Меню

Реферат регулятор прямого действия



Регуляторы прямого действия

Автоматические регуляторы прямого и непрямого действия

В регуляторах прямого действия воздействие регулируемой величины на первичный измерительный преобразователь регулятора служит своеобразным источником энергии как для формирования закона регулирования, так и для перемещения затвора регулирующего органа. К. таким регуляторам энергия извне не подводится. Автоматические регуляторы прямого действия широко применяются в системах стабилизации таких технологических параметров, как давление, расход, уровень, температура и т. д.

Рис.61. Регулятор давления прямого действия:

/ — мембрана; 2 — пружина; 3 — шток; 4 — затвор; 5 — седло; 6 — импульсная трубка

Регуляторы прямого действия имеют определенные преимущества по сравнению с регуляторами непрямого действия. Первые автономны (не потребляют энергию от посторонних источников), не имеют искрообразующих элементов (что важно для химической технологии, изобилующей пожароопасными и взрывоопасными производствами), надежны (имеют небольшое количество элементов), просты в изготовлении, монтаже и ремонте.

На рис. 61 показан автоматический регулятор давления прямого действия, поддерживающий заданное значение давления среды в трубопроводе после регулирующего клапана, т. е. «после себя». Конструктивно регулятор выполнен в виде клапана с мембранным приводом. На мембрану / оказывают воздействие давление измеряемой среды в трубопроводе и противодействующая пружина 2.

Все регуляторы прямого действия, как правило, реализуют наиболее простой закон регулирования — пропорциональный.

Источник

Проектирование регулятора прямого действия

Математическая модель регулятора прямого действия. Выбор и расчет конструктивных параметров. Принцип работы регулятора. Расчёт статических характеристик по управляющему и возмущающему воздействиям. Нахождение частотных характеристик по программе Kreg.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 22.11.2013
Размер файла 129,6 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Техническое задание на проектирование регулятора расхода прямого действия

Выполнить проект регулятора расхода жидкости прямого действия по заданным техническим требованиям и условиям функционирования.

Технологическая среда — вода;

Максимальный расход в системе — Qmmax = 3,9 кг/с;

Минимальный расход системе — Qmmin = 2,1 кг/с;

Удельные потенциальные энергии положения, м:

на входа и на выходе устройства Z1=Z2- 1,4,

в конце гидравлической системы Z к = 5.

Плотность среды при заданной температуре =955 кг/м3.

Параметры линии до устройства:

а) диаметр трубопровода .dтв = 0,032 м;

б) длина трубопровода l1 = 12,1 м;

в) угол конфузора нагнетательного патрубка a1к = 160.

Параметры линии после устройства:

а) внутренний диаметр трубопровода dтв =0,025 м;

б) длина трубопровода l2 =9 м;

в) угол диффузора наклонного патрубка.a2к= 160.

Давление перед устройством Р1:

а) при максимальном расходе в системе P1max = 10.2 кгс/см2;

б) при минимальном расходе в системе 1min = 12.4 кгс/см2.

Давление после устройства Р2:

а) при максимальном расходе в системе P2max = 9.3 кгс/см2;

б) при минимальном расходе в системе P2min = 6.3 кгс/см2.

Расход через управляющий канал Qу = 0,2кг/с;

Коэффициент расхода m = 0,7.

Системы регулирования, где чувствительный элемент воздействует непосредственно на регулирующий орган, называются системами прямого регулирования, а регуляторы — регуляторами прямого действия.

Целью курсового проекта является разработка регулятора расхода прямого действия, который должен обеспечить требуемую подачу технологической среды в технологический аппарат под нужным давлением, в качестве регулирующего устройства используется подпружиненный плунжер. Преимущества данного регулятора заключаются в высокой точности регулирования давления (обычно 5 — 10% от установленного) по сравнению с регуляторами непрямого действия (1.5 — 5% от установленного) . Точность можно повышать засчет усилителя, в котором засчет постороннего воздействия (энергии рабочей среды) создается усилие, передающееся на регулирующий орган. Преимущество также в простоте эксплуатации,заключающейся в установке площади сечения канала регулирования перетока с помощью вентиля, в обхождении без вспомогательной энергии (для выработки управляющего воздействия (изменения сечения канала перетока управляющего расхода) используется энергия регулируемой среды) .

Читайте также:  Как настроить коэффициенты пид регулятора

Но имеются недостатки: узкий диапазон настройки, который обуславливается инертностью плунжера, низкая надежность регулятора по сравнению с регуляторами непрямого действия, так как в регуляторе прямого действия энергия, необходимая для изменения положения регулирующего органа, поступает от чувствительного элемента (торцевой поверхности плунжера) , который, в случае несостояния развить требуемую мощность для нормальной работы регулирующего органа, приводит к тому, что система регулирования не может функционировать, следовательно перед регулирующим органом необходимо устанавливать усилитель мощности, который требует дополнительного источника энергии, таким образом регулятор уже будет непрямого действия.

Регулятор прямого действия реализует непрерывный закон регулирования, так как площадь профилированных окон на боковых поверхностях регулятора изменяет свое значение непрерывно, а не меняет свою площадь лишь в двух положениях от начального до максимального.

1. Математическая модель разрабатываемого устройства

Математическая модель устройства разрабатывается с использованием уравнений движения его подвижных частей, баланса расходов с учётом течения среды через местные сопротивления, уравнения динамики трубопровода на входе и выходе, нужна для выявления зависимостей выходных параметров от входных, предельно — допустимых значений и частоты изменений выходных параметров.

Формула для определения расхода среды имеет вид:

Qа = Qд + Qщ +Sп dh/dt (1.1)

где Qд — расход через окна устройства,

Qщ — расход через зазоры и щель,

Sп — площадь плунжера,

h — перемещение плунжера,

Sп dh/dt — расход, вытесняемый плунжером при его перемещении.

где So — площадь окон плунжера, So = f(h) ,

Ре — давление до устройства,

Ра — давление после устройства,

где Sщ — площадь щели,

Рп — давление в пружинной области устройства,

Ра — давление после устройства,

Pе — Pа = (Pп — Pа) + (Pе — Pп) (1.4)

Qу = Qщ — SбМdh/dt (1.5)

где Sб — площадь буртика Sб = 4 (Dб2 -Dп2) ,

Dб -диаметр буртика,

Dп — диаметр плунжера,

SбМdh/dt — расход, вытесняемый буртиком при его перемещении.

где Sу — площадь управляющего канала.

Уравнение равновесия сил имеет вид:

PеSп — PаSп — Sб(Pп — Pа) = c h + dh/dt + Mпgsin + Mпd2h/dt2 (1.7)

где -коэффициент трения, зависящий от формы, вязкости, шероховатости, площади поверхности,

— угол наклона к горизонту.

2. Выбор и расчет конструктивных параметров устройства

Целью выбора конструктивных параметров устройства является обеспечение его работоспособности в заданном интервале изменений внешних условий (перепада давления, расход) , заданную точность стабилизации и необходимое быстродействие. При этом устройство должно иметь минимальные габаритные размеры и массу (особенно плунжера) .

Исходя из перепадов давления на регуляторе и конструктивных соображений зададимся диаметром плунжера [3, стр. 12] = 28 мм.

Зададимся зазором по посадке движения [2, стр. 350] мм.

Зададимся диаметром буртика плунжера [3, стр. 12].

= + 2 толщины стенки корпуса (2 мм) + 2 диаметра проволоки пружины (3 мм) + 2 мм запаса,

Принимаем =40 мм.

1. Вычислим значение площади щелей , по которым вода может поступать из пружинной полости на выход регулятора:

2. Зададимся площадью сечения канала перетока управляющего расхода [3, с. 13]:

где = 1…4 — коэффициент, принимаем =4,

3. Определим требуемый диаметр трубопровода канала управления [3, с. 13]:

4. Найдём коэффициент Ку min [3, с. 13]:

Читайте также:  У регулятора функции ii типа пелоты

5 Вычислим минимальную эффективную площадь плунжера [3, с. 13]:

где — площадь плунжера, мм2

— площадь буртика плунжера мм2,

6. Найдём минимальную нагрузку на пружину [3, с. 13]:

7. Найдём требуемое максимальное, минимальное и номинальное значение площадей дросселирующих профилированных окон [3, с. 13]:

где — коэффициент расхода, ;

Рассчитаем величины отношений

Из конструктивных соображении сдаёмся минимальной затяжкой пружины, соответствующей крайне левому положению плунжера:

8. Найдём — сжатие пружины при номинальных значениях расхода и перепада давлений:

где m — показатель статизма, m=0,01,

9. Найден — требуемое максимальное сжатие пружины [3, с. 13].

10. Вычислим требуемую жёсткость пружины Стр [3, с. 13]:

11. Определим требуемую максимальную нагрузку, которую должна выдерживать пружина [3, с. 13].

Из конструктивных соображений и исходя из выбранных и выбираем средний диаметр пружины:

Примем =36 мм, т.к. при конструировании будет необходим зазор.

12. Выбираем материал проволоки пружины [4, с.180]:

проволока класса II по ГОСТ 14959-79 сталь 60С2А, для которой:

предел прочности при растяжении [в] = 8700 кгс/мм2 ,

предел прочности при кручении [кр] = 99 кгс/мм2 .

Рассчитаем диаметр проволоки пружины [3, с. 13]:

где К — коэффициент, К=(1.1 — 1.2) =1.1,

13.Определим рабочее число витков пружины [3, с. 13]:

Принимаем число рабочих витков n = 3.5.

14. Найдем фактическое значение жесткости пружины С:

Найдем допустимую нагрузку на пружину

15. Вычислим максимальную суммарную ширину профилированных отверстий. Для этого зададимся — минимальным расстоянием между профилированными окнами по боковой поверхности плунжера:

Вычислим номинальные значения эффективной площади

Найдем площадь управляющего канала:

Найдем номинальное значение перепада давления в управляющем канале:

Найдем номинальное значение расхода через управляющий канал:

Найдем расход через профилированные отверстия:

Qдрном = Qмном — Qуном

18. Найдем требуемое значение показателя статизма:

19. Определим суммарную ширину профилированных отверстий и рассчитаем несколько значений X, по которым построим контур профилированных окон

Источник

Реферат регулятор прямого действия

Главная > Публикации > Статьи > Регуляторы давления прямого действия. Обзор

Регуляторы давления прямого действия.

Часть1. Обзор типов и функций.

Регулятор давления прямого действия — это автоматически действующее автономное устройство, состоящее из регулирующего клапана, снабженного приводом, управляемым чувствительным элементом, реагирующим на давление рабочей среды, без применения постороннего источника энергии

Принцип работы

Регуляторы давления прямого действия представляют собой конструкции автоматически действующей арматуры, снабженные чувствительным элементом, управляющим приводом плунжера. Чувствительным элементом (датчиком командных сигналов) служит резиновая мембрана или поршень. Силовое (компенсирующее) воздействие на регулирующую систему, включающую чувствительный элемент, осуществляется грузом или предварительно настроенной пружиной. Действие регулятора основано на использовании энергии рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу. С изменением давления на контролируемом участке изменяется степень открытия регулирующего органа регулятора в сторону, необходимую для восстановления исходного давления.

Классификация регуляторов давления прямого действия

Можно выделить три категории регуляторов давления, зависимости от того, в какой точке регулируется давление:

1. Регуляторы давления «после себя» (редукционные клапаны) – регулируют давление в точке, расположенной за клапаном, путем перекрытия потока среды для обеспечения заданного значения давления. Отбор среды в точке регулирования может быть как внешним (с помощью импульсной трубки), так и внутренним, через технологические отверстия внутри клапана. Регуляторы давления «после себя» предназначены для защиты от высоких давлений технологической арматуры и аппаратуры низкого давления, расположенных за клапаном.

Схема установки: Регулятор давления после себя

2. Регуляторы давления «до себя» (перепускные клапаны) — это устройство, предназначенное для поддержания давления среды до клапана на требуемом уровне путём перепуска её через ответвление трубопровода или байпас. Они предназначены защиты систем энергоснабжения от нарастания дифференциального или избыточного давления путем перепуска излишнего количества теплоносителя из подачи в обратный трубопровод. Также при использовании перепускного клапана на байпасе насоса кроме регулирования напора обеспечивается работа насоса даже если система будет полностью перекрыта (исключается работа «на нагрузку»).

Читайте также:  Электронные регуляторы частоты вращения вала дизеля

Схемы установки: Регулятор давления до себя схема 1 Регулятор давления до себя схема 2

3. Регуляторы перепада давления (дифференциального давления) — предназначены для поддержания постоянного перепада давления на оборудовании путем ограничения избыточного давления при частичном закрытии двухходового регулирующего клапана, который таким образом принимает на себя повышенную потерю давления. Применяются в системах центрального теплоснабжения, на распределительных сетях центрального отопления, как балансировочная арматура в местах с различными доступными давлениями.

Схемы установки: Регулятор перепада давления схема 1 Регулятор перепада давления схема 2

Конструктивные особенности

Регуляторыдавления имеют сравнительно простую конструкцию и, как правило, не требуют посторонних источников энергии, длинных элек­тро- или пневмокоммуникаций. Груз или пружина обеспечивают компенсирующие (силовое) воздействие на подвижную систему, заставляя плунжер перемещаться, а мембранный или поршневой привод ограничивает перемещение плунжера в зависимости от давления среды на контролируемом участке.

Наиболее часто регулятор давления состоит из седельного клапана, снабженного мембранным пружинным приводом, рычажно-грузовые привода, которые применялись ранее, в настоящий момент встречаются очень редко и как правило на старых моделях. Мембрана в данном случае играет роль не только привода, но и роль чувствительного элемента. Производители регуляторов в зависимости от расчетов и поставленных задач применяют формованные мембраны различных диаметров. Здесь необходимо учитывать, что мембрана большого диаметра образует элемент повышенной чувствительности, при котором малые изменения давления будут приводить к резким перемещениям плунжера с большой амплитудой колебаний, когда возникает опасность работы регулирующего органа с ударами плунжера о седло. Малая плоская мембрана в свою очередь создает не только менее чувствительную систему, но благодаря повышенной жесткости несколько приближает астатический характер работы регулятора с резкими перемещениями плунжера к более спокойной работе пропорционального регулятора. Благодаря этим свойствам рабочих мембран разного диаметра имеется возможность выполнить регуляторы с различными динамическим и максимальным диапазонами регулирования давления. При использовании мембраны большего диаметра мы получаем меньшее максимальное значение регулируемого давления и динамический диапазон, а при меньшем диаметре рабочей мембраны соответственно более высокие значения. Плюс к этому на данные величины существенное влияние оказывают и применяемые рабочие пружины.

В качестве примера приведем регуляторы давления серии RD122D чешской фирмы LDM. В случае использования одного и того же пружинного элемента (например красный+желтый ) у регулятора RD122D 2311 25/150-xx с мембраной 63 см 2 диапазон настройки будет 30-210 кПа для ду 15-25 и 40-220 кПа у ду 32-50, а у RD122D 3311 25/150-xx с мембраной 26 см 2 диапазон настройки составит 150-550 кПа для диаметров от 15 до 50 мм. Если заменить желтый пружинный элемент на более жесткий черный то диапазоны регулирования изменятся на следующие:

у регулятора с мембраной 63 см 2 диапазон настройки станет 60-400 кПа для ду15-25 и 70-410 кПа у ду32-50, обозначение изменится на RD122D 2411 25/150-xx;

у регулятора с мембраной 26 см 2 диапазон настройки составит 220-1000 кПа для всех диаметров, обозначение иззменится на RD122D 3411 25/150-xx .

В финале данного обзора приведем несколько моделей регуляторов давления прямого действия, производимых заводом LDM s.r.o., Чехия:

RD102 V и RD103 V – серия регуляторов давления «после себя» PN16

RD122D V – регуляторы давления «после себя» PN25

RD102 D и RD103 D – серия регуляторов перепада давления PN16

RD122D – регуляторы перепада давления PN25

Источник