ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.07.2020
Просмотров: 548
Скачиваний: 3
12.3. Вимірювальні елементи
12.3.1. Типи елементів для вимірювання температури
Біметалеві елементи виготовляють із двох тонких смужок металу з різними коефіцієнтами лінійних видовжин. Їх зварюють і надають різну форму - прямих пластин, U – подібну, спіральну. Зміна температури викликає деформацію елемента і зміну його положення в приладі
Трубчасто – стрижневий елемент є металевою трубкою з високим коефіцієнтом лінійних видовжин, всередині якої міститься маловидовжуваний стрижень, один кінець якого закріплений в дні трубки так, що температурні зміни викликають рух вільного кінця.
Герметичний ємнісний елемент – це вакуумована і заряджена рідиною, газом або парою ємність, яка переміщується або розвиває зусилля при зміні температури довкілля (змінюється об΄єм або тиск речовини, що наповнює ємність).
Дистанційний патронний елемент – це герметична ємність (або діафрагма), до якої, за допомогою капілярної трубки, приєднаний патрон, а вся система заповнена рідиною, газом або парою. Температурні зміни середовища навколо патрона передаються у вигляді тиску або зміни об΄єму по капілярній трубці до ємності (або діафрагми).
12.3.2. Типи елементів для вимірювання вологості повітря
Сприйнятними є елементи із органічних речовин, оскільки вони гігроскопічні. Їх зазвичай виготовляють із людського волосся, паперу, шовку, тваринних плівок або інших матеріялів, які змінюють свою довжину зі зміною рівня вологості повітря. Таким чином, зміни відносної вологості повітря заставляють елементи видовжуватись або стискатись.
Елемент опору застосовують в електронних системах . Зазвичай він складається з двох верств (шарів) граток з золотої фольги, кожна з яких приєднана до клеми і змонтована на тонкій плиті ізоляційного пластику, що покритий гігроскопічною речовиною (хльористим літієм). Електричний опір сусідніх смужок змінюється з поглинанням вологи плівкою адсорбента. Елемент треба підбирати для очікуваного інтервалу зміни температур (біля 5 оС). Його не можна застосовувати за наявності в повітрі пилу або хімічних речовин.
Існує елемент, який складається із зовнішньої вологочутливої поверхні і внутрішнього малочутливого стрижня (осердя), в який умонтовані з’єднувальні частини із електропровідного матеріялу. Зміни вологості спричиняють розширення зовнішньої поверхні або навпаки, її стискування, завдяки чому змінюється напруга в стрижні і електричний опір з’єднувальних частин.
12.3.3. Елементи для вимірювання тиску
Вимірювальні елементи для низького додатнього тиску або розрідження (наприклад, статичного тиску в повітропроводі) зазвичай мають вигляд великої слабкої діафрагми або гнучкої ємності. В одному типі регулятора статичного тиску з’єднані важілем два дзвони, які розміщені в бачку з оливою. При зміні тиску під одним із дзвонів він і важіль переміщуються і електричний ланцюг замикається. Більша частина елементів для вимірювання тиску реагує на перепад (різницю) тисків і при з’єднанні з трубками Піто, діафрагмами, трубками Вентурі вони можуть бути використані для вимірювання швидкості, витрати або рівня речовини.
Вимірювальні елементи високого плюсового надлишкового тиску або мінусового надлишкового тиску (в діапазоні сотень кілопаскалів) зазвичай є ємностями, діафрагмами або трубками Бурдона. Якщо один кінець елемента поєднується з атмосферою, то він стає придатним для вимірювання тисків більших або менших від атмосферного.
12.3.4. Спеціальні вимірювальні елементи
Для повного автоматичного регулювання і сигналізації в СВ часто потрібні різні спеціальні чутливі елементи. Так, реле повітряного потоку у вигляді плавникової пластинки може бути поєднане з електроповітронагрівником для його захисту від перегрівання при можливій аварії вентилятора. Застосовуються і інші елементи: для вимірювання диоксиду вуглецю СО2 (оцінюється ефективність вентилювання приміщень); оксиду вуглецю СО; виявлення диму і вогню.
12.4. Регулювальні елементи
Регулювальні елементи діють за допомогою електроенергії або стисненого повітря і відрізняються характером дії, яка виконується ними.
Електричні елементи можуть виконувати декілька звичайних регулювальних дій і працювати на електричному струмі високої і низької напруг. Лінійна напруга однофазного змінного електроструму, який підводиться до терморегуляторів, зазвичай 200…240 В.
У випадку застосування приладів низької напруги встановлюють трансформатор, який знижує напругу до 24 В і нижче.
При двопозиційному регулюванні електричний регулювальний елемент може вмикати або вимикати електричні контакти запускання двигунів вентилятора, насоса чи повітряного клапана. Приблизно подібний тип елемента вмикає один контакт, вимикаючи другий, і служить для регулювання реверсивних двигунів. Обидва типи можуть бути використані для забезпечення тимчасової двопозиційної дії за наявності невеликого нагрівника опору.
При пропорційному регулюванні використовується контакт, що рухається по потенціометру. При цьому змінюється напруга перед балансовим реле, яке регулює роботу реверсивного двигуна і відновлює баланс після переміщення регулювального приладу. Балансувальний потенціометр розміщений в корпусі пропорційного двигуна і в електричному відношенні ідентичний потенціометру регулятора (рис. 12.2).
Рис. 12.2. Схема потенційного електродвигуна з балансувальним потенціометром.
Двигун перебуває в стані спокою, система в рівноважному стані:
1 – контролер; 2 – балансове реле; 3 – трансформатор; 4 – вал електродвигуна;
5 – балансувальний потенціометр електродвигуна; 6 – те ж, контролера;
R1, R2, R3, R4 – опори; С1, С2 – котушки реле; W1, W2 – обмотки електродвигуна
При плавальному регулюванні використовують два контакти із середньою нейтральною зоною, в якій контакти відсутні. Таку схему зазвичай застосовують для приводу реверсивних клапанів або заслінок.
Електронний регулювальний елемент має електронний посилювач, який стимулює малі електричні сигнали від вимірювального елемента, посилює їх і передає для задіяння одного або декількох реле. Для двопозиційного, плавального або пропорційного регулювання можуть бути застосовані різні посилювально-релейні пристрої.
Електронно-пневматичні регулювальні елементи містять електронний посилювач з електропневматичним (ЕП) реле різних типів і пристрої, які виконують або двопозиційну, або пропорційну дії.
Пневматичний регулювальний елемент за своїми властивостями є пропорційним (модулювальним), а диференційний або пропорційний контролер плавно змінює тиск у відгалуженні при певному тиску для кожного значення параметра вимірюваного середовища. Пневматичний регулювальний елемент може бути застосований і для двопозиційної дії.
Пневматичні контролери поділяються на прилади прямої і зворотньої дії, з витіканням і без витікання повітряного струмінця.
В модифікованому варіанті основної пневматичної системи використовують дистанційний чутливий або регулювальний елемент, який, за незначної зміни тиску в чутливій лінії, спричиняє відносно велику зміну тиску у відгалуженні до регулювального приладу. Для регулювання температури зазвичай застосовують чутливі елементи трубчасто-стрижневого типу, а для регулювання вологості – нейлонові. Обидва прилади є пневматичними посилювачами, які працюють за принципом зрівноважування зусиль.
Пневматичний контролер з витіканням повітряного струмінця (нерелейний) постачається стисненим повітряним потоком порівняно малої витрати (рис. 12.3).
Повітряний потік витікає через сопельце або отвір, який прикривається заслінкою, що змонтована на вимірювальному елементі. В залежності від ступеня прикривання сопельця (отвору) змінюється тиск стисненого повітря у відгалуженні до регулювального приладу. Контролери цього типу застосовують на об’єктах, де загальна витрата стисненого повітряного потоку невелика.
Рис. 12.3.Схема пневматичного контролера з клапаном витікання:
1 – сопельце; 2 – заслінка; 3 – термочутливий елемент прямої дії; 4 – те ж, зворотньої дії;
5 – відгалуження пневмопроводу до регулювального приладу; 6 – трійник;
7 – обмежник витрати повітряного потоку; 8 – трубопровід стисненого повітря
Пневматичний контролер без витікання повітряного струмінця (релейний) вміщує клапани живлення і витікання повітря (рис. 12.4), які виконані так, що клапан витікання повітря закривається раніше, ніж відкривається клапан живлення. Коли вимірювальний елемент “вимагає” зміни тиску у відгалуженні до регулювального приладу, то обидва клапани закриті. Контролери цього типу живляться повітряним потоком при підвищенні тиску у відгалуженні.
Рис. 12.4. Схема пневматичного релейного контролера без клапана витікання
повітряного струмінця:
1 – термочутливий елемент; 2 – важіль прямої дії; 3 – вісь; 4 – діафрагма; 5 – камера;
6 – відгалуження пневмопроводу до регулювального приладу; 7 – клапан випускання (стравлювання) повітря в атмосферу; 8 – важіль; 9 – пружина клапана;
10 – трубопровід стисненого повітря; 11 – основна пружина регулятора
Контролер прямої дії збільшує тиск стисненого повітря у відгалуженні до регулювального приладу зі зростанням регульованої змінної. Контролер зворотньої дії, за цих же умов, зменшує тиск стисненого повітря.
Існують контролери з показними і реєструвальними пристроями і без них.
12.5. Типи контролерів
12.5.1. Термостати (контролери температури)
Розрізняють термостати: кімнатні; вставні (в повітропроводи); занурні (в трубопроводи і ємності); поверхневі для вимірювання температур поверхонь; денно-нічні кімнатні, які переключаються дистанційно за допомогою годинникового механізму або вручну, або із вбудованим реле часу; зимово-літні; дистанційні, які керують настроюванням других терморегуляторів і є відповідно керовані; різницеві (диференціальні) дистанційні, в яких є два термобалони, що вимірюють температури в різних точках; багатоступінчасті, які призначені для дії на двох або більше послідовних ступенях.
12.5.2. Гумідостати (контролери вологості)
Виготовляють прилади кімнатного і вставного типів. Для зменшення вологості повітря у приміщенні в ХПР і запобігання конденсації вологи на вікнах можна застосувати кімнатний гумідостат, який керується зовнішнім термостатом. Для точного регулювання вологості часто користуються двома термостатами, один з яких працює за принципом мокрого, а другий – за принципом сухого термометра. Перший термостат оснащують фітілем, який змочується дистильованою водою із невеличкого резервуара.
12.5.3. Контролери тиску
Контролери тиску і статичного тиску в повітропроводах монтують безпосередньо на трубо- або повітропроводах таким чином, що їх вимірювальні елементи сприймають тиск всередині трубо- і повітропроводів. Можливий монтаж і на панелях.
12.6. Регулювальні прилади
12.6.1. Автоматичні регулювальні клапани
Прилади складаються із корпусу з отвором для протікання регульованого середовища, робочого органу і виконавчого механізму (електродвигуна або пневмоприводу). При правильному підбиранні клапанів підтримуються необхідні параметри, забезпечуються економічність роботи і тривалість терміну експлуатації.
12.6.2. Складові частини клапанів
Властиво клапан – це рухлива частина, яка вступає в контакт із сідлом в корпусі у закритому стані і змінює площу отвору для протікання середовища. Клапани переважно виконують з отворами V – подібної форми. Контурний (профільований) клапан зазвичай змінює витрату регульованого середовища кінцем спеціальної форми, яку часто називають пробкою (корком). Нижня частина пробки (спідничка “юбка”) виконує дві функції: скеровує рух клапана і служить для зміни витрати середовища. В спідничці прорізані отвори, форма яких залежить від заданого закону зміни витрати. Клапани виконані таким чином, що при підніманні диску швидко досягається максимальна витрата.
12.6.3. Витратні характеристики клапанів
Витратна характеристика – це співвідношення між відносною висотою піднімання штоку клапана і витратою середовища у відсотках від максимальної витрати.
Характеристика швидковідкривного клапана така, що максимальна витрата досягається відразу ж, як тільки починає підніматися шток.
Лінійна характеристика – співвідношення між витратою регульованого середовища і підніманням штоку, яке характеризується прямою лінією.
Рівновідсоткова характеристика – це така характеристика, при якій одному і тому ж відносному підніманню штока відповідає однаковий відносний приріст витрати. Наприклад, шток клапана піднімється на 40 % і при цьому витрата рівна 0,3 кг/с; якщо його підняти ще на 10 %, то витрата буде 0,45 кг/с, тобто збільшиться на 50 %; за подальшого піднімання штоку на 10 % витрата знову зросте на 50 % і буде 0,675 кг/с. Клапани з рівновідсотковою характеристикою застосовують при широкозмінних навантаженнях (навантагах).
Коєфіцієнт подавання – відношення витрати потоку за даного положення клапана до витрати потоку в його повністю відкритому положенні . Наприклад, якщо клапан з підніманням в 25 мм пропускає витрату потоку 6 кг/с в повністю відкритому положенні і 3,75 кг/с при підніманні на 12,5 мм, то його коєфіцієнт подавання буде 3,75/6 = 0,625.
Кратність – відношення максимальної витрати до мінімальної регульованої витрати (наприклад, клапан з кратністю 40:1 і загальною витратою в 100 одиниць може регулювати витрату до однієї сорокової від 100, тобто до 2,5 одиниць), але за мінімальної витрати клапан не обов΄язково повинен забезпечувати щільне закриття. Кратність – міра непередбачуваної стабільності регулювального клапана. Для точного регулювання оптимальними вважаються відношення 50:1 і 40:1, але це дуже завищує вартість клапана. Звичайне відношення 30:1.
Відхилення – відношення між максимально потрібною і мінімально регульованою витратами. Якщо в поданому вище прикладі максимальна витрата 100 одиниць, максимальна потрібна – 75 одиниць, а мінімальна регульована 2,5 одиниці, то відхилення клапана буде 75/2,5 = 30:1. Таким чином, відхилення являє собою міру відносної стабільності клапана.
Щільно закривні клапани в закритому положенні не повинні взагалі пропускати або пропускати дуже мало речовини. До цієї категорії, зазвичай, відносять тільки односідлові клапани; двосідлові в закритому положенні пропускають від 2 до 5 %.
Коефіцієнт
витрати
зазвичай визначають
як витрату речовини, яка протікає за 1
хв через даний клапан при 15
0С і падінні тиску в 7 кПа. Якщо
відомі коефіцієнт витрати і перепад
тисків, то можна розрахувати витрату
речовини (з відомими
характеристиками) через
даний клапан.
Характеристика ступеня закриття клапана – максимальне падіння тиску, яке допускається в ньому, при повністю закритому положенні. Ця характеристика зазвичай залежить від зусилля, яке розвивається виконавчим механізмом. Цю характеристику не треба пов’язувати з допускним тиском на корпус клапана.