Принцип действия и схемы включения регуляторов

 

  ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ

На основе гидравлических регулирующих приборов  могут быть построены регуляторы, выполняющие  следующие функции:

регулятор давления «После себя» - для поддержания постоянства  давления в объекте регулирования (трубопроводе) после РО исполнительного  устройства (ИУ);

регулятор давления «До себя» - для поддержания постоянства  давления в объекте регулирования (трубопроводе) до РО исполнительного  устройства;

регулятор перепада давлений (расхода) - для поддержания постоянной разности давлений, измеренной либо между  подающим и обратным трубопроводами, либо на диафрагме или насосах;

регулятор температуры для  закрытых и открытых (регулятор РТ - ГВ) систем горячего водоснабжения.

Кроме того, на основе основных гидравлических регуляторов могут  быть построены другие специализированные АСР, обеспечивающие выполнение определенных технологических функций, и устройства технологической защиты тепловых сетей  и потребителей при аварийном  нарушении заданных режимов работы, сопровождающихся возникновением недопустимых значений регулируемого параметра.

Среди этих АСР можно выделить:

устройства технологической  защиты (рассечка магистралей тепловых сетей на изолированные зоны; быстродействующие  сбросные устройства различной конструкции  для защи ты оборудования источников тепла и тепловых сетей от повышения давления сверх допустимого при нестационарных переходных гидравлических режимах);

регуляторы подпитки (для  поддержания постоянства давления в обратном трубопроводе);

регуляторы уровня (для  поддержания постоянства уровня в открытых и закрытых емкостях).

9.2. Регулятор давления  «После себя» (рис. 11 ) состоит  из прибора П (РД-3М) с клапанком, собранным по схеме н. о. и регулирующего клапана К (РК-1).

Рис. 11. Принципиальная схема регулятора давления «После себя»

Регулируемая величина - давление среды из точки    поступает по импульсной линии на ЧЭ прибора - сильфон сильфонной камеры, где создает усилие, пропорциональное    и эффективной площади сильфона.

В то же время на сильфон  в противоположном направлении  действует усилие от пружины настроечного элемента (задатчика).

При векторном сложении этих усилий на ЧЭ возникает результирующее усилие, которое изменяется синхронно  изменению регулируемой величины и  может быть скомпенсировано изменением усилия пружины задатчика, т.е. ее растяжением или сжатием. Причем перемещение донышка сильфона ЧЭ пропорционально возникшей разнице усилий на сильфоне, которая в свою очередь пропорциональна изменению регулируемого параметра или рассогласованию по регулируемому параметру.

Перемещение донышка сильфона передается на золотник УЭ управляющего клапанка, который работает по принципу «сопло - заслонка».

Таким образом конструкция регулирующего прибора РД-3М обеспечивает трансформирование изменения регулируемого параметра в пропорциональное перемещение золотника управляющего клапанка, который в свою очередь формирует командное воздействие Р_х, по фазе соответствующее изменению регулируемого параметра.

Золотник нормально открытого  клапанка при увеличении давления    закрывает линию слива рабочей среды в дренаж. Вследствие этого командное воздействие Р_х , поступающее на ИМ клапана, увеличивается, и ИМ перемещает РО, уменьшая проходное сечение клапана К, что приводит к уменьшению давление после клапана.

Другой регулятор давления «После себя» (рис. 12) состоит из прибора  П (РД-3А или РД-3М) с управляющим клапанком, собранным по схеме н. з., двух импульсных клапанов У1 и У2 (ИК-25) и клапана К ( D_y 1000 мм).

Рис. 12. Принципиальная схема регулятора давления «После себя» с клапаном D_y 1000 мм

Работает регулятор следующим  образом:

при увеличении, например, давления     в обратном трубопроводе свыше заданного управляющий клапанок прибора П увеличивает объем слива рабочей среды, уменьшая тем самым командное воздействие Р_х, которое подводится на гидроприводы клапанов У1 и У2. Вследствие уменьшения командного воздействия Р_х клапаны У1 и У2 переключаются на подачу рабочей среды в ИМ1 и ИМ2 клапана, что вызывает увеличение давления Р_х 1 . В результате затворы З1 и З2 перемещаются на закрытие, проходное сечение клапана уменьшается, что вызывает уменьшение давления    в трубопроводе до заданного значения.

При уменьшении давления    в трубопроводе по сравнению с заданным действие регулятора противоположно описанному выше и вызывает увеличение давления в трубопроводе после клапана.

9.3. Вновь разработанный  регулирующий клапан РК-1 D_y 1000 мм, Р_у = 2,5 МПа имеет условную пропускную способность, значительно превышающую пропускную способность клапана РК-1 на условный диаметр 700 мм, и конструкцию, в значительной степени унифицированную с этим клапаном, что обеспечивает полную совместимость с элементами регуляторов АСР тепловых сетей.

Клапан предназначен для  работы в гидравлических регуляторах  давления «До себя» и «После себя», перепада давлений, а также устройствах  защиты.

Построение и работа гидравлических регуляторов, в состав которых в  качестве исполнительного устройства входит этот клапан, а также их наладка  в целом не отличаются от работы и наладки регуляторов, в состав которых входят клапаны РК-1 меньшего диаметра.

Особенностью конструкции  клапана РК-1 D_y 1000 мм является наличие двух исполнительных механизмов и двух независимых регулирующих органов, причем работа двух исполнительных механизмов принципиально не отличается от работы одного привода других клапанов РК-1.

Из-за наличия двух приводов, один из которых располагается над  клапаном, а другой под ним, появляется разница гидростатических давлений в ИМ. Влияние разницы гидростатического  давления может быть усилено или  уменьшено в зависимости от отметки  расположения приборов АСР по отношению  к нижнему и верхнему ИМ. Расстояние между верхним и нижним ИМ составляет 3 м, следовательно, разница давлений в них может достигать 0,03 МПа.

При проектировании и монтаже  регуляторов влияние разницы  давлений в ИМ должно быть по возможности  ослаблено, что достигается расположением  приборов ГАСР на отметке оси трубопровода. В этом случае в нижнем ИМ будет  наблюдаться постоянное избыточное гидростатическое давление 0,015 МПа. Наличие  этого давления в нижнем приводе  не оказывает отрицательного влияния  на работу регуляторов и проявляется  в запаздывании открытия нижнего  затвора по сравнению с верхним. Напротив, последовательное открытие затворов оказывает положительное влияние на протекание переходных гидравлических процессов, сглаживая возникающие при этом всплески давления в сети.

Влияние гидростатического  давления в нижнем ИМ невелико, но должно учитываться при проектировании объектов тепловых сетей и выборе мест расположения приборов, входящих в состав регулятора. Расположение приборов на 3 - 4 м выше оси трубопровода может вызвать существенные нарушения  в работе регуляторов.

Другим следствием наличия  двух приводов является необходимость  повышенного расхода рабочей  среды для работы регуляторов. Увеличение расхода рабочей среды достигается  введением в схемы регуляторов  дополнительных усилителей - импульсных клапанов ИК-25. Клапаны этого типа имеют условную пропускную способность K_v - 6 т/ч, что значительно превышает требуемый для работы регуляторов расход рабочей среды.

Требуемая скорость регулирования  обеспечивается установкой дроссельных  шайб на линиях командного воздействия. Диаметр дроссельных шайб рассчитывается в соответствии с п. 3.5.

Клапан в заводском  варианте поставки не может использоваться в бессливных схемах ГАСР, так как не имеет сальника на нижней чаше привода. При необходимости применения бессливных схем клапан может быть легко модернизирован путем установки унифицированного сальника с сальником клапана D _у 700 мм.

9.4. Регулятор давления  «До себя» (рис. 13) состоит из  прибора П (РД-3М) с клапанком, собранным по схеме н. з., и регулирующего клапана К (РК-1).

Рис. 13. Принципиальная схема регулятора давления «До себя»

Работа регулятора в целом  аналогична работе регулятора давления «После себя». Перемещение донышка сильфона при изменении регулируемого параметра    передается на золотник клапанка и трансформируется в пропорциональное изменение командного воздействия Р_х, но при этом увеличение    приводит к увеличению слива рабочей среды в дренаж и уменьшению управляющего воздействия Р_х, и, напротив, при уменьшении   управляющее воздействие Р_х увеличивается, т.е. УЭ прибора формирует управляющее воздействие Р_х в противофазе по отношению к регулируемой величине.

Вследствие такой работы УЭ прибора РД-3М при увеличении    происходит перемещение РО клапана К на открытие, а при уменьшении    происходит перемещение на закрытие.

Регулятор давления «До себя» (рис. 14) состоит из прибора П (РД-3А или РД-3М), двух импульсных клапанов У1 и У2 (ИК-25) и регулирующего клапана К ( D_y 1000 мм). В приборе П установлен управляющий клапанок, собранный по схеме н. о. Клапан К имеет два гидропривода ИМ1 и ИМ2 и два затвора З1 и З2.

Рис. 14. Принципиальная схема регулятора давления «До себя» с клапаном D_v 1000 мм

Давление регулируемой среды    поступает на прибор П, который трансформирует изменение давления    в переменное командное давление Р_х, которое подводится на ИМ клапанов У1 и У2. Клапаны У1 и У2 необходимы в связи с большим суммарным объемом ИМ клапана D_y 1000 мм. Расход рабочей среды через управляющий клапанок прибора П не может обеспечить требуемой скорости перемещения РО клапана. Требуемая скорость перемещения РО обеспечивается установкой дроссельных шайб Д1, Д2, Д3 и Д4. Диаметр шайб определяется расчетным путем при наладке регуляторов.

Работает регулятор следующим  образом: при повышении, например, давления    в обратном трубопроводе свыше заданного, управляющий клапанок прибора П уменьшает объем слива рабочей среды, увеличивая тем самым командное воздействие Р_х, которое подводится на ИМ клапанов У1 и У2. Вследствие увеличения командного воздействия Р_х клапаны У1 и У2 переключаются на сброс рабочей среды из ИМ1 и ИМ2 клапана, что вызывает уменьшение давления Р_х1. В результате затворы З1 и З2 перемещаются на открытие, проходное сечение клапана увеличивается, что обеспечивает уменьшение давления    в трубопроводе до заданного значения.

При уменьшении давления    в трубопроводе ниже заданного действие регулятора противоположно описанному выше и вызывает увеличение давления в трубопроводах до клапана.

9.5. Регулятор давления  «После себя» с устройством  защиты по останову насосов  (рис. 15) предназначен для поддержания  давления в трубопроводе после  клапана и плотного перекрытия  прохода регулируемой среды при аварийном останове насосов и прекращении циркуляции в сети.

Регулятор давления состоит  из прибора П1 (РД-3А или РД-3М) и двух перепускных клапанов У1 и У2 (ИК-25). Работает регулятор так же, как описано в п. 9.2, но в данном случае командное воздействие от прибора П1 к ИМ1 и ИМ2 клапана К проходит через перепускные клапаны У3 и У4.

Рис. 15. Принципиальная схема регулятора давления «После себя» с устройством  защиты по останову насосов

Устройство защиты обеспечивает быстрое закрытие клапана при  нарушении гидравлического режима в сети, что имеет место при  аварийном останове перекачивающих насосов. Прибор П2 устройства защиты при нормальном рабочем гидравлическом режиме создает командное воздействие Р_х2, поступающее на ИМ клапанов У3 и У4. При этом клапаны переключаются, обеспечивая герметичное перекрытие прохода рабочей среды из источника и открытие линии командного воздействия на гидроприводы ИМ1 и ИМ2 командного воздействия, поступающего от клапанов У1 и У2 и по фазе совпадающего с командным сигналом, вырабатываемым прибором П1.

При аварийном останове насосов  давление Р_х2 быстро увеличивается; при превышении предела настройки прибора П2 его управляющий клапанок переключается на сброс давления из гидроприводов клапанов У3 и У4. Клапаны переключаются, обеспечивая перекрытие линии командного воздействия от клапанов У1 и У2 и подачу рабочей среды с большим расходом из источника через клапаны У3 и У4 в приводы ИМ1 и ИМ2, что позволяет быстро и плотно закрыть затворы клапана З1 и З2, предотвращая повышение давления на стороне всасывания насосов выше допустимого.

При пуске насосов и  понижении давления на стороне всасывания насосов Р_х 2 прибор П2 отключает устройство защиты. При этом включается в работу регулятор давления (РС-1 D_y 1000 мм), а рабочая среда будет сливаться из гидроприводов ИМ1 и ИМ2 через дроссели Д3 и Д4, что обеспечит за счет медленного открытия затворов З1 и З2 плавный переход к нормальному режиму.

9.6. Регулятор перепада  давлений (расхода) (рис. 16) состоит из  прибора П с клапанком, собранным по схеме н. о., и регулирующего клапана К (РК-1).

Рис. 16. Принципиальная схема регулятора перепада давлений

Отличием от описанных  выше регуляторов является то, что  на ЧЭ прибора подводится давление    и     из двух точек канала регулирования, а на донышке сильфона происходит векторное сложение трех сил.

При этом действие сил на донышко сильфона от давлений    и    может быть заменено действием их разницы, т.е. регулируемым параметром для регулятора является перепад давлений между двумя точками канала регулирования.

В остальном регулятор  работает так же, как регулятор  давления «После себя».

9.7. Регуляторы температуры  используются для автоматизации  подогревателей ГВС, различного  рода теплообменников, калориферов  и др.