Передаточные звенья и исполнительные механизмы дозаторов жидкости
Дозаторы жидкости комплектуются в настоящее время преимущественно серийными усилителями и исполнительными механизмами. Наибольшее распространение получили электрические и пневматические элементы. Сравнительно небольшие скорости изменения расхода и соответственно невысокие требования к быстродействию регуляторов дозаторов позволяют при дозировании жидкости ориентироваться на применение элементов пневмоавтоматики. В химических производствах при автоматизации процесса дозирования жидкостей схемы пневмоавтоматики на приборах систем АУС, УСЭПА с преобразованием сигнала от первичных датчиков с помощью мостов с пневмовыходом получили преимущественное применение. В данной работе нет необходимости останавливаться на серийных элементах пневмоавтоматики, достаточно- подробно описанных в литературе.
Выбор пневматических или электрических схем систем регулирования должен производиться с учетом общих для всей технологической установки требований и технических решений систем регулирования других узлов. При смешанных схемах необходим анализ системы для определения рационального места перехода от элементов одного типа к элементам другого. Выбор самих элементов схем производится на основании определенных расчетных значений входных и выходных параметров и с обеспечением решения поставленных задач.
Схемы исполнительных механизмов дозаторов жидкости применяемых для регулирования сечения приведены на рис. 1. Электрические исполнительные механизмы бывают вращательного и возвратно-поступательного действия; пневматические - преимущественно возвратно-поступательного. Электрические исполнительные механизмы выполняются на базе электродвигателей (рис. 1а,б) или электромагнитов (рис. 1,в). Электромагнитные применяются при позиционном регулировании.
Выпускаемые электрические исполнительные механизмы имеют большой диапазон развиваемых усилий при различных величинах хода. Для управления задвижками и заслонками часто применяются многооборотные исполнительные механизмы. Пневматические исполнительные механизмы бывают с самовозвратом (рис. 1, г), двойного действия с возвратом от второго давления (рис. 1,д) и с возвратом от управляемого органа (рис. 1,е). По конструкции рабочего элемента различаются поршневые, мембранные и сильфонные пневмоприводы.
Наиболее распространены мембранные механизмы, так как они не имеют быстроизнашивающихся уплотнений подвижных частей, просты по конструкции и развивают большие перестановочные усилия. Наиболее ответственная часть этих механизмов - мембрана - при правильном выборе материала применительно к условиям эксплуатации достаточно надежна и долговечна. Увеличение хода при мембранных механизмах в случае надобности достигается при помощи простых рычажных передач. Мембранные исполнительные механизмы широко применяются для управления регулирующими органами дозаторов жидкости: заслонками, клапанами, мембранными вентилями и т. д.
Применение поршневых исполнительных механизмов оправдано при необходимости четкой фиксации положения при переменной нагрузке со стороны управляемого органа. Применение поршневых исполнительных механизмов двойного действия сопряжено с потребностью в сжатом воздухе двух давлений. Износ уплотнений значительно ухудшает работу поршневых исполнительных мехаанизмов.
Сильфонные исполнительные механизмы применяются редко, главным образом при необходимости обеспечения сравнительно большого хода и повышенных требованиях к долговечности.
При наружной установке пневматических исполнительных механизмов имеют место случаи их отказа в зимний период из-за образования льда в рабочем пространстве. Для исключения этого явления необходимо предъявлять повышенные требования к осушке воздуха, подаваемого в цепи управления.
Рис. 1. Сервоприводы.
а - вращательный с электродвигателем, б - возвратно-поступательный с электродвигателем,
в - электромагнитный, г - мембранный, д - поршневой, е - сильфонный.
Крупным достоинством пневматических исполнительных механизмов дозаторов жидкости является исключение поломок и аварий при заеданиях, заклиниваниях управляемого органа, а также попаданиях в него посторонних предметов. В связи с этим пневматические исполнительные механизмы в некоторых случаях применяют на установках с системами регулирования, выполненными на электрических элементах, несмотря на необходимость установки специального компрессора. В электрических исполнительных механизмах для достижения аналогичного эффекта вводят муфты максимального момента, реле мощности и другие элементы. Однако их введение, серьезно усложняя конструкцию механизма, не обеспечивает надежной работы.
Выбор типа исполнительного механизма должен производиться на основании требуемых величин перестановочных усилий и рабочего хода. Большинство требований в настоящее время может быть удовлетворено серийно выпускаемыми исполнительными механизмами, и лишь в отдельных случаях может потребоваться разработка специальных устройств.