Классификация исполнительных устройств.

Исполнительные устройства (ИУ) промышленных систем авто­матики представляют собой технические средства, предназначен­ные для формирования регулирующих воздействий y(t) на входах объекта управления в соответствии с командной информацией z(t), подаваемой на его вход от командных устройств (регулятора, руч­ного дистанционного задатчика, микроконтроллера и т.п.).

Основными блоками ИУ являются исполнительный механизм (ИМ) и регулирующий орган (РО), которые либо конструктивно объединяются в едином изделий, либо собираются из индивидуаль­ных блоков. В некоторых случаях ИУ может состоять из одного бло­ка, выполняющего функции исполнительного механизма (напри­мер, в электрических усилителях мощности).

Под исполнительным механизмом в общем случае подразумева­ют блок ИУ, преобразующий входной управляющий сиг­нал z(t) от регулирующего устройства в сигнал, который через соответствующую связь (например, редуктор) осуществляет воздей­ствие на регулирующий орган или непосредственно на объект ре­гулирования.

Регулирующим органом называют блок ИУ, с помощью которо­го производится регулирующее воздействие y(t) на объект. Изменение положения регулирующего органа вызывает изменение потока энергии или материала, поступающих на объект, и тем самым воздействует на рабочие машины, механизмы и технологические процессы, устраняя отклонения регулируемой величины от заданного значения. И. м. не только изменяет состояние управляемого объекта, но и перемещает регулирующий орган в соответствии с заданным законом регулирования при минимально возможных отклонениях. В большинстве случаев И. м. действуют от посторонних источников энергии, так как непосредственное управление И. м. от первичных элементов регулирования (реле, датчиков и др.) невозможно вследствие их малой мощности, недостаточной для воздействия на регулирующий орган.

И. м. обычно состоит из двигателя, передачи и элементов управления, а также элементов обратной связи, сигнализации, блокировки, выключения.

По виду энергии, создающей перестановочное усилие, ИМ под­разделяются на: пневматические, гидравлические и электрические.

Существуют ИМ, которые используют элементы, действующие от разных (обычно двух) источников энергии; электропневматические, электрогидравлические и пневмогидравлические. Среди них наи­более распространены электрогидравлические ИМ.

I. В пневматических ИМ перестановочное усилие создается за счет действия давления сжатого воздуха на мембрану, поршень или силь-фон. Эти ИМ делятся на мембранные, поршневые и сильфонные. Давление сжатого воздуха в пневматических ИУ обычно не превы­шает 1 МПа,

II. В гидравлических ИМ перестановочное усилие создается за счетдействия давления жидкости на мембрану, поршень или лопасть. В соответствий с этим различают мембранные, поршневые и лопаст­ные гидравлические ИМ. Давление жидкости в них обычно нахо­дится в пределах 2, 5 — 20 МПа. Отдельный подкласс гидравличес­ких ИУ составляют ИУ с гидромуфтами.

Пневматические и гидравлические, мембранные или поршневые ИМ подразделяются на пружинные и беспружинные. В пружинных ИМ перестановочное усилие в прямом направлении создается дав­лением в рабочей полости ИМ, а в обратном направлении — силой упругости сжатой пружины. В беспружинных ИМ перестановоч­ное усилие в обоих направлениях создается перепадом давления на рабочем органе механизма.

III. Электрические ИМ по принципу действия разделяются на элек­тродвигательные и электромагнитные; по характеру движения вы­ходного элемента—на прямоходные (с поступательным движени­ем выходного элемента), поворотные (с вращательным движением до 360° — «однооборотные», с вращательным движением на угол более 360° — «многооборотные»).

Вторым основным блоком исполнительного устройства являет­ся регулирующий орган (РО). Различные РО по виду воздействия на объект подразделяются на два основных типа: дросселирующие и дозирующие.

Дросселирующие регулирующие органы изменяют гидравлическое сопротивление трубопровода, воздействуя на рас­ход вещества путем изменения своего проходного сечения. Примерами таких РО являются заслонки, диафрагмы, задвижки, краны, клапаны.

В дози­рующих регулирующих органах осуществляется заданное дозиро­вание поступающего вещества или энергии или изменение расхо­да вещества путем изменения производительности агрегатов: дозаторов, насосов, компрессоров, питателей, электрических усилителей мощности.

Сейчас в системах промышленной автоматики широко используются дросселирующие регулирующие органы (хотя применение РО до­зирующего типа экономически более оправдано).