Классификация регулирующих органов по принципу действия. Дозаторы.

В соответствии с принципом блочно-модульного построения разработана унифицированная система исполнительных устройств ГСП (СИУ ГСП), объединяющая все виды общепромышленных исполнительных устройств больших, средних и малых расходов. состоящих из различных исполнительных механизмов и регулирующих органов. Система СИУ ГСП предусматривает повышение технического уровня исполнительных устройств и их надежности, взаимозаменяемость исполнительных устройств, исполнительных механизмов и регулирующих органов, высокую степень унификации исполнительных устройств, возможность их работы со средами, имеющими температуру от —180 до 4-600°С и давление до 800 кг/см², а также с широкой гаммой химически агрессивных, токсичных и других сред. Все исполнительные устройства СИУ ГСП могут комплектоваться позиционерами и другими дополнительными блоками.В этом разделе кратко рассмотрены регулирующие органы (РО), которыми комплектуются исполнительные устройства СИУ ГСП.В зависимости от условной пропускной способности регулирующие органы делятся на четыре группы:

· регулирующие органы больших расходов — регулирующие заслонки с условной пропускной способностью от 40 до 25 000 м³/ч (условные проходы от 50 до 100 мм);

· регулирующие органы средних расходов — регулирующие клапаны с условной пропускной способностью от 2 до 500 м³/ч (условные проходы от 10 до 300 мм);

· регулирующие органы малых расходов — регулирующие клапаны с условной пропускной способностью от 0,1 до 4,0 м³/ч (условные проходы от 6 до 25 мм);

· регулирующие органы микрорасходов — регулирующие клапаны с условной пропускной способностью менее 0,1 м³/ч и условным проходом менее 10 мм.

Выпускаются регулирующие органы средних расходов следующих видов: заслоночные регулирующие органы, клапаны регулирующие двухседельные, клапаны регулирующие односедельные, клапаны регулирующие трехходовые, клапаны регулирующие шланговые, клапаны регулирующие диафрагмовые, клапаны регулирующие шаровые.Рассмотрим особенности каждого из указанных видов регулирующих органов.Заслоночные регулирующие органы являются регулирующими органами относительно больших расходов и имеют наибольшие условные пропускные способности из всех рассматриваемых регулирующих органов. В них отсутствуют застойные зоны, в которых могут скапливаться механические частицы и грязь. Размеры и масса заслоночных сравнительно невелики. Наиболее целесообразно применение заслоночных регулирующих органов с большими условными проходами (150 мм и выше). Конструкция заслоночных сравнительно проста, а их стоимость по сравнению с регулирующими органами других типов невелика.Основные недостатки традиционных конструкций заслоночных регулирующих органов — наличие значительных неуравновешенных крутящих моментов, действующих на диск, и трудность получения высокой герметичности. Однако в современных конструкциях заслоночных регулирующих органов эти недостатки устраняются. Величина крутящего момента существенно снижается применением специальных профильных дисков. Благодаря этому появилась возможность использовать заслоночные регулирующие органы при высоких перепадах давления регулируемой среды. Создаются также запорно-регулирующие конструкции заслоночных регулирующих органов.Двухседельные регулирующие органы являются наиболее широко распространенным видом в отечественной и зарубежной практике. Эти регулирующие органы созданы с целью обеспечения возможности применения регулирующих органов при более высоких перепадах регулируемой среду за счет разгрузки затвора. Несмотря на усложнение конструкции, увеличение металлоемкости и габаритов, разгрузка затвора двухседельных регулирующих органов по сравнению с односедельными улучшает качество регулирования и снижает необходимое перестановочное усилие привода, а следовательно, габариты и массу привода. Условная пропускная способность двухседельных регулирующих органов в 1,6 раза выше, чем у односедельных при тех же условных проходах. Благодаря этому до середины шестидесятых годов двухседельные регулирующие клапаны были практически основным применяемым типом исполнительных устройств как в СССР, так и за рубежом. Однако двухседельным регулирующим органам присущ целый ряд недостатков основными из которых являются: негерметичность, большие габариты и масса, высокая стоимость, неудовлетворительные кавитационные и шумовые характеристики, наличие застойных зон, высокие эксплуатационные затраты. Эти недостатки дали толчок к поиску новых конструкций. Односедельные регулирующие органы, как проходные, так и угловые начали применяться раньше двухседельных. Они технологичнее двухседельных, менее металлоемки, позволяют добиться лучшей герметичности. Отсутствие застойных зон в односедельных регулирующих органах позволяет применять их для регулирования вязких сред. Улучшенные кавитационные и шумовые характеристики позволяют использовать односедельные регулирующие органы при сравнительно больших перепадах давления. Высокая ремонтопригодность дает значительную экономию при эксплуатации. Основным недостатком, ограничивающим применение традиционных конструкций односедельных регулирующих органов, является неразгруженность затвора, вызывающая необходимость применения сравнительно мощных исполнительных механизмов. В последнее время появился ряд конструкций односедельных регулирующих органов, лишенных этого недостатка и сохраняющих все указанные выше преимущества. Разгрузка затвора производится, как правило, путем помещения его в специальную обойму (так называемую клетку), которая одновременно является и направляющей затвора. Такой регулирующий орган называется клеточным. В некоторых конструкциях клеточных регулирующих органов затвор представляет собой обычный поршень, а в обойме выполнены профилированные окна для получения определенной пропускной характеристики; в других конструкциях профилированные окна находятся на затворе, а в обойме выполнены цилиндрические или прямоугольные отверстия. Имеются конструкции разгруженных односедельных регулирующих органов с отверстием в затворе, что позволяет уравнять давления над и под затвором. Односедельные регулирующие органы могут быть и запорно-регулирующими. В этом случае герметичность достигается с помощью мягкой прокладки. Трехходовые регулирующие органы (предназначены для смешения двух потоков в один или для разделения одного потока среды на два. Трехходовые регулирующие органы находят применение в целом ряде технологических процессов: смешение потоков при регулировании температуры теплоносителя, подготовка промывочных растворов и т. п.. Применение трехходовых регулирующих клапанов как смесительных, так и разделительных, приводит к значительному эффекту в связи с уменьшением количества приводов, позиционеров, ручных дублеров, запорной аппаратуры и повышением надежности. Указанные преимущества объясняются тем, что один трехходовый клапан заменяет в схеме регулирования два двух- или односедельных регулирующих органа.

Рис. 9,3. Регулирующие органы:

а — двухседельный; б — односедельный проходной; в — односедельный угловой; г — клеточный; д — трехходовой смесительный; е — трехходовой разделительный; ж — шланговый: з — диафрагмовый; ч — шаровой; к — заслоночный; л — малых расходов; м — микрорасходов.

Регулирующие органы малых расходов (см. рис. 9.3, л и м) имеют очень широкое распространение в самых различных отраслях промышленности. Регулирующие органы малых расходов выполняются односедельными, угловыми или проходными, с фланцевым или муфтовым присоединением к трубопроводу.

Дозаторы

Дозатор — устройство для автоматического отмеривания (дозирования) заданной массы или объёма твёрдых сыпучих материалов, паст, жидкостей, газов. Вариант названия дозатора —диспенсер.

Виды дозаторов:

Дозаторы обеспечивают выдачу дозы одного или нескольких продуктов (соответственно, одно- и многокомпонентные дозаторы) одному или разным потребителям (соответственно, одно- и многоканальные Д.); изменяют количество компонентов в заданном соотношении с изменяющимся количеством других дозируемых компонентов (дозаторы соотношения); дозируют вещества в заданной временной или логической последовательности (программные дозаторы). Блок управления каждого дозатора — автоматический регулятор. Наибольшая эффективность использования Д. достигается, если регулятором или его основой служат микро-ЭВМ или мини-ЭВМ, позволяющие компенсировать влияние внешних возмущающих воздействий (например, параметров технологического режима процесса), вести дозирование по заданной программе, удобно представлять информацию оператору и передавать результаты дозирования (например, общий объём прошедшего продукта) на следующий уровень управления.

Шнековые дозаторы: Применяется для дозирования сыпучих продуктов, порошков, гранул, паст. Обычно обладают сравнительно невысокой точностью, но последние разработки могут обладать точностью около 0.5% при дозах около 1-10г.

Основное преимущество: простота конструкции, ее чистки и замены шнека.

Недостатки: на точность дозирования сильно влияет погрешность изготовления шнека, для повышения точности используются системы логического контроля. Также недостатком является низкая точность при работе с неоднородным по плотности продуктом.

Объёмные дозаторы: Применяют для дозирования газов, жидкостей, паст, реже твёрдых сыпучих материалов. Дозы от долей см³ до сотен (тысяч для газов) м³, производительность от менее чем см³/ч до тысяч м³/ч (для газов десятков тысяч), погрешность от 0,5 до 10-20 %. Эти дозаторы просты по конструкции, достаточно надёжны.Недостатки: зависимость объёма дозы, от температуры и давления (особенно для газов), значительная погрешность при дозировании пенящихся сред. Дозаторы дискретного действия в простейшем случае состоят из одной калиброванной ёмкости, снабжённой датчиком уровня, двух клапанов на входе в ёмкость и выходе из неё (для повышения точности и производительности дозаторы могут иметь несколько разных по объёму ёмкостей) и блока управления — двухпозиционного автоматического регулятора. Погрешность до 1,5 %. Сравнительно низкую погрешность и габариты имеют дозаторы дискретного действия на основе объёмных счётчиков продукта (роторы — лопастные, с овальными шестернями, винтовые и др.). Угол поворота ротора, соответствующий объёму прошедшего продукта, преобразуется в сигнал, поступающий в блок управления, который вычисляет общий объём прошедшего продукта, сравнивает его с заданием и формирует сигнал на прекращение подачи продукта.

Массовые дозаторы: Применяют для дозирования жидкостей, паст, твёрдых сыпучих материалов, реже газов. Дозы от долей см³ до сотен (тысяч для газов) м³, производительность от менее чем см³/ч до тысяч м³/ч (для газов десятков тысяч). Массовые дозаторы имеют значительные преимущества относительно других:

· высокая точность дозирования, погрешность от 0,2 %

· нет зависимости размера дозы от температуры и давления

· малая погрешность при дозировании пенящихся сред

Массовые дозаторы главным образом строятся на базе массовых (кориолисовых) расходомеров, клапанов на входе и выходе и блока управления — чаще всего это контроллер, который получает сигнал от кориолисового расходомера о количестве прошедшего продукта, сравнивает его с заданием и формирует сигнал на прекращение подачи продукта. Основной недостаток массовых дозаторов — сравнительно высокая стоимость. Однако массовые дозаторы точны, надежны и полностью подходят к технологическим условиям, потому что как правило являются проектно-компонуемыми изделиями.

Массовые дозаторы получили широкое применения во всех отраслях промышленности: от пищевой и фармацевтической до нефтегазовой и металлургической. Ставшие уже классическими применения массовых дозаторов: терминалы слива/налива нефтепродуктов, дозирование компонентов в процессе приготовления готового продукта в пищевой отрасли, фармацевтической, строительной, металлургической, химической отраслях.

Весовые дозаторы: Применяют для дозирования твёрдых сыпучих материалов, реже — жидкостей. Дозы от нескольких г до сотен кг, производительность от сотен до десятков т/ч, погрешность дозирования от 0,1 до 0,5 %. Из дозаторов дискретного действия бывают такие, в которых загружаемая ёмкость установлена на силоизмерительных преобразователях — тензометрических или платформенных весах. В открытых ёмкостях с жидкостями массу продукта при дозировании определяют по пропорциональной ей высоте слоя жидкости. В некоторых не отличающихся точностью дозаторах непрерывного действия регулируется скорость потока материала или площадь поперечного сечения его слоя. Дозируемый материал поступает на силоизмерительный транспортер. Вес материала на ленте, как полагают пропорционален производительности. Дозируемый материал поступает на силоизмерительный транспортер через питатель. Сигналы задания и расхода подаются в регулятор, который вырабатывает корректирующий сигнал на привод питателя, увеличивая или уменьшая скорость потока материала. Регулирование потока материала можно осуществлять также изменением скорости движения самого весоизмерительного транспортера. Существуют лотковые весовые дозаторы непрерывного действия. Их отличие от ленточных дозаторов заключается в том, что сыпучий материал из питателя подаётся на неподвижный лоток, закреплённый на тензометрическом датчике. Преимущества такого дозатора в меньших габаритах и в отсутствии двигателя в конструкции лоткового расходомера. Одним из подвидов весового дозатора является Мультиголовочный дозатор. Его принцип работы основан на подборе комбинаций из нескольких бункеров для достижения заданного веса.

Билет 30