Гидравлические исполнительные механизмы
Предназначены для преобразования сигнала (разности давления масла), поступающего от регулятора, в перемещение РО. Выпускаются два типа гидравлических исполнительных механизмов: прямого хода (с поступательным движением штока) и кривошипные (с поворотным устройством).
Поршневые исполнительные механизмы прямого хода состоят из цилиндра с поршнем. Масло под высоким давлением подается в цилиндр и перемешает поршень, шток которого соединен со штоком РО. Входным сигналом поршневого ИМ, соответствующим командному сигналу регулятора, является объемный расход масла F, а выходным — перемещение штока h. Взаимосвязь между ними выражается уравнением:
где А — площадь поперечного сечения цилиндра.
Таким образом, поршневой гидравлический ИМ является интегрирующим звеном.
При соединении штока с кривошипом получается кривошипный ИМ, управляющий поворотными (заслоночными) регулирующими органами.
Пневматические и гидравлические ИМ обладают рядом преимуществ перед электрическими ИМ: высокой надежностью, большим ресурсом работы, возможностью плавного изменения выходных параметров в широком диапазоне, простотой преобразования энергии потока жидкости или газа в механическую мощность на выходе ИМ, устойчивостью к вибрации.
Электрические исполнительные механизмы
Устройства данного типа создают большие перестановочные усилия, монтируются на большом расстоянии от пульта управления, обеспечивают практически любой ход плунжера. К недостаткам можно отнести энергоемкость, сложность обслуживания, высокую стоимость для ИМ во взрывозащищенном исполнении. Работают в комплекте с электрическими регуляторами. Различают следующие виды электрических ИМ: электродвигательные и электромагнитные.
Электродвигательные ИМ состоят из электродвигателя (постоянной скорости, переменной скорости или шагового), редуктора с ручным дублером, контрольно-пусковой аппаратуры (указателя положения, датчика положения), приставки, формирующей перемещение выходного вала. В зависимости от типа ИМ те или иные блоки могут отсутствовать.
Наибольшее распространение получили электрические ИМ постоянной скорости, что обусловлено использованием простых и надежных электродвигателей, для управления которыми применяются простые и экономичные усилители мощности. В качестве электропривода в ИМ применяют асинхронные трехфазные двигатели, а также асинхронные однофазные двигатели с полым ротором и ротором типа «беличье колесо» (см. рис. 6.84, в). В таких ИМ ротор электродвигателя имеет постоянную мгновенную скорость вращения, а требуемый закон перемещения затвора регулирующего органа обеспечивается за счет повторно-кратковременного включения электродвигателя и соответствующего соотношения между длительностями включенного и выключенного состояний.
В электромагнитных ИМ усилие, необходимое для перестановки затвора РО, создается электромагнитом (см. рис. 84, г). Когда по катушке электромагнита / протекает ток, сердечник 2, соединенный с затвором РО, втягивается в электромагнит (индукционную катушку), открывая проход для рабочей среды. Если ток в катушке электромагнита отсутствует, пружина 3 выталкивает сердечник из электромагнита, и затвор РО перекрывает проход для рабочей среды. Электромагнитные ИМ применяются в основном в системах двухпозиционного регулирования и в системах защиты и блокировки, так как затвор регулирующего органа может занимать только два крайних положения (открыто-закрыто).
При установке электромагнитных ИМ на трубопроводах для жидкостей следует иметь в виду, что их практически мгновенное действие приводит к гидравлическим ударам.
Замечание
Пневматические и гидравлические ИУ имеют более высокую удельную мощность (мощность на единицу массы) по сравнению с электрическими ИУ с электронными, магнитными усилителями. Так, например, для пневматических и гидравлических ИУ она в среднем равна 10 кВт/кг, а для электромеханических — 1 кВт/кг. Как следствие этого, динамические характеристики пневматических и гидравлических ИУ превосходят соответствующие характеристики электромеханических систем.