Меню

Регуляторы температуры устройство принцип действия



Регулятор температуры прямого действия — устройство и принцип работы

Основной задачей любой системы отопления является поддержание комфортной температуры в отапливаемом помещении. Одним из способов решения этой задачи является применение регуляторов температуры, с помощью которых регулируется поток теплоносителя в системе отопления и горячего водоснабжения.

В современных системах отопления используются регуляторы температуры двух типов: прямого и непрямого действия.

Регулятор температуры прямого действия — устройство и принцип работы

Регуляторы температуры непрямого действия – это, в основном, электронные приборы. В них для активации регулирующего температуру механизма используется энергия внешнего источника. В общем виде устройство терморегуляторов непрямого действия можно описать схемой: датчик температуры — электронный блок обработки и регулировки — регулирующий механизм подогрева/охлаждения.

В терморегуляторах прямого действия для перемещения регулирующего механизма используется энергия, поступающая от чувствительного элемента, при этом не требуется наличие дополнительного источника энергии.

Регулятор температуры прямого действия представляет собой клапан с изменяющимся проходным сечением, который управляется с помощью термостатического чувствительного элемента.

В основе принципа работы регулятора температуры прямого действия лежит тепловое расширение жидкости или газа в замкнутом объеме. В качестве замкнутого объема используется внутренняя полость датчика температуры, заполненная рабочей средой. Датчик температуры соединен с сильфоном регулятора с помощью капиллярной трубки. При изменении температуры окружающей среды изменяется объем рабочей среды внутри датчика, что приводит к изменению давления, которое через капиллярную трубку передается на сильфон. Под действием давления сильфон в свою очередь меняет свои геометрические размеры (при увеличении давления вытягивается, при уменьшении – втягивается). Один конец сильфона жестко связан со штоком, который давит на заслонку регулирующего клапана, открывая или закрывая ее, тем самым регулируя интенсивность потока теплоносителя через регулятор.

Конструктивно клапан терморегулятора прямого действия представляет собой линейный односедельный клапан, разгруженный по давлению, и мало чем отличается от клапанов, использующихся в пневматике и гидравлике, пусть с другими типами привода. Корпус клапана изготавливается из чугуна, стали, бронзы или латуни в зависимости от области его применения. Присоединение к трубопроводу может быть фланцевым и резьбовым.

По реакции на изменение температуры регуляторы делятся на нормально закрытые (открываются с ростом температуры) и нормально открытые (закрываются с ростом температуры). В качестве рабочей среды заполняющей датчик и сильфон могут использоваться различные жидкости, газы, парафин или газоконденсатная смесь, в зависимости от диапазона регулирования температуры.

По способу установки различают три типа датчиков температуры: накладные, погружные и интегрированные.

Накладные датчики температуры крепятся на трубопровод с помощью специальных хомутов. Необходимо только зачистить место соприкосновения трубы с датчиком для лучшей теплопередачи. Для сохранения точности измерений нужно проводить периодическое сервисное обслуживание — проверка состояния контактной площадки и затяжку хомутов. Достоинствами накладных датчиков является простота и легкость их установки, а также отсутствие дополнительного гидравлического сопротивления в трубопроводе с теплоносителем. Основным недостатком накладных датчиков температуры является их высокая инерционность, что увеличивает время срабатывания терморегулятора.

Читайте также:  Реле регулятора генератора ford focus 2

Погружные датчики температуры врезаются непосредственно в трубу с теплоносителем. Врезка осуществляется напрямую (прямой контакт с теплоносителем) или через защитную гильзу. Погружные датчики температуры обладают значительно меньшей инерционностью, чем накладные, благодаря чему они обеспечивают более точное регулирование процессов. К недостаткам погружных датчиков можно отнести дополнительное гидравлическое сопротивление, создаваемое в трубопроводе, и необходимость проведения сварочных работ при их установке. Кроме того, при установке погружных датчиков на трубопроводах малых диаметров (DN меньше 65) требуется применение специальных расширительных карманов для более полного погружения гильзы. Это обусловлено тем, что длины защитных гильз унифицированы для целого ряда условных диаметров трубопроводов.

Интегрированные датчики температуры встраиваются непосредственно в корпус регулятора температуры. Регуляторы с интегрированными датчиками устанавливаются непосредственно на трубу с теплоносителем.

Основные технические характеристики регуляторов температуры прямого действия, характеризующие их работу:

  • время срабатывания (постоянная времени), зависящее от конструкции термоэлемента (сильфона, капиллярной трубки) и способа установки датчика температуры, который определяет его инерционность;
  • диапазон регулирования температуры (температура среды, в пределах которой регулятор может выполнять регулировку);
  • зона пропорциональности (отклонение температуры от заданного значения, при котором клапан полностью открыт или полностью закрыт), зависящее от заданного значения температуры в пределах диапазона регулирования и определяется с помощью номограмм, которые приводятся в технической документации на регулятор;
  • гистерезис (отклонение температуры среды от заданного значения, при котором задвижка клапана начинает двигаться, другими словами, минимальное изменение температуры, на которое реагирует регулятор);
  • DN регулятора температуры (номинальный диаметр отверстия присоединительных патрубков) используется для унификации типоразмеров всей трубопроводной арматуры;
  • PN регулятора температуры (номинальное давление) – максимально допустимое избыточное давление при температуре рабочей среды 20°С, при котором допускается длительная безаварийная эксплуатация регулятора;
  • KN регулятора температуры (коэффициент пропускной способности) – расход воды при температуре 20°С, при котором перепад давления на входе и выходе клапана составляет 1 бар (используется при гидравлическом расчете для вычисления потерь напора в системах отопления).

Источник

Регуляторы температуры прямого и непрямого действия. Применение в промышленности. Характеристики. Принцип действия.

Для любой отопительной системы основной задачей является поддержание уровня комфортности температуры в отапливаемой емкости, трубопроводе, помещении. Поддерживать необходимую температуру можно разными способами, однако, самым распространенным является метод, основанный на применении специальных устройств — регуляторов температуры.

Регулятор температуры или, по-другому, терморегулятор — это прибор, который предназначается для регулирования и поддержания заданной температуры среды в движении (трубопровод) и статике (бак, аквариум, и др.).

На современном этапе развития техники, в системах отопления, водоснабжения, вентиляции и прочих, используются терморегуляторы двух принципиально разных типов:

И если регуляторы температуры непрямого действия — это в основном электронные приборы, в которых для активации регулирующего температуру механизма используется энергия от какого-либо внешнего источника, и разобраться в их строении достаточно сложно (а чтобы не напортачить, даже не нужно), то регуляторы прямого действия — это механические устройства, знать конструкцию и принцип действия которых стоит.

Читайте также:  Синтез передаточной функции регулятора

1) В общем виде, устройство регуляторов температуры непрямого действия можно описать схемой: датчик температуры — электронный блок обработки и регулировки — регулирующий механизм подогрева/охлаждения. Терморегуляторы непрямого действия могут быть скачкообразного и плавного действия.

— Регуляторы температуры непрямого скачкообразного действия — это регуляторы типа «on/off». В таких терморегуляторах используется либо запорный клапан, либо нагревательный элемент, который отключается, как только температура на датчике достигает некоторого, заранее заложенного значения, и включается при понижении температуры на определенное количество градусов (запорный клапан, аналогично, либо открыт, либо закрыт — горячая или холодная среда поступает/не поступает в емкость). Такие терморегуляторы называют релейными, а их основные недостатки — повышенное потребление энергии, невысокая точность и температурная амплитуда.

Регулятор температуры непрямого скачкообразного действия

Регулятор температуры непрямого скачкообразного действия.

— Регуляторы температуры непрямого плавного действия подразделяются на пропорциональные и PID-регуляторы. Применение пропорциональных регуляторов температуры непрямого действия позволяет избежать циклических колебаний температуры при снижении средней потребляемой мощности терморегулятора. PID-регулятор представляет собой настраиваемый пропорциональный регулятор с двумя дополнительными настройками, что позволяет ему автоматически оперативно компенсировать малейшие изменения температуры в различных системах небольшой массы и объема с низкой инерционностью.

Регулятор температуры непрямого плавного действия

Регулятор температуры непрямого плавного действия

Устройство регуляторов температуры прямого действия разберем более подробно.

2) Регуляторы температуры прямого действия для активации регулирующего механизма получают энергию, непосредственно, от чувствительного элемента, при этом, присутствие дополнительных источников энергии для регуляции не требуется, что является особенно важным в промышленности, на производствах и сфере коммунального хозяйства.

Регуляторы температуры прямого действия

Регуляторы температуры прямого действия.

Регулятор температуры прямого действия представляет собой запорный клапан изменяемого проходного сечения, управление которым осуществляется непосредственно термостатическим чувствительным элементом.

Принцип работы регулятора температуры прямого действия состоит в том, что газ или жидкость в замкнутой емкости определенного объема под воздействием температуры либо сужается, либо расширяется, создавая при этом, давление, достаточное для воздействия на регулирующий механизм.

В качестве замкнутой емкости выступает внутренняя полость температурного датчика, которая заполняется рабочей средой. Температурный датчик, при этом, соединяется с сильфоном регулятора посредством капиллярной трубки. При увеличении или уменьшении температуры окружающей среды увеличивается или уменьшается, соответственно, и объем рабочей жидкости или газа внутри температурного датчика, что, безусловно, приводит к изменению давления внутри термодатчика, которое и передается на сильфон при помощи капиллярной трубки. Сильфон, способный под действием давления, изменять свои геометрические размеры: либо вытягивается при увеличении давления, либо втягивается при его уменьшении. К верхней части сильфона прикреплен шток, который, воздействуя на заслонку регулирующего клапана, открывает или закрывает её. Таким образом, происходит регулирование интенсивности потока теплоносителя, что ведет к повышению или понижению температуры после регулятора.

Читайте также:  Устройство всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя

Сам клапан регулятора температуры данного типа — по сути, это обычный линейный односедельный клапан, разгруженный по давлению. Такой клапан абсолютно идентичен другим клапанам такого типа, использующихся, также, в пневматике и гидравлике, пусть даже и имеет другой тип привода. Клапан, в зависимости от области применения и среды теплоносителя, может быть выполнен в копусе из стали, бронзы, чугуна и, даже, латуни. Корпус может иметь фланцевый или резьбовой тип присоединения к трубопроводу. Иногда, проблему присоединения решают при помощи сварки.

Устройство регулятора температуры прямого действия

Устройство регулятора температуры прямого действия.

Стоит отметить, что регуляторы температуры, в зависимости от реакции на изменение температуры, подразделяются на нормально закрытые (с ростом температуры — открываются) и нормально открытые ( с ростом температуры — закрываются).

В качестве рабочих сред, которые заполняют датчик температуры и сильфон, используются различные жидкости, газы, газоконденсатная смесь и даже парафин. Причем, выбор среды, как правило, характеризуется температурным диапазоном.

Датчики температуры, кстати, тоже могут подразделяться на несколько видов. Так, по способу установки различают:

Накладные температурные датчики — которые устанавливаются, сверху, на трубе с теплоносителем. Такие термодатчики не требуют расширительных карманов для установки, внутри трубы с теплоносителем, не создается дополнительных гидравлических сопротивлений. Недостаток накладных термодатчиков — высокая инерционность.

Погружные температурные датчики — которые при установке врезаются, непосредственно, в трубу с теплоносителем. Причем врезка должна быть осуществлена либо через защитную гильзу, либо таким образом, чтобы образовался прямой контакт датчика с теплоносителем. Погружные термодатчики обладают пониженной инерционностью. Недостатками являются: дополнительно возникающие , в трубопроводе, гидравлические сопротивления, необходимость в сварочных работах и расширительных карманах при установке.

Интегрированные температурные датчики — которые встроены, непосредственно, в сам корпус регулятора температуры.

температурные датчики

Основными техническими характеристиками, по которым можно судить о работе регуляторов температуры прямого действия являются:

Время срабатывания — зависит от конструкции терморегулирующего механизма (сильфона и капиллярной трубки) и способа установки датчика температуры, определяющего инерционность;

Диапазон регулируемой температуры — температура, в пределах которой может выполняться регулирование;

Зона пропорциональности — отклонение значения реальной температуры от заданного значения, при котором клапан полностью открыт или полностью закрыт. Данная характеристика приводится в тех. документации к прибору;

Гистерезис — минимальное значение изменения температуры, на которое способен реагировать регулятор;

DN регулятора температуры — используемый для унификации типоразмеров для всей трубопроводной арматуры номинальный диаметр отверстия присоединительных патрубков;

PN регулятора температуры — допустимое для безаварийной эксплуатации регулятора, номинальное максимально допустимое избыточное давление (при t=20 o C);

KN регулятора температуры — коэффициент пропускной способности регулятора температуры, применяемый в гидравлических расчетах вычисления потерь напора в системах отопления.

Источник