223 (51)

452 16. Budowa i własności eksploatacyjne typowych elementów automatyki

Wszystkie omawiane regulatory przedstawiono w połączeniu z siłownikami prostoliniowymi lub obrotowymi o ograniczonym kącie obrotu (rys. 16.35). Niekiedy stosuje się również siłowniki obciążone sprężyną (rys. 16.41), które warto wyróżnić z tego względu, że połączone z regulatorem strumieniowym (według rys. 16.35) lub dławieniowym (według rys. 16.34) zmieniają działanie zespołu rcgulator-siłownik z całkującego na proporcjonalne.

16.5. Porównanie cech eksploatacyjnych urządzeń hydraulicznych, pneumatycznych i elektrycznych

Cechy eksploatacyjne urządzeń (elementów i układów) automatyki zależą nie tylko od rodzaju nośnika energii pomocniczej, ale także od rozwiązań konstrukcyjnych poszczególnych elementów i rozmieszczenia przestrzennego układów. Z tego względu możliwe jest, jedynie jakościowe porównanie podstawowych cech eksploatacyjnych, a podane wartości liczbowe należy traktować jako typowe (średnie).

Zasięg przekazywania sygnałów:    *

—    nieograniczony dla układów elektrycznych,

—    do 300 m dla układów pneumatycznych (do 600 m przy użyciu wzmacniaczy w linii przesyłowej),

—    do około 100 m dla układów hydraulicznych (wpływ ciśnień hydrostatycznych, oporów tarcia w przewodach i bezwładności oleju utrudnia zwiększenie tej odległości).

Zakresy nastaw regulatorów. Omówione zostaną, zakresy nastaw produkowanych seryjnie regulatorów ciągłych PID, stosowanych w blokowych systemach aparatury automatyki. W rozwiązaniach specjalnych zakresy te mogą się znacznie różnić od podanych niżej.

Największe wartości czasu zdwojenia Ti i czasu wyprzedzenia T& można nastawiać w regulatorach pneumatycznych: do 60 min, a w niektórych rozwiązaniach Ti nawet do 120 min. W regulatorach hydraulicznych osiąga się Ti do 30-60 min, natomiast zrealizowanie działania różniczkującego (D) jest dość trudne i rzadko spotykane (Ti do 15-30 min). W regulatorach elektrycznych spotyka się Ti i T_d do około 15-30 min (większe wartości tylko w przypadku rozwiązań elektromechanicznych).

■Wzmocnienie proporcjonalne k_p regulatorów pneumatycznych i elektrycznych zawiera się w granicach 0,2 (0,5) 4- 50, w regulatorach hydraulicznych górna granica jest niższa (około 20).

Dokładność i powtarzalność nastaw nie są duże, nie jest to zresztą potrzebne. Odchylenia wynoszą około 10% w regulatorach elektrycznych, 20-^30% w regulatorach pneumatycznych (z wyjątkiem wzmocnienia proporcjonalnego nastawianego czysto mechanicznie, którego dokładność jest duża). W regulatorach hydraulicznych Ti zależy silnie od temperatury (lepkości oleju).

Podano -wartości nie uwzględniają interakcji między nastawami, w niektórych regulatorach rzeczywiste wartości k_v, T₍, T_d różnią 6ię od nastawionych np. zgodnie z zależnościami podanymi w tabl. 6.2.

Moce i przesunięcia elementów wykonawczych. Jeżeli sterowanie obiektem wymaga bardzo dużych mocy (rzędu dziesiątek lub setek kilowatów), należy zastosować hydrauliczne elementy wykonawcze. Mają one znacznie mniejsze wymiary i ciężar niż elementy pneumatyczne lub elektryczne o tej samej mocy. bTa rysunku 16.42 przedstawiono typowe stale czasowe elementów wykonawczych w zależności od ich mocy.

o.ooi 0,01 0,1 1 to 100 r,s

Rys. 16.42. Zależności pomiędzy mocami i stałymi czasowymi elementów wykonawczych elektrycznych, hydraulicznych i pneumatycznych

Przesunięcia liniowe siłowników hydraulicznych wynoszą od kilkudziesięciu milimetrów do 5004-1000 mm, a w specjalnych rozwiązaniach nawet więcej. Siły rozwijane mogą dochodzić, do kilkudziesięciu tysięcy kG (np. przy średnicy tłoka 100 mm, średnicy tloczyska 30 mm i ciśnieniu zasilania około 30 M2s/m* (300 kG/cm²): JF_roai = 21000 kG). W przypadku wyjścia obrotowego przesunięcia kątowe wynoszą najczęściej 804-90°, niekiedy 270°.

Przesunięcia pneumatycznych siłowników membranowych, montowanych zwykle bezpośrednio na zaworach, są dopasowane do skoku grzybka zaworu. Typowe, wartości: 25, 50, 75 mm. Większe przesunięcia, do około 500 mm, mają pneumatyczne siłowniki tłokowe. Membrany siłowników produkowanych w kraju mają powierzchnie efektywne (czynne) od około 300 cm⁵ do około 2100 cm², co przy ciśnieniu 1 kG/cm² (około 100 kbT/ra²) daje siły 3004-4-2100 kG.

Elektryczne elementy wykonawcze stanowią, połączenie silnika elektrycznego z przekładnią mechaniczną. Najczęściej stosuje się silniki indukcyjne, trójfazowe lub dwufazowe, ze względu na potrzebę zmiany kierunku obrotów. Moc silnika 204-500 W. Wirniki klatkowe lub kubkowe, dla zmniejszenia bez-