Исполнительные механизмы и регулирующие органы

Исполнительные механизмы

Исполнительные механизмы являются одними из последних звеньев систем автоматического регулирования и управления и, как правило, предназначены для управления регулирующими органами, воздействующими на режимы работы объектов управления. В качестве регулирующих органов могут использоваться различные дроссельные заслонки, клапаны, задвижки, шиберы, направляющие аппараты и прочие элементы, которые способны производить изменение количества энергии или рабочего вещества, поступающего в объект управления. В данном случае перемещение рабочих органов может быть поступательным и вращательным в пределах одного или нескольких оборотов.

В общем случае исполнительный механизм состоит из совокупности таких элементов как: исполнительный двигатель, являющийся источником силового воздействия на рабочий орган; передаточное или преобразовательное устройство, которое предназначено для получения определенной скорости, направления и характера перемещения рабочего органа, располагающегося между исполнительным двигателем и рабочим органом; конечных выключателей, которые ограничивают перемещения рабочего органа и фиксируют его крайние положения в системах автоматического управления и регулирования; элементы управления (пускатели, реле, золотники, клапаны и т.п.), защиты (предохранительные и переливные клапаны, муфты ограничения крутящего момента и т. п.), сигнализации и контроля (дистанционные указатели положения и т. п.).

Исполнительные механизмы классифицируются по следующим признакам:

1. Вид математического описания. Согласно данному признаку исполнительные механизмы делятся на линейные и нелинейные.
2. Вид сигналов. Согласно данному признаку исполнительные механизмы делятся на вибрационные, релейные и непрерывные.
3. Вид используемой энергии. Согласно данному признаку исполнительные механизмы делятся на пневматические, электрические, гидравлические и комбинированные.

К основными характеристикам, которые определяют исполнительный механизм относятся: коэффициент полезного действия, быстродействие, рабочая и пусковая нагрузка, точность, рабочий диапазон, номинальная и максимальная нагрузка, полоса рабочих частот, максимальная полезная мощность.

Регулирующие органы

В большинстве случаев регулирующие органы устанавливаются на входе в объект. В качестве регулирующих органов могут использоваться различные заслонки, задвижки, клапаны, краны, ножи тарельчатых питателей и т. п. В конечном счете, регулирующим органом меняется проходное отверстие или сопротивление на пути следования вещества или энергии в объект управления. К основным характеристикам регулирующих органов относятся:

1. Перемещающее усилие — это усилие, которое необходимо приложить к регулирующему органу для его перемещения.
2. Диапазон регулирования — это изменение расхода вещества при перемещении регулирующего органа из одного крайнего положения в другое.
3. Расходная характеристика.

Расход подаваемого вещества зависит от положения регулирующего органа, а также свойств подаваемого вещества, его плотности, вязкости, от условий работы регулирующего органа, к которым относятся напор, сопротивление среды, перепад давления на регулирующем органе. В случае постоянного перепада на регулирующем органе его расходная характеристика будет идеальной, и по ней регулирующие органы сравниваются между собой.

Расходная характеристика может быть линейной и нелинейной. Самый предпочтительный вид расходной характеристики - линейная зависимость между расходом подаваемого в объект компонента и положением регулирующего органа. Если достигнуть этого не удается на всех значениях характеристики от минимального расхода до максимального, то можно ограничиваются линейным или близким к нему участком характеристики в рабочем диапазоне, то есть в наиболее часто встречающемся режиме работы объекта. Если простым сочленением исполнительного механизма с регулирующим органом не удается этого добиться, то используются нелинейные связи или сочленения при помощи профилированных кулачков и тяг для придания характеристике необходимой формы.