Устройство автоматического регулятор Ползунова

Рисунок 2

Рис.3.Сливной бачок Рис.4.Бак для воды

Первый регулятор уровня воды разработал и внедрил русский теплотехник И.И. Ползунов еще в 1765 году 18 в. Ползунов использовал его в барабане парового котла.

В настоящее время автоматический регулятор Ползунова или поплавковый регулятор применяется во многих технических системах жизнеобеспечения, как на предприятиях, в производстве, так и в домашних условиях. (Рис.3 и 4)

Функциональная схема системы автоматического регулирования поддержания уровня воды представлена на рисунке 2. Рабочее вещество (вода, нефть, другие жидкости), которое качает насосный агрегат, подключённый к сети, поступает по трубопроводу в емкость, заполняя ее до определенного уровня, который показан на указателе уровня воды. При наполнении резервуара до требуемого уровня, поплавок поднимается, размыкает реле давления воды, которое “разрывает’’ электрическую цепь, и отключает насосный агрегат. Вода не поступает в емкость. Как только уровень воды падает, поплавок опускается, реле замыкается, насосный агрегат включается и в емкость снова поступает вода.

Регулятор Ползунова представляет собой тело произвольной формы (поплавок), плавающий на поверхности жидкости и имеющий постоянную осадку. Поплавок перемещается вертикально вместе с уровнем жидкости и текущее значение уровня определяется фиксацией положения поплавка на шкале. На рисунке 2 показан модифицированный поплавок, соединенный с реле давления воды, которое включает/отключает устройство, падающее в емкость воду (насосный агрегат)

В данной системе работа поплавка осуществляется за счет изменения уровня воды в емкости и, следовательно, с точки зрения классификации систем автоматического регулирования данная САР является системой прямого действия.

Принцип работы

При уменьшении объема жидкости в резервуаре поплавок, опустившись до определенного уровня жидкости, замыкает контакты реле для запуска насосного агрегата, который начинает закачивать жидкость в резервуар. При поступлении жидкости в емкости поплавок, поднявшись до указанного уровня жидкости на уровнемере, размыкает контакты реле, насосный агрегат отключается, жидкость не поступает в резервуар. Таким образом, в обоих случаях, как при уменьшении объема жидкости, так и при увеличении объема, обеспечиваются условия, стабилизирующие уровень жидкости в резервуаре. В этом и заключается сущность процесса саморегулирования в связке: поплавок (регулятор)-насос-резервуар (емкость). Такой способ регулирования носит название обратной отрицательной связи. Если значение регулируемой величины превышает заданное на уровнемере, то регулятор действует так, чтобы уменьшить эту величину, и, наоборот, если значение этой величины меньше заданного, регулятор воздействует так, что эта величина возрастает.

Рассмотрим принципиальную или кинематическую схему САР (рисунок 2).

В схему входят следующие элементы: Р – Резервуар (емкость, заполненная водой, объект управления); НА – насосный агрегат (исполнительный механизм); П – поплавок (регулятор); У-уровнемер (указатель уровня жидкости); Р – реле включения/выключения насоса.

Исполнительный механизм (насосный агрегат) служит для изменения объема жидкости, протекающей по трубопроводам. Это дает возможность поддерживать постоянным или изменять по предварительно заданной программе уровень, давление или расход в отраслях промышленного производства. Они находят широкое применение в автоматизации теплоцентралей, насосных станций, обогатительных процессов пищевой промышленности, климатического оборудования и др. Могут использоваться как для совместной работы с регуляторами, так и для ручного и дистанционного управления процессам.

Резервуар — Представляет собой герметично закрываемый или открытый, стационарный сосуд, наполняемый жидким или газообразным веществом. По типу расположения резервуары принято делить на надземные и подземные, по конструкции на вертикальные, горизонтальные и шаровые. Также резервуары могут быть двустенными и многокамерными, то есть состоящими из двух и более камер. Также известны флекситанки (внутри контейнерные, внутри вагонные или внутри танкерные), каркасные резервуары (выполненные на основе каркаса) и нефтетанки (мягкие или гибкие резервуары). По условиям эксплуатации резервуары можно разделить на стационарные резервуары (как правило стальные), переносные или перемещаемые (сборно-разборные, каркасные, нефтетанки), плавающие (для хранения и перемещения на воде) и транспортные (для перемещения на транспорте). По способу сооружения существуют сборно-монолитные, сборные емкости и монолитные резервуары.

Реле - С помощью реле давления воды для насоса автоматически регулируется включение и отключение устройства, подающего воду в резервуар. Давление включения или нижнее давление (Рвкл), при котором контакты реле давления для насоса замыкаются, устройство включается и в резервуар начинает поступать вода. Давление выключения или нижнее давление (Рвыкл), при котором контакты реле размыкаются и насос выключается. Перепад давления (ΔР) — разница предыдущих двух показателей. Максимально допустимое давление выключения, при котором насосная станция может быть отключена.

Уровнемер — прибор, предназначенный для определения уровня содержимого в открытых и закрытых резервуарах, хранилищах и так далее. Под содержимым подразумеваются разнообразные виды жидкостей, в том числе и газообразующие, а также сыпучие и другие материалы. Уровнемеры так же называют датчиками/сигнализаторами уровня, преобразователями уровня. Главное отличие уровнемера от сигнализатора уровня — это возможность измерять градации уровня, а не только его граничные значения.

Существует несколько методов измерения уровня жидкости, имеющих свои технологические возможности, основанных на различных физических принципах действия и обладающих как рядом преимуществ, так и недостатками. По принципу действия уровнемеры для жидкостей разделяются на механические, гидростатические, электрические, акустические, радиоактивные.