому що середа через порожнини виконавчого механізму починає стравлювати тільки при певному тиску, при якому спрацьовує запобіжний клапан 161. Фіг.28.

При виконанні приводу запірно-регулюючих органів гідравлічним через трубопровід 164 і патрубок 162 на вхід нагнітальних пристроїв 1 і 85 подається підпір рідкого середовища, яка може бути водою або маслом, під певним тиском, наприклад міський водою з міського водопроводу, масла, що подається насосом або з накопичувальної ємності. Для стабілізації тиску підпору використовується редуктор тиску 163. В окремих випадках цей підпір може бути пневматичним, в цьому окремому випадку по трубопроводу 164 і патрубку 162 подається стиснене повітря з компресора.

Підпір сприяє зменшенню інерційності пристрої автоматичного регулювання. Фіг.29.

Для стабілізації та обмеження тиску нагнітається середовища на виході нагнітального пристрою 1, наприклад, може бути встановлений редуціонний клапан 165. Фіг.30.

Аналогічно вищерозглянутого наприклад може здійснюватися і підпір реверсивного нагнетательного пристрою 1, тільки середовище під тиском подається по трубопроводу 164 і патрубку 162 на обидва виходи цього пристрою. Фіг.31.

Пневматичний або гідравлічний виконавчий механізм може працювати спільно з різними запірно-регулюючими органами, наприклад односідельчатимі або двухсідельчатимі клапанами, засувками, заслінками і кранами. Наведені приклади на Фіг.32, 33.

1. Пристрій автоматичного регулювання, що містить датчик, з'єднаний зі входом регулює приладу, вихід якого через перетворювач пов'язаний з виконавчим механізмом регулюючого органу або запірно-регулюючого органу, яке відрізняється тим, що перетворювач виконаний у вигляді, щонайменше, одного нагнетательного пристрою.

2. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що нагнітальне пристрій виконаний реверсивним.

3. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що перетворювач виконаний у вигляді, щонайменше, одного стравлювати автоматичного клапана.

4. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що з порожниною виконавчого механізму пов'язаний датчик тиску, расцепитель якого включений на вході перетворювача.

5. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що між перетворювачем і виконавчим механізмом регулюючого органу або запірно-регулюючого органу встановлено, щонайменше, один дросель.

6. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що корпус регулюючого органу або запірно-регулюючого органу пов'язаний з кінцевими вимикачами положення виконавчого механізму регулюючого органу або запірно-регулюючого органу, а расцепители кінцевих вимикачів включені на вході перетворювача.

7. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що вихід, щонайменше, одного нагнетательного пристрої пов'язаний з виконавчим механізмом, щонайменше, одного стравлювати клапана.

8. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що на виході нагнітального пристрою встановлений стабілізуючий і обмежує тиск нагнітається середовища редукційний клапан.

9. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що на виході, щонайменше, одного нагнетательного пристрої встановлено зворотний клапан.

10. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що виконавчий механізм регулюючого органу або запірно-регулюючого органу з'єднаний із запобіжним клапаном.

11. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що виходи "більше" і "менше" регулює приладу з'єднані з виконавчим механізмом регулюючого органу або запірно-регулюючого органу через нагнітальні пристрої або через підбурюючий клапан і нагнітальні пристрій відповідно.

12. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що містить клапан для екстреного відкриття або закриття регулюючого органу або запірно-регулюючого органу.

13. Пристрій за п.12, що відрізняється тим, що в якості нагнетательного пристрої використаний мікрокомпресор або мікронасос.

14. Пристрій за п.13, що відрізняється тим, що вихід микрокомпрессора або мікронасоса пов'язаний з виконавчим механізмом щонайменше одного стравлювати клапана.

Винахід відноситься до радіоелектроніці і може використовуватися для нормалізації температури процесорів сучасних комп'ютерів. .