Виды исполнительных механизмов

Краткое определение исполнительного механизма было дано в гл. 3, применительно к АСУ ТП его можно расширить.

Исполнительные механизмы — это устройства, осуществляющие перемещение или изменение состояния рабочих органов, воздей-

133

ствующих непосредственно на технологический процесс в соот­ветствии с управляющим сигналом.

Рабочими органами могут быть вентили, задвижки, заслонки, клапаны, суппорты, каретки, движки реостатов, нагреватели и т.д. Движение рабочих органов может быть поступательным, пово­ротным (угол поворота — до 360°) или вращательным (угол пово­рота — более 360°). Изменение состояния может заключаться в их включении или выключении, изменении коэффициента переда­чи, реверсировании (изменении направления на противополож­ное) и т.д.

В состав исполнительных механизмов может входить ряд эле­ментов и устройств, обеспечивающих нужные статические и ди­намические характеристики. Это, например, редуктор и распре­делительные устройства, управляющие потоком газа или жидко­сти; исполнительные устройства — электрические, пневматиче­ские или гидравлические усилители мощности; датчики состоя­ния, отображающие положение рабочих органов.

Статические и динамические характеристики ИМ определя­ются:

•         величиной и скоростью линейного или углового перемеще­ния;

«развиваемым моментом;

•       погрешностью;

•       чувствительностью;

•      устойчивостью.

В общем случае исполнительные механизмы можно подразде­лить по виду используемой энергии на электрические, пневмати­ческие и гидравлические.

Источником энергии для электрических ИМ является, как пра­вило, электрическая сеть с напряжением 220 или 380 В. Однако многие ИМ работают и при напряжении 36 В переменного тока или 12, 24, 27 В постоянного тока (всевозможные электромагнит­ные реле, пускатели, электромагниты, электродвигатели и т.д.). Электрические ИМ преобразуют электроэнергию в механическую энергию перемещения рабочих органов или энергию их включе­ния-выключения.

Источником энергии пневматических ИМ обычно является за­водская сеть с давлением около 6 • 10⁵ Па. Однако их питание мо­жет осуществляться и от автономных источников, в качестве ко­торых может выступать не только сжатый воздух, но и сжатый газ при самых различных давлениях, вплоть до 10⁷ Па. Пневматиче­ские ИМ обычно преобразуют энергию сжатого газа в механиче­скую энергию перемещения рабочих органов.

Гидравлические ИМ используют энергию находящихся под дав­лением минеральных масел, спиртоглицериновой смеси или спе-, циальных жидкостей. При этом жидкость находится именно под

!                                                                                                                                                   134

давлением, так как она не сжимаема в отличие от воздуха или газа, которые могут быть сжаты. Давление жидкости может дости­гать значительной величины, поэтому развиваются огромные уси­лия при малых габаритных размерах ИМ. Гидравлические ИМ пре­образуют энергию жидкости под давлением в энергию перемеще­ния рабочих органов.

Для управления потоком газа или жидкости в пневматических и гидравлических механизмах используются распределительные устройства, приводимые в действие, -как правило, за счет элект-. рической энергии. Поэтому исполнительные механизмы подраз­деляются на электромеханические, электропневматические и элек­трогидравлические.

По характеру воздействия на технологический процесс ИМ подразделяются на аналоговые (пропорциональные) и дискрет­ные (позиционные).

Аналоговые ИМ могут устанавливать рабочий орган в любое промежуточное состояние, пропорциональное величине управля­ющего сигнала (например, открыть вентиль на 22 % или повер­нуть заслонку на 73°).

Дискретные ИМ устанавливают рабочий орган только в опре­деленные фиксированные состояния. Например, дискретный сиг­нал, подаваемый на нагреватель, может включить его в первое, второе или третье состояние либо отключить. Клапан при подаче дискретного сигнала может либо открыть путь жидкости, либо закрыть.