Читайте также:
|
Через фильтры 1 воздух засасывается в компрессоры 2 и 3 (один из них находится в резерве), после компрессоров воздух поступает в воздухосборник (ресивер). Из воздухосборника воздух поступает в теплообменник, в котором он охлаждается до 300С водой. Далее воздух проходит через блок водомаслоотделителя 6. Блок водомаслоотделителя состоит из центробежного водомаслоотделителя и масляного фильтра. В центробежном водомаслоотделителе осуществляется грубая очистка воздуха от воды и масла. Тонкая очистка воздуха осуществляется в масляном фильтре, который представляет собой емкость, заполненную поглотителем, например активированным углем.
Осушка воздуха производится в блоке осушки 7, в котором используется абсорбционный метод поглощения водяных паров с регенерацией увлажненного абсорбента—силикагеля. Блок осушки воздуха состоит из двух емкостей, заполненных силикагелем. В то время как через одну из емкостей проходит осушаемый воздух, через вторую емкость продувается сухой горячий воздух (при температуре 200-230 °С), способствующий удалению из силикагеля влаги. Процесс регенерации силикагеля горячим воздухом происходит в течение 2 ч. После этого силикагель охлаждается сухим воздухом. После 8 ч работы первой емкости воздух, подлежащий осушке, начинают пропускать через вторую емкость, а первую емкость включают в режим регенерации. После осушки воздух через регулирующий клапан 8 и обратный клапан 10 поступает в ресивер 11. Давление воздуха регулируется регулятором 9. Накопившаяся влага в ресивере 4, теплообменнике 5 и блоке водомаслоотделения 6 сбрасывается через дренаж.
Давление на выходе станции приготовления сжатого воздуха составляет 0,4—1 МПа. Кроме системы централизованной подготовки воздуха непосредственно перед пневматическими приборами дополнительно устанавливают фильтры и редукторы для окончательной очистки воздуха и его редуцирования до рабочего давления питания. Фильтры и редукторы устанавливают как на группу приборов (например, на приборы всего щита) или перед каждым прибором. В фильтре воздух очищается в две стадии. При поступлении воздуха во внутреннюю полость фильтра его скорость резко снижается, вследствие чего из него выпадают крупные частицы пыли, влаги и масла. Тонкая очистка осуществляется при проходе воздуха через фильтры. В дне корпуса фильтр имеет запорный кран, через который конденсат, образующийся в фильтре, периодически продувается.
Отечественная промышленность выпускает фильтры воздуха типов ФВ-1,6, ФВ-6 и ФВ-25. Цифра в шифре фильтра характеризует его пропускную способность (1,6; 6,0; 25 м3/ч). Редуктор давления воздуха представляет собой мембранный регулятор прямого действия с ручным пружинным задатчиком. Для регулирования воздуха наиболее широко применяют редукторы давления воздуха типа РДВ и стабилизаторы давления воздуха типа СДВ.
Кроме того, отечественная промышленность выпускает сблокированные редукторы давления воздуха с фильтром типа РДФ-3 и блоки фильтра со стабилизатором давления типа ФСВ [1, c. 576].
4. Описание лабораторной установки
Для обеспечения бесперебойного питания сжатия воздухом пневматических приборов в лаборатории используется установка, аналогичная рассмотренной на рис. 1. Из схемы подготовки воздуха изъяты теплообменник (5) и резервный компрессор (3), а регулятор прямого действия (9) установлен на выходе из ресивера (11). В качестве нагнетателя используют компрессор поршневого типа СО-7А.
Компрессор, нагнетая сжатый воздух, который, пройдя аппаратуру очистки сушки, попадает в окончательный ресивер и затем разводится по местам, где расположены пневматические приборы. Поддержание необходимого уровня давления осуществляется автоматически с помощью периодического включения и выключения электродвигателя компрессора. Командная информация для этого вырабатывается и подается электроконтактным манометром типа ЭКМ-1У. Поскольку подобный метод регулирования давления сопровождается заметными пульсациями, на выходе конечного ресивера установлен стабилизатор давления воздуха.
Таким образом, собственно лабораторная установка, состоящая из технологического оборудования и управляющей системы, может быть представлена в виде схемы, изображенной на рис. 2.
Управляющая система выполнена на основе электроконтактного манометра, принцип действия и устройство которого представлено на рис. 3 [1, с. 97; 2, с. 48].
В отличие от обычного измерительного манометра, имеющего только показательную стрелку 1, электроконтактный манометр (ЭКМ) снабжен дополнительно еще двумя стрелками 2 и 3, к которым присоединены провода 6. Эти стрелки, называемые стрелками задания, в процессе работы неподвижны. Подвижной является только показывающая стрелка 1, отслеживающая действительное (текущее) значение давления сжатого воздуха в конечном резервуаре (ресивере) и тоже подсоединенная к электрической сети. Таким образом, если стрелка 1 переместится при падении давления влево и соприкоснется со стрелкой 2, электрическая цепь замкнется и загорится лампочка HL1 (рис. 3, а). В случае возрастания давления соприкосновение стрелок 1 и 3 приводит к замыканию другой цепи, в результате чего загорается лампочка HL2.
Рис. 2. Схема автоматизации лабораторной установки подготовки сжатого воздуха: 1 – фильтр воздушный; 2 – компрессор; 3 – ресивер; 4 – аппаратура очистки и осушки воздуха; 5 – конечный ресивер (объект регулирования); 6 – стабилизатор давления воздуха СДВ-6; 7 – фильтр пневматического прибора; 8 – переменный дроссель (редуктор); 1а – манометр электроконтактный ЭКМ-1У; 1б – кнопочная станция; 1в, г – реле электромагнитное промежуточное; 1д – магнитный пускатель; 2а – манометр избыточного давления; М – электродвигатель компрессора
Рис. 3. Конструктивная схема (а) и внешний вид (б) электроконтактного манометра ЭКМ-1У
Как следует из вышеизложенного каждый контакт стрелок вызывает появление в соответствующей цепи напряжения, которое может использоваться не только для загорания лампочек (сигнализация), но и для формирования команд управления (включения и отключения каких-либо исполнительных устройств). В данном случае команды подаются на включение или отключение магнитного пускателя, изменяющего поток электроэнергии, подаваемой на электродвигатель компрессора.
Следует отметить, что помимо дополнительных стрелок ЭКМ снабжен контактной группой 7, обеспечивающей замкнутое состояние электрической цепи с лампочкой HL1 при возрастании давления от 0 до заданного минимального значения диапазона регулируемого давления. Задание численных значений как нижнего (минимального), так и верхнего (максимального) уровней диапазона давлений сжатого воздуха производится поводком (4), приводимым в действие через винт задания (5) с помощью отвертки.
В системе автоматического управления установок ЭКМ играет роль регулирующего устройства (регулятора), обеспечивающего формирование командных сигналов для достижения цели управления – получения сжатого воздуха в заданном диапазоне давлений. В качестве датчика текущего значения используется показывающая стрелка, приводимая в действие через механическую передачу манометрической (трубчатой) пружиной. Задатчиком служат стрелки задания, которые в сочетании с показывающей стрелкой можно рассматривать как устройство сравнения.
Магнитный пускатель, играющий в автоматической системе управления роль исполнительного механизма, относится к электромеханическим элементам автоматики. Он предназначен для преобразования слабого электрического сигнала (в нашем случае выходного сигнала от ЭКМ) в механическое перемещение (замыкание или размыкание) контактов в силовой цепи электродвигателя компрессора, т.е. в конечном итоге в более мощный электрический сигнал [3, с. 46].
По принципу действия магнитный пускатель (рис. 4, б) аналогичен электромагнитному реле (рис. 4, а).
Действительно, при прохождении через катушки возбуждения (1) токов определенного значения, называемых токами срабатывания Iср, электромагнитные силы, преодолевая сопротивления пружин (2), мгновенно притягивают подвижные части магнитопроводов (3) (якоря) к неподвижным (4). При этом находящиеся на якорях и электрически изолированные от них контакты (5) перемещаются вместе с ними, вызывая разрыв внешней цепи (рис. 4, а) или же ее замыкание (рис. 4, б). Идеальные статистические характеристики будут при этом соответствовать изображенным на рис. 5. При отсутствии тока в катушках возбуждения контакты с помощью пружин возвращаются в исходное состояние.
|
Рис. 5. Идеальные статистические (релейные) характеристики для разного типа контактов
|
Следует отметить, что как реле, так и магнитный пускатель имеют не один, а несколько разноименных контактов, позволяющих коммутировать достаточно сложные схемы.
Рассмотренные выше технические средства автоматизации являются основой управляющей системы лабораторной установки. На рис. 6 представлена принципиальная электрическая схема автоматического управления установкой.
Рис. 6. Принципиальная электрическая схема автоматического управления установкой (без элементов сигнализации)
При прекращении нажатия на кнопку SВ1 ее замыкающий контакт под действием пружины размыкается (приходит в нормальное открытое состояние), разрывая цепь 1 питания обмотки Р1, что должно привести к размыканию контактов Р1, обесточиванию обмотки МП, разрыву всех его контактов и остановке электродвигателя. Однако этого не происходит, т.к. к замыкающему SB1 параллельно присоединен замыкающий контакт Р1 реле р1, который после нажатия SВ1 уже был замкнут (см. выше). Благодаря этому при снятии пальца с пусковой кнопки SВ1 питание обмотки P1 осуществляется по параллельной цепи 2.
Начавши работать, компрессор поднимает давление воздуха в ресивере от нулевого значения до минимального заданного (Pmin), устанавливаемого оператором (студентом) для данного процесса.
При достижении показывающей стрелкой ЭКМ стрелки задания Рmin происходит размыкание контакта ЭКМ (min), питание обмотки магнитного пускателя МП осуществляется по шунтирующей цепи 3.
При достижении показывающей стрелкой ЭКМ стрелки задания максимального давления происходит замыкание контакта ЭКМ (max)
и, как следствие, протекание тока через обмотку реле Р2. Срабатывание реле Р2 вызывает размыкание его контакта в цепи 3 питания обмотки МП. Обесточивание последней ведет к размыканию всех контактов МП, что в свою очередь вызывает остановку электродвигателя.
Так как компрессор прекратил работу, а расход воздуха из ресивера происходит постоянно, то давление в нем начинает падать. Показывающая стрелка ЭКМ, естественно, реагирует на это и начинает перемещаться в сторону пониженного давления, что вызывает размыкание контакта ЭКМ (max) и, соответственно, разрыв цепи питания катушки реле Р2. Обесточивание катушки реле Р2 вызывает замыкание ранее разомкнутого контакта Р2 в цепи питания (3) катушки магнитного пускателя МП.
Давление продолжает падать до тех пор, пока указательная стрелка не дойдет до стрелки задания минимального давления. При этом контакт ЭКМ (min) замыкается, и разрывы в цепи питания катушки МП отсутствуют. Магнитный пускатель срабатывает, и электродвигатель компрессора снова запускается. Компрессор поднимает давление уже от минимального значения, а не от нулевого, как это было изначально, до максимального. Цикл повторяется без вмешательства оператора, время цикла зависит от расхода воздуха в системе: чем он больше, тем чаще включение и выключение. Таким образом, осуществляется автоматическое регулирование давления воздуха на выходе из ресивера.
Сужение диапазона между Рmin и Рmax также вызывает частые срабатывания электромеханических устройств (реле и магнитного пускателя), что существенно снижает срок их эксплуатации.
В любом случае имеют место заметные пульсации давления на выходе из ресивера. Для снижения этих пульсаций используется стабилизатор давления воздуха СДВ-6, имеющий следующие характеристики:
1) максимальный расход воздуха, м3/ч – 6;
2) допускаемое давление на входе, МПа (кгс/см2) – 0,35÷0,8 (3,5÷8);
3) предел регулирования давления на выходе, МПа (кгс/см2) – 0,02÷0,3.
Стабилизатор представляет собой мембранной регулятор,
узлы и детали которого (рис. 7) образуют следующие камеры:
А – камера входного давления;
В – камера выходного давления, состоящая из двух частей:
верхней – под мембраной 9;
и нижней – под мембранной коробкой 5;
В – полость между мембранами мембранной коробки, сообщающаяся с атмосферой через отверстия в диске 3;
Г – усилительная камера.
Во время работы стабилизатора равновесное состояние его деталей нарушается в двух основных разрозненных или действующих
одновременно случаях:
- при изменении давления воздуха на входе;
- при изменении потребления воздуха из стабилизатора.
Стабилизация выходного давления при этом происходит следующим образом.
Если давление в камере В возросло (уменьшилось потребление воздуха или увеличилось давление на входе), мембрана прогибается вверх, в связи с чем увеличивается зазор между заслонкой и соплом, и в камере Г давление понижается. Жесткий центр перемещается вверх, и клапан прикрывает отверстие в основании 1 до момента уравновешивания силы сжатия силовой пружины.
Рис. 7. Стабилизатор давления воздуха СДВ-6
Если давление в камере В упало (возросло потребление воздуха или уменьшилось давление на входе), стабилизация выходного давления происходит аналогично, но в обратном направлении.
При резком аварийном возрастании давления на выходе, сопровождаемом чрезмерным прогибом мембраны (9), аварийный клапан (10) отделяется от керна (11), задерживаемого ограничителем (7), и камера выходного давления сообщается с атмосферой через отверстия в аварийном клапане (10) и крышке (18).
Защита от перегрузки электродвигателя компрессора осуществляется тепловыми реле КК1 и КК2. Защита цепей управления производится предохранителями FU1 и FU2.
Для транспортировки воздуха от компрессора до технологических установок (лабораторные стенды) используются медные, латунные, пластмассовые и алюминиевые трубки. Эти трубки стойки против коррозии, которая возможна в случае появления влаги в транспортируемом воздухе. Проходные сечения трубок рассчитываются по специальным методам, учитывающим постоянную времени Т линии передачи.
Органы управления установкой и световые индикаторы сигнализации размещены на лицевой стороне пульта в соответствии с рис. 8.
Рис. 8. Расположение аппаратуры управления и сигнализации на пульте: 1 – кнопка «стоп»; 2 – кнопка «пуск»; 3 – светодиод нижний границы давления «мало»; 4 – светодиод нормального давления «норма»; 5 – светодиод верней границы давления «много»; 6 – манометр электроконтактный типа ЭКМ-1У; 7 – орган установки задания; 8 – переключатель сетевого напряжения
5. Методика проведения работы
Ознакомиться с настоящими методическими указаниями, определить местонахождение оборудования и технических средств автоматизации установки.
Получить у преподавателя задание на установку пределов диапазона регулируемого давления и, используя отвертку, с помощью органа 7 реализовать его на электроконтактном манометре 6. С разрешения преподавателя запустить установку, для чего сначала необходимо подать питание на электрическую схему (см. рис. 6). Это осуществляется нажатием переключателя 8 в верхнюю его часть с индексом «1». При этом должна загореться подсветка переключения.
После этого нажатием кнопки «пуск» установка приводится в действие.
Начиная с этого момента следует внимательно следить за перемещением показывающей стрелки ЭКМ, которая при возрастании давления воздуха, подаваемого работающим компрессором, должна остановиться на верхнем значении заданного диапазона давления, при достижении этого давления компрессор должен остановиться, и показывающая стрелка ЭКМ после этого начнет двигаться обратно, т.к. давление в ресивере будет падать из-за наличия расхода воздуха, необходимого для питания пневмоприборов.
При достижении стрелкой нижней границы заданного давления произойдет автоматический запуск компрессора, и давление будет возрастать опять до верхней границы заданного диапазона давления. Затем произойдет отключение компрессора, потом снова включение и т.д.
Таким образом, автоматическое включение и отключение компрессора в соответствии с заданным диапазоном давления будет осуществляться весь период времени, необходимый для производственных (учебных) нужд. Чтобы убедиться в работоспособности системы автоматизации, достаточно осуществить наблюдения за 4–5 циклами типа «включено – отключено», отмечая их продолжительность, а затем независимо от показаний ЭКМ отключить систему управления, нажав кнопку 1 «стоп».
Дождавшись падения давления в ресивере до нуля «0», измените задание системе, установив на ЭКМ более узкий диапазон регулируемого давления. Запустите систему, нажав кнопку 2 «пуск». Наблюдайте работу установки также в течение 4–5 циклов и отметив их продолжительность, постарайтесь сделать соответствующие выводы.
Отключите установку, нажав кнопку 1 «Стоп», а затем переключатель 8 в нижней его части (подсветка должна погаснуть).
В любом из режимов работы необходимо вести наблюдения за световой сигнализацией (светодиоды 3–5). При этом желательно отмечать согласованность зажигания (угасания) светодиодов с моментами включения (отключения) компрессора.
Контрольные вопросы
1. Какие машины и аппараты входят в технологическую установку подготовки сжатого воздуха?
2. На основе каких элементов выполнено управляющее устройство системы автоматического управления установкой?
3. Для чего предназначен и каким образом работает воздушный фильтр?
4. Какого типа командный сигнал формируется ЭКМ: аналоговый или дискретный?
5. Объясните последовательность работы элементов автоматики в системе управления установкой.
6. Каким образом осуществляется стабилизация давления сжатого воздуха в СДВ-6?
7. Объясните принцип действия электроконтактного манометра.
8. Изобразите конструктивные схемы электромагнитного реле и магнитного пускателя. Объясните их принцип действия.
9. Что является исполнительным устройством в автоматической системе управления давления сжатого воздуха?
10. К чему ведет чрезмерное изменение диапазона регулируемого давления?
11. Можно ли с помощью только одного ЭКМ (без использования промежуточных реле) организовать систему автоматического управления давления в ресивере?
Список рекомендуемой литературы
1. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справ./ Под общ. ред. В. В. Черенкова. – Л.: Машиностроение, 1987. – 552 с.
2. Кулаков М. В. Технологические измерения и приборы для химических производств. – М.: Машиностроение, 1983. – 423 с.
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 172 | Нарушение авторских прав