CUPRINS

11. ARGUMENT

22. TRADUCTOARE

22.1. Noiuni generale

32.2. Clasificarea traductoarelor

42.3. Regulatoare automate

42.3.1. Regulatoare bipoziionale i tripoziionale

72.3.2. Regulatoare cu aciune continu

102.4. Elemente de referin i de programare

112.5. Elemente de execuie

112.5.1. Elemente de execuie hidraulice

132.5.2. Elemente de execuie electrice

152.5.3. Elemente de execuie pneumatice

163. SNTATATEA I SECURITATEA MUNCII

18BIBLIOGRAFIE

1. ARGUMENT

Ansamblul mecanismelor care servesc la realizarea dispozitivelor de automatizare ale sistemelor automate formeaz echipamentul de automatizare.

n prima etap a dezvoltrii automaticii nu exist o producie specializat pentru echipamentul de automatizare. Pentru un utilaj tehnologic se proiectau i se fabricau dispozitive specifice utilajului respectiv (uneori producia echipamentului de automatizare se realiza n aceleai uniti n care se fabrica utilajul). Aceast situaie a dus la o diversificare constructiv exagerat a aparaturii de automatizare, crend n practic serioase dificulti, dintre care amintim:

- greuti de procurare a pieselor de schimb;

- dificulti de specializare n ntreinerea i repararea echipamentului de automatizare;

- frnarea dezvoltrii produciei de echipament de automatizare printr-o tehnologie proprie;

- un pre de cost ridicat pentru un aparat de automatizare de complexitate dat.

Prin dezvoltarea automatizrii proceselor tehnologice s-a trecut la tipizarea aparatelor i dispozitivelor de automatizare. Ele s-au conceput astfel nct un tip de aparat s poat fi utilizat pentru realizarea diferitelor sisteme automate, din mai multe ramuri industriale: construcii de maini, metalurgie, industrie alimentar, industrie chimic etc. Producia de echipament de automatizare s-a organizat n uniti distincte, cu o tehnologie specific, prin care se asigur o calitate i o fiabilitate (siguran n funcionare) corespunztoare, precum i un pre de cost rezonabil. n tipizarea echipamentului s-au avut n vedere dou aspecte:

- utilizarea unui principiu constructiv i tehnologic "unificat" pentru realizarea aparatelor i dispozitivelor de automatizare;

- adoptarea unui semnal unificat pentru intrrile i ieirile aparatelor.

Ansamblul aparatelor i dispozitivelor care se realizeaz dup un principiu constructiv unic i lucreaz cu un semnal unificat formeaz un sistem unificat de elemente de automatizare. Un sistem unificat trebuie s aib n componen toate aparatele i dispozitivele necesare realizrii oricrui sistem de automatizare dintr-o clas dat, indiferent de ramura industrial la care se aplic automatizarea. Deci, ntr-un sistem unificat de automatizare trebuie s existe o varietate ct mai mare de traductoare, de regulatoare, elemente de execuie, aparate de msur i alte dispozitive, astfel nct printr-o alegere corespunztoare a elementelor necesare s poat fi realizate diferite bucle de reglare, n diverse ramuri industriale.

Prin unificarea semnalului se nelege adoptarea ca semnal a aceleiai mrimi fizice, cu acelai domeniu de variaie, indiferent de locul unde se plaseaz elementul de automatizare ntr-un sistem automat. Utilizarea semnalului unificat permite o mare flexibilitate n alctuirea schemelor de automatizare.

Traductoarele i elementele de execuie, care se monteaz pe utilajul tehnologic automatizat, reprezint aparate de cmp, n sensul c ele sunt distribuite n seciile de producie. Transferul semnalelor de la aparatele de cmp la cele montate n tabloul de comand i control se face prin cabluri de legtur, n care pot aprea perturbaii, de exemplu - prin inducie electromagnetic. Semnalul unificat utilizat cel mai frecvent n aparatele de cmp este intensitatea curentului electric, ntruct acesta este cel mai puin afectat de perturbaia de tipul celor menionate. Semnalul unificat n curent poate fi cu domeniile de variaie 2... 10 mA, iar uneori limita inferioar este zero.

Semnalul unificat n tensiune, utilizat ndeosebi n aparatura de tablou, este de 0...10 V sau -10...+10 V.

n instalaiile tehnologice cu pericol de explozie, deseori se prefer echipamente de automatizare pneumatice. Semnalul unificat pneumatic este presiunea aerului instrumental, cu domeniul de variaie 20... 100 kPa.

n prezent, echipamentele de prelucrare a informaiei pentru funcii de automatizare sunt predominant numerice, avnd la baz microprocesoare.

Am ales proiectul cu tema Sisteme i echipamente de automatizare pentru c aceste echipamente, realizate n structuri concentrate sau distribuite, asigur faciliti deosebite de reglare, monitorizare i diagnoz a proceselor conduse.

Echipamentele unificate sunt concepute i construite s asigure indici calitativi ridicai ai aparatelor i, prin aceasta, s creeze premisele unor performane nalte ale sistemelor automate. n unele aplicaii specifice, utilizarea echipamentelor unificate de automatizare nu este justificat de necesiti privind obinerea unor indicatori de calitate ridicai ai sistemelor de automatizare. n aceste situaii, adaptarea elementelor din sistemele unificate poate conduce la creterea inadmisibil a costului dispozitivului de automatizare. Din acest motiv, ct i datorit altor cauze, s-a trecut, n unele ramuri industriale, la producia de echipament specializat de automatizare. Acesta se poate aplica la cea mai mare parte a instalaiilor tehnologice din ramura industrial considerat. De exemplu, firma Danfoss a elaborat un ansamblu de aparate prin care se poate rezolva practic orice problem de automatizri n instalaiile industriale de frigotehnie i condiionarea aerului.

Echipamentele de automatizare specializate sunt construite innd cont de particularitile instalaiilor tehnologice i asigur o calitate a reglrii corespunztoare specificului buclelor de reglare respective. Ele au o construcie simpl i permit introducerea automatizrii fr investiii prea mari.

Echipamentul de automatizare - unificat sau specializat - poate fi:

- echipament de baz;

- echipament auxiliar;

Echipamentul de baz este format din totalitatea traductoarelor, regulatoarelor, elementelor de execuie, dispozitivelor de referin i de programare, aparate de msur etc, care realizeaz funciile de comand, control i reglare. Echipamentul auxiliar asigur condiiile de funcionare normal a echipamentului de baz i este format din surse de alimentare, filtre etc.

Dup rolul funcional al echipamentului de automatizare, n sistemele automate, deosebim: traductoare, elemente de execuie, regulatoare, dispozitive de referin i dispozitive de programare, convertoare, aparate de msur, indicatoare, nregistratoare i totalizatoare, alte dispozitive de prelucrare a semnalelor.

Dup soluia constructiv, echipamentele de automatizare pot fi: electrice (electronice), pneumatice, hidraulice, mecanice. Cele mai utilizate sunt echipamentele electrice (electronice) i pneumatice de automatizare.

2. TRADUCTOARE2.1. Noiuni generale

Traductoarele transform o anumit mrime fizic (temperatur, presiune, nivel, concentraie etc.), care reprezint mrimea de ieire a sistemului automat, ntr-o alt mrime fizic, care reprezint un semnal n sistemul automat considerat. n sistemele de reglare automat, semnalul obinut la ieirea traductorului se numete mrime de reacie.

Cele mai multe traductoare din sistemele unificate pentru automatizarea proceselor lente (de exemplu, traductoare din sistemul electronic, din sistemele unificate pneumatice) sunt formate din dou pri distincte: detectorul D i adaptorul A (fig. 1.1).

2008 A. Ciocrlea .a.

Fig. 1.1 Schema bloc a unui traductor

Detectorul transform mrimea de intrare a traductorului, adic mrimea de ieire Xe a instalaiei automatizate, ntr-un semnal intermediar x1. Acest semnal este, de obicei, o deplasare sau o tensiune electric, n funcie de principiul de funcionare a detectorului. Adaptorul, numit uneori i transmitor, transform semnalul intermediar x1 n semnalul unificat corespunztor sistemului unificat din care face parte traductorul.

Rolul adaptoarelor este de a transforma n semnal unificat mrimile de ieire ale detectoarelor Uneori, adaptoarele realizeaz i funcii de corectare sau de compensare a unor factori care influeneaz liniaritatea caracteristicii statice sau precizia traductorului.

Elementul constructiv principal al adaptorului este un amplificator de reacie negativ. Prezena reaciei negative la acest amplificator este necesar deoarece conduce la mbuntirea indicatorilor calitativi ai amplificatorului.

Dup natura sistemului unificat (electronic sau pneumatic), amplificatoarele utilizate sunt amplificatoare electronice sau pneumatice.

Fig. 1.2. Schema bloc pentru traductoare

Mrimea de ieire a unui traductor poate fi transmis altor elemente de automatizare i, n acelai timp, poate fi msurat (fig. 1.2., a).

Aceast soluie este frecvent ntlnit n sistemele de reglare automat. La realizarea unor aparate destinate numai pentru msurarea mrimilor fizice, neelectrice i electrice, se utilizeaz un detector care transform mrimea fizic dat ntr-o alt mrime, msurabil cu aparate de utilizare curent (fig. 1.2, b). Se constat deci c detectoarele intervin att n construcia traductoarelor (unificate i neunificate), ct i n construcia aparatelor de msur a mrimilor neelectrice i electrice.

Principalele caracteristici ale aparatelor de msur (sensibilitatea, clasa de precizie, constanta aparatului, consumul propriu) se definesc n mod similar i pentru traductoare. n afara acestor caracteristici, pentru traductoare se impun condiii sporite privind sigurana n funcionare, stabilitatea caracteristicilor la aciunile factorilor externi, inerie redus etc.

Relaia dintre mrimea de ieire a traductorului i mrimea de intrare a acestuia, n regim staionar, se numete caracteristica static a traductorului. La alegerea principiului de funcionare i a variantei constructive a unui traductor se ine cont de necesitatea obinerii unei caracteristici statice liniare.

2.2. Clasificarea traductoarelor

Clasificarea traductoarelor se poate face dup mai multe criterii:

Dup natura parametrului tradus. Din acest punct de vedere, traductoarele pot fi: de deplasare, de presiune, de for, de temperatur, de nivel, de debit, de densitate etc. Prezentarea traductoarelor, n cele ce urmeaz, se va face n conformitate cu aceast clasificare.

Dup principiul de funcionare, traductoarele pot fi: inductive, capacitive, conductometrice. termoelectrice etc.

Dup natura fenomenului care st la baza funcionrii, traductoarele pot fi: electrice, mecanice, de radiaie etc.

Dup principiul de msurare utilizat n construcia aparatului deosebim:

- traductoare cu transformare direct, n care mrimea de intrare n traductor Xe este transformat n mrimea de reacie xr (obinut la ieirea traductorului) prin intermediul unui circuit deschis;

- traductoarele compensatoare, n care transformarea mrimii Xe n mrimea xr se realizeaz printr-o schem n circuit nchis a traductorului.

Partea specific a unui traductor este detectorul. Adaptoarele se realizeaz pentru un sistem unificat dat, dup o schem care difer puin de la un traductor la altul. Din acest motiv, n cele ce urmeaz se va prezenta separat, pentru fiecare tip de traductor, principiul de funcionare a detectorului. Structura adaptoarelor fiind aceeai pentru traductoarele dintr-un sistem unificat dat, prezentarea adaptoarelor se va face succint dup parcurgerea principalelor tipuri de detectoare.

2.3. Regulatoare automate

Schema bloc a unui regulator, indiferent de construcia acestuia, este dat n figura 3.3. Se constat c, din punct de vedere constructiv, un regulator automat include i elementul de comparaie. n consecin, rolul regulatorului automat este de a compara mrimea de intrare Xi, proporional cu valoarea prescris a mrimii de ieire, cu mrimea de reacie xr, proporional cu valoarea real a mrimii de ieire i de a elabora o mrime de comand Xc, depinznd de mrimea de acionare xa (xa = Xi - xr), n aa fel nct s existe tendina de eliminare a abaterilor mrimii de ieire de la valoarea prescris.

Dup modul de variaie a mrimii de comand, n funcie de mrimea de acionare xa, principalele categorii de regulatoare sunt:

- regulatoare bipoziionale i tripoziionale;

- regulatoare cu aciune continu;

- regulatoare cu aciuni prin impulsuri.

Fig. 1.3. Schema bloc a unui regulator

2.3.1. Regulatoare bipoziionale i tripoziionale

La regulatoarele bipoziionale mrimea de comand are dou valori, notate convenional prin 1 i 0 (tot" sau nimic"). De cele mai multe ori, regulatorul d comanda prin intermediul unui releu, care poate fi acionat sau eliberat.

n figura 1.4 este dat, spre exemplificare, schema unui regulator electronic de temperatur (blocul ncadrat cu linie ntrerupt).

Fig. 1.4. Schema bloc a unui regulator electronic de temperatur

La regulator se conecteaz o termorezisten Rt, reprezentnd traductorul sistemului de reglare, i un reostat de referin Rr, reprezentnd elementul de referin, prin care se impune valoarea prescris. Foarte frecvent, att la regulatoarele de aceste tipuri, ct i la alte regulatoare, elementul de referin nu este un dispozitiv separat, ci face parte din regulator. Compararea rezistenelor Rr i Rt este realizat de regulator prin intermediul unei puni Wheatstone. Tensiunea de dezechilibru u este amplificat i trimis la un etaj-final basculant EF, avnd ca sarcin un releu R. Notnd cu Xi i xr mrimile Rr, respectiv Rt, caracteristica static a regulatorului bipoziional este dat n figura 1.5. Dac mrimea de reacie crete, pornind de la o valoare mic i depete cu cantitatea d/2 mrimea xi etajul final EF basculeaz, iar releul R acioneaz comutnd contactele 1 R i 2 R. Dac se utilizeaz contactul normal deschis 1 R, mrimea de comand trece de la starea 0 la starea 1. Dac n continuare xr scade, atunci cnd coboar cu d/2 sub valoarea Xi se produce bascularea n starea iniial a etajului final EF. Releul R elibereaz, contactul 1 R se deschide, deci mrimea de comand revine prin salt n starea 0. Se obine o caracteristic static de tip histerezis" a regulatorului bipoziional. Mrimea d, reprezentnd limea ciclului histerezis, se numete diferenial.

Dac se utilizeaz contactul 2 R al releului, caracteristica static a regulatorului este cea din figura 1.5,b. Frecvent se consider n abscis mrimea de acionare xa, ceea ce corespunde translatrii ordonatei la xr = xi (fig. 1.5,c). Uneori, pentru mrirea posibilitilor de utilizare a regulatoarelor bipoziionale diferenialul d este ajustabil.

Fig. 1.5. Caracteristica static a regulatorului electronic bipoziional

Schema dat n figura 1.5 reprezint un regulator electronic bipoziional specific reglrii temperaturii. n general, un regulator bipoziional de uz general (dintr-un sistem unificat de automatizare conine un amplificator cu dou intrri difereniale i cu etaj final basculant, avnd ca sarcin un releu. Amplificatorul amplific diferena semnalelor aplicate la intrare (xi i xr) i comand acionarea sau eliberarea releului.

Regulatoarele bipoziionale pot avea o construcie mult mai simpl dect cea prezentat. Ele se pot obine din diferite traductoare cu ieire discontinu, ca de exemplu: un termometru cu contact, un bimetal care acioneaz un contact electric, un traductor cu bulb manometric care acioneaz un contact electric. Ultima soluie este exemplificat n figura 1.6. n care 1 este bulbul manometric, conectat prin capilarul 2 la traductorul de presiune cu burduf 3. Deplasarea tijei 4 depinde de presiunea ce apas burduful (deci de temperatura bulbului) i de tensiunea din resortul 5. Dispozitivul de tensionare a resortului, format din butonul 6, urubul 7 i piulia 8 reprezint dispozitivul de referin, prin care se impune valoarea prescris a temperaturii. Deplasarea axului 4 produce comutarea contactului basculant 10, prin intermediul piulielor 9. Ajustarea diferenialului regulatorului se realizeaz prin distanarea piulielor 9 pe axul filetat 4. Valoarea temperaturii la care se produce bascularea contactelor depinde de tensionarea resortului 5, deci de cursa butonului de referin 6.

Pe capacul regulatorului se indic cursa butonului de referin, etalonat n grade, precum i distana dintre piuliele 9, care determin diferenialul regulatorului. Regulatoarele tripoziionale electronice au o construcie

asemntoare cu cea a regulatoarelor bipoziionale, cu deosebirea c exist dou amplificatoare cu etaje finale basculante (fig. 1.7). Tensiunea ua dat de elementul de comparaie EC se aplic unor circuite formnd dou regulatoare bipoziionale cu caracteristicile date n figura 1.8 a i b. Prin utilizarea contactelor releelor R1 i R2 ntr-o schem de comand, se obine caracteristica static din figura 1.8. c. Se constat c mrimea de comand are 3 valori discrete: 0, 50% i 100%.

Fig. 1.6. Traductor cu bulb manometric2.3.2. Regulatoare cu aciune continu

La regulatoarele cu aciune continu, mrimea de comand Xc are o variaie continu ntre 0 i 100%. Principalul criteriu de clasificare a regulatoarelor cu aciune continu este tipul relaiei care leag mrimea de comand de mrimea de acionare. Din acest punct de vedere, regulatoarele cele mai utilizate n practic sunt:

- regulatoare proporionale (P);

- regulatoare proportional-integrale (PI);

- regulatoare proporional-difereniale (PD);

- regulatoare proporional-integral-difereniale (PID).

Fig. 1.7. Regulator tripoziional electronic

Fig. 1.8. Caracteristica static a

regulatorului tripoziional

Regulatorul proporional (tip P) stabilete urmtoarea lege de comand:

Xc = kp Xa

(1.1)adic mrimea de comand este proporional cu mrimea de acionare. Parametrul kp se numete coeficient de amplificare. De obicei, n locul parametrului kp se introduce parametrul:

(1.2)

numit band de proporionalitate a regulatorului. Dac se utilizeaz parametrul B n loc de kp, relaia (1.1) devine

(1.3)

Pentru aprecierea proprietilor i performanelor elementelor de automatizare i a sistemelor de reglare automat se utilizeaz foarte frecvent semnale de prob, care se aplic la intrarea elementelor sau sistemelor. Variaia mrimii de ieire, la aplicarea semnalului de prob la intrare, se numete rspuns al elementului sau sistemului respectiv, la aplicarea semnalului de prob dat. Rspunsul regulatorului P la semnal treapt este dat n figura 1.9.

Fig.1.9. Rspunsul regulatorului P la semnal treapt

Dac se aplic o treapt unitar (variaie de la 0 la 1), mrimea de comand este n form de treapt, de amplitudine kp.

Regulatorul proporional-integral (tip PI) realizeaz urmtoarea lege de comand:

(1.4)n care kp este factorul de amplificare, iar , este constanta de timp de integrare. Se remarc faptul c semnalul de comand xc: conine dou componente: o component proporional cu mrimea de acionare (xcp = kp xa) i o component, xpI, proporional cu integrala mrimii de acionare.

Dac mrimea xa are o variaie n treapt unitar, componenta este de forma unei trepte de amplitudine kp, iar componenta xcI este

(1.5)

Deoarece pentru t > 0, xa = 1, rezult

(1.6)

deci componenta are o variaie liniar n timp. Mrimea de comand XC este suma componentelor xcp i . n consecin, rspunsul regulatorului PI la semnal treapt are forma din figura 1.10.d.

Fig. 1.10. Rspunsul regulatorului PI la semnal treapt

Regulatorul proporional-diferenial (tip PD) realizeaz legea de comand

(1.7)

n care kp este coeficientul de amplificare, iar Td este constanta de timp la derivare. Mrimea de comand Xc conine dou componente: o component proporional, XcP, i o component derivativ, XcD. proporional cu derivata mrimii de acionare:

(1.8)

Componenta xcD este egal cu zero atunci cnd xa = const. Dac xa are o variaie sub form de treapt unitar, teoretic componenta XcD ar trebui s fie un impuls de amplitudine infinit i de durat egal cu zero. n realitate, viteza de variaie a semnalului de intrare nu este infinit, iar regulatorul nu realizeaz n mod ideal funcia de derivare, n consecin, componenta Xcd are forma unui impuls de amplitudine finit i de durat mai mare ca zero.

Rspunsul la semnal treapt al regulatorului PD se obine prin nsumarea componentelor XcP i XcD, deci va avea forma din figura 1.11.d.

Regulatorul proporional-integral-diferenial (tip PID) realizeaz legea de comand

(1.9)

relaia (1.9) se poate pune sub forma

(3.10)

n care componentele XcP, i XcD au fost deja definite. Dac mrimea xa are o variaie n treapt unitar, variaiile componentelor XcP, i XcD, precum i a mrimii de comand Xc, sunt date n figura 1.12.

Din punct de vedere constructiv, indiferent de tipul legii de comand realizate, regulatoarele pot fi:

- regulatoare electronice;

- regulatoare pneumatice;

- regulatoare hidraulice.

Fig. 1.11. Rspunsul la semnal treapt al Fig. 1.12. Variaiile componentelor regulatorului PD

xcp, xcI i xCD2.4. Elemente de referin i de programare

Prin intermediul elementelor de referin i de programare se stabilete mrimea de intrare a sistemului, adic mrimea de referin, proporional cu valoarea prescris a mrimii de ieire - n cazul sistemelor de stabilizare - sau legea de variaie a mrimii de intrare, n conformitate cu programul dorit de variaie a mrimii reglate, - la sistemele de reglare cu program.

Elementele de referin n cazul echipamentelor electrice sau electronice de automatizare sunt formate, de obicei, dintr-un poteniometru alimentat cu o tensiune constant. Cursa poteniometrului poate fi etalonat n uniti ale mrimii reglate. Tensiunea culeas ntre cursor i un capt al nfurrii poteniometrului, proporional cu cursa butonului de referin, este transformat n semnal unificat, prin intermediul unui circuit electronic.

Elementele de referin din sistemele pneumatice sunt formate dintr-un buton cu urub, pentru ajustarea distanei obturator - ajutaj la un amplificator pneumatic. Cursa butonului de referin se poate etalona n uniti ale mrimii reglate.

La sistemele de reglare simple, cum sunt cele cu aciune direct, ct i la unele regulatoare bipoziionale, elementul de referin este format dintr-un buton cu urub, prin care se tensioneaz un resort. Un exemplu de utilizare a unui element de referin cu aceast construcie, n cadrul unui regulator bipoziional de temperatur, este dat n figura 1.6.

n majoritatea sistemelor de reglare cu echipamente unificate i specializate, elementul de referin este inclus n regulator (formeaz o unitate constructiv cu regulatorul). Elemente de referin realizate ca uniti constructive distincte se ntlnesc n cadrul sistemelor unificate de automatizare.

Elementele de programare din sistemele unificate electrice i electronice au n componen un poteniometru la care cursorul se deplaseaz dup o lege prestabilit. n figura 1.13 este prezentat schema de principiu a elementului de programare din cadrul unui sistem unificat.

Programul propriu-zis este realizat cu ajutorul unui conductor flexibil Cf, fixat pe tamburul T.

Modul de amplasare a conductorului flexibil pe tambur corespunde legii de variaie a semnalului de intrare xi. Conductorul flexibil lipit pe tambur ndeplinete funcia de cursor al poteniometrului P. Tamburul se rotete cu vitez constant, fiind acionat de un micromotor sincron M, prin intermediul unui reductor de turaie Rd. Tensiunea u culeas ntre conductorul flexibil (care face contact cu tija metalic M) i borna b a poteniometrului se va modifica dup un program impus prin modul de amplasare a firului flexibil pe tambur. Apoi, tensiunea u este transformat de un circuit electronic n semnal unificat (intensitatea curentului electric variind ntre 2 i 10 mA).

Elementele de programare pneumatice sunt realizate cu ajutorul unei came profilate, prin care se modific, dup o lege dat, distana obturator ajutaj la un amplificator pneumatic.

2002 F. Mare .a.Fig. 1.13 Schema de principiu a elementului de programare din cadrul unui sistem unificat

2.5. Elemente de execuie

Rolul elementelor de execuie este de a amplifica n putere comanda primit de la regulator, acionnd nemijlocit asupra instalaiei automatizate, prin intermediul mrimii de execuie xm. Ele se aleg n aa fel, nct s dezvolte o putere la ieire suficient de mare pentru a se asigura manipularea organelor de reglare conform cu comanda primit la intrare.

Dup natura dispozitivului care realizeaz fora sau cuplul pentru deplasarea organului de reglare, deosebim:

- elemente de execuie electrice;

- elemente de execuie pneumatice;

- elemente de execuie hidraulice.

Elementele de execuie se pot realiza n dou moduri:

- elemente de execuie n circuit deschis, reprezentnd dispozitive de acionare a organului de reglare, fr controlul poziiei acestuia;

- elemente de execuie n circuit nchis, reprezentnd servomecanisme. n conformitate cu semnalul de comand Xc primit, un servomecanism poziioneaz organul de reglare, controlnd n permanen dac poziia acestuia corespunde comenzii xc.

2.5.1. Elemente de execuie hidraulice

Rolul organelor de reglare este de a modifica seciunea de trecere a unui fluid printr-o conduct. Cele mai rspndite organe de reglare sunt: robinetele i clapetele.

Robinetele de reglare sunt cele mai rspndite organe de reglare. n figura 1.14 este dat schema unui robinet de reglare foarte simplu. Debitul fluidului se ajusteaz prin modificarea seciunii de trecere dintre ventilul 1 i scaunul robinetului 2. Tija 3 a ventilului iese din corpul 4 al organului de reglare, prin presgarnitura 5. Ventilul de reglare se deplaseaz cu ajutorul prghiei 6, la care se cupleaz elementul de execuie. Diametrul interior Di al seciunii, n punctul de racordare a corpului robinetului cu conducta, este standardizat i se numete diametru convenional de trecere al robinetului. De obicei, el se alege egal cu diametrul interior al conductei pe care se monteaz robinetul.

Fig. 1.14. Robinet de reglare

Robinetele de reglare de tipul celui din figura 1.14 au dezavantajul c datorit cderii de presiune pe ventil apare o for axial, care reprezint un efect nedorit al instalaiei automatizate asupra elementului de execuie (fig. 3.15, a). Pentru diminuarea acestui efect se utilizeaz robinete de reglare cu dou scaune i dou ventile (fig. 1.15, b). Forele ce se exercit asupra celor dou ventile sunt de sens contrar, astfel nct rezultanta lor are influen neglijabil asupra elementului de execuie.

Clapetele de reglare se utilizeaz pentru modificarea debitelor de gaze i aer, la presiuni statice mici. Clapetele se pot realiza n mai multe variante constructive: clapete circulare (fig. 1.16, a), clapete dreptunghiulare (fig. 1.16, b), clapete de tip jaluzele (fig. 1.16, c).

Fig. 1.15. Robinete de reglare

Fig. 1.16. Clapete de reglare2.5.2. Elemente de execuie electrice

Cele mai simple elemente de execuie electrice sunt electroventilele. Ele sunt elemente de execuie bipoziionale, adic pot menine organul de reglare numai n dou poziii: nchis sau deschis.

Un electroventil este format dintr-un electromagnet cu o armtur mobil, legat de ventilul organului de reglare. Atunci cnd trece curent prin electromagnet, armtura mobil este atras de miez i ventilul se deplaseaz, deschiznd sau nchiznd organul de reglare dup cum acesta este n poziie normal nchis, respectiv deschis. Cnd se ntrerupe curentul prin bobina electromagnetului, un resort readuce armtura, deci i ventilul, n poziia iniial.

In figura 1.17 este prezentat un tip de electroventil utilizat frecvent n instalaiile frigorifice i de condiionare a aerului. n poziie normal resortul 1 ine apsat ventilul 2 pe scaunul 3. Ventilul este realizat dintr-un disc montat n partea inferioar a piesei 4 din material feromagnetic. Atunci cnd bobina 5 a electroventilului este parcurs de curent, piesa 4 este atras spre zona central a bobinei, deci ventilul se deprteaz de scaun. Cnd se ntrerupe curentul prin bobin, resortul 1 readuce piesa 4 i ventilul 2 n poziia normal. n cazul robinetelor foarte mari sau al clapetelor, cnd cursa elementului de obturare (ventil, clapet) este mare, ct i n cazul poziionrii continue a organului de reglare, se utilizeaz elemente de execuie cu motor electric. Cele mai rspndite motoare electrice n elementele de execuie sunt motoarele bifazate de mic putere. Motorul electric este cuplat cu un reductor de turaie, prin care se acioneaz organul de reglare. El are montate pe arborele de ieire ale ansamblului motor-reductor dou

limitatoare de curs. Acestea sunt reglate s acioneze n poziiile complet nchis" i complet deschis" ale organului de reglare.

Fig. 1.17. Electroventil

In figura 1.18 este prezentat schema unui element de execuie bipoziional, cu acionarea organului de reglare prin intermediul unui motor electric bifazat. Motorul M acioneaz prin intermediul reductorului Red, clapeta C. Cnd motorul nu funcioneaz, organul de reglare este complet nchis sau complet deschis, deci unul din limitatoarele de curs LC1 sau LC2 este acionat (adic, are contactul deschis). Comanda nchiderii i deschiderii organului de reglare se d prin contactele C1, respectiv C2. Aceste contacte pot fi contacte de butoane sau contacte ale unor relee de comand. Presupunem c anterior s-a acionat contactul C1 i s-a produs nchiderea complet a organului de reglare, acionndu-se limitatorul LC1. n aceast situaie, releele Rl i R2 sunt eliberate, deci contactele lor sunt n poziie normal, contactul LC1 este deschis, iar LC2 este nchis. Dac se acioneaz din nou contactul C1, nu se produce schimbarea strii elementului de execuie, deoarece contactul LC1 este deschis. Dac se acioneaz contactul C2, releul R2 cupleaz i contactele sale comut. Contactul 1R2 pornete motorul M n sensul deschiderii organului de reglare, contactul 2R2 blocheaz releul Rl, iar contactul 3R2 este de autoreinere. Motorul funcioneaz pn cnd organul de reglare ajunge n poziia complet deschis". n aceast poziie contactul limitatorului de curs LC2 se deschide, releul R2 elibereaz i motorul M se oprete. n noua situaie LC1 este nchis i LC2 este deschis, deci elementul de execuie va reaciona numai la o comand de nchidere a contactului C1.

Fig. 1.18. Schema unui element de execuie bipoziional

Elementele de execuie pentru poziionarea continu a organului de reglare pot fi:

- n circuit deschis;

- n circuit nchis (servomecanisme).

Schema unui element de execuie cu poziionare continu a organului de reglare, n circuit deschis, se obine din schema dat n figura 1.18 prin suprimarea contactelor de automeninere 3R1 i 3R2. n acest caz, motorul M funcioneaz, ntr-un sens sau altul, ct timp este meninut nchis contactul C1 sau contactul C2. Acionarea simultan a releelor Rl i R2 nu este posibil datorit contactelor de interblocare 2R1 i 2R2.

n schemele de reglare automat cu elemente de execuie electrice, cu poziionare continu a organului de reglare, cel mai frecvent se utilizeaz servomecanismele. n figura 1.19 este dat schema de principiu a unui servomecanism cu motor bifazat.

Motorul bifazat M acioneaz organul de reglare prin intermediul reductorului de turaie Red, deplasnd n acelai timp i cursorul poteniometrului P. Tensiunea ur dat de poteniometru este proporional cu cursa organului de reglare. Tensiunea de comand uc, transmis de regulator, mpreun cu tensiunea de reacie ur se aplic la cele dou intrri ale amplificatorului diferenial A. Se tie c un amplificator diferenial amplific diferena tensiunilor aplicate la cele dou intrri. Tensiunile de ieire ue1 i ue2 sunt egale cu zero atunci cnd uc = ur. Dac uc ur, ele variaz n antifaz: dac ue1 > 0, atunci ue2 < 0 i invers.

Presupunem c iniial uc = ur. n aceast situaie ue1 = ue2 = 0, releele Rl i R2 nu sunt acionate i motorul nu este alimentat. Dac tensiunea de comand crete, uc > ur i rezult ue1 > 0, ue2 < 0. Tensiunea ue1 se transmite prin dioda D1, care este polarizat direct i acioneaz releul Rl. Tensiunea ue2 polarizeaz n sens de blocare dioda D2 i nu se poate transmite la bobina releului R2. Contactul 1R1 se nchide i motorul M ncepe s funcioneze, rotind, o dat cu organul de reglare, cursorul poteniometrului P n sens antiorar. Tensiunea ur ncepe s creasc. Atunci cnd ea egaleaz tensiunea uc se obine din nou ue1 = ue2 = 0, deci releul Rl elibereaz, schema revenind n regim staionar. Dac tensiunea uc scade, uc < ur i rezult ue1 < 0 i ue2 > 0. Tensiunea ue2 se transmite prin dioda D2, acionnd releul R2, pe cnd tensiunea ue1 polarizeaz n sens de blocare dioda D1. Contactul 1R2 se nchide i motorul se rotete n sens invers. Tensiunea ur scade pn devine egal cu uc, cnd schema intr din nou n regim staionar.

Deci, se constat c un servomecanism realizeaz o poziionare a cursei organului de reglare, deplasarea obinut la ieire fiind proporional cu tensiunea de comand aplicat la intrare.

Fig. 1.19. Schema de principiu a unui servomecanism

2.5.3. Elemente de execuie pneumatice

Elementele de execuie pneumatice sunt larg utilizate n industrie datorit unor avantaje pe care le prezint, cum sunt: gabarit mic, simplitate n construcie, siguran n funcionare etc.

Cele mai rspndite elemente de execuie pneumatice sunt cu membran i resort (fig. 1.20). Presiunea de comand pc se transmite deasupra membranei 1, deplasnd tija 2. La captul acestei tije se cupleaz organul de reglare. Fora exercitat de aerul comprimat cu presiunea pc este compensat de fora dezvoltat de resortul 3. Datorit frecrilor uscate, ct i datorit imperfeciunii elementelor elastice, precizia de poziionare a organului de reglare, cu elementul de execuie prezentat, nu este mare. Pentru mrimea preciziei de poziionare se utilizeaz elemente de execuie n circuit nchis, numite servomecanisme pneumatice sau elemente de execuie cu mecanism de poziionare.

Fig. 1.20. Element de execuie cu membran i resortNORME DE PROTECIE A MUNCII I PSI

Activitatea de tehnic a securitaii muncii este reglementat la nivel de ar prin norme de protecie a muncii. Acestea cuprind cadrul general de tehnica a securitaii muncii i normele de igiena a muncii, obligatorii pentru toate ministerele de stat i organizaii obteti.

Sub indrumarea ministerului muncii, fiecare departament, minister sau sector de activitate, elaboreaza norme de partamentare de protecie a muncii, obligatorii pentru toate organizaiile aflate n subordine.Personalul care lucreaz n instalaii electrice sub tensiune, va respecta urmtoarele principale msuri:

1. folosete mijloace individuale de protecie mpotriva electrocutarii i aciunii arcului electric;

Acestea sunt:

mijloace de protecie izolante care au drept scop protejarea omului impotriva electrocutrii prin atingere direct (clesti i prajini electroizolante, manui, cizme, galoi, covoare i platforme electroizolante);

indicatoare mobile de tensiune pentru identificarea prezenei sau lipsei tensiunii n zona de lucru;

panouri, paravane i imprejmuiri pentru delimitarea i protejarea zonei de lucru;

placi avertizoare de avertizare a pericolului prezenei tensiunii, de interzicere a unor aciuni sau de informare asupra unor particulariti la punctele de lucru;

La locurile de munc, pentru diferitele lucrri n instalatiile electrice, se vor afia instruciuni de protecie a muncii, de acordare a primului ajutor i revenire i stingere a incendiilor.

Executarea, exploatarea, ntreinerea i repararea instalaiilor electrice se vor face numai de electricieni calificati. Electricienii care trebuie sa execute lucrri sub tensiune, vor fi autorizati de conducerea inteprinderii, respectnd urmatoarele cerinte:

s fie sntoi din punct de vedere psihic;

s nu sufere de boli sau s aib infirmiti care le-ar putea stnjeni n activitatea lor;

s posede cunotinele profesionale i de protecie a muncii, corespunzator funciei pe care o dein;

s cunoasc procedeele de scoatere sub tensiune a persoanelor electrocutate i s le poat acorda primul ajutor;

Pentru ca electricienii s poat executa lucrri n buna sigurant, personalul este supus urmatoarelor tipuri de instructaje:

instructajul introductiv general, care se efectueaz la angajare, dureaza intre 8 ore i 2 zile n funcie de specificul inteprinderii; instructajul i verificarea cunostinelor se consemneaz n fia individual de protecie a muncii;

instructajul la locul de munc; durata nu depaete 8 ore; coninutul, instructajul i verificarea cunostintelor se consemneaz n fia individual de protecia muncii;

instructajul periodic se executa n urmatoarele cazuri:

lucrtorul a suferit un accident de munc soldat cu incapacitate de munc;

lucrtorul a lipsit mai mult de 40 de zile;

s-a modificat procesul tehnologic, utilaje i tehnici noi;

cand s-au modificat normele de partamentare a muncii

Norme de prevenire i stingere a incendiilor

In medii normale i n special n mediul exploziv se iau masuri care s previn declansarea unui incendiu sau a unei explozii. Pentru aceasta, n functie de mediu, s-au stabilit o serie de masuri specifice care trebuiesc respectate dupa cum urmeaza:

Se interzice folosirea n stare defect a instalaiilor electrice si a receptoarelor de energie electrica de orice fel, precum i a celor uzate sau improvizate;

se interzice ncalcarea reelelor electrice peste sarcina admis;

se interzice suspendarea corpurilor de iluminat direct de conductoarele de alimentare;

se interzice folosire instalaiilor electrice neprotejate n raport cu mediul (etansare la praf i umezeal);

se interzice executarea lucrrilor de intreinere sau reparaie a instalaiilor electrice de ctre personal necalificat i neautorizat;

se interzice folosirea la corpurile de iluminat i a filtrelor de lumin, improvizaiilor din carton, hrtie sau alte materiale inflamabile;

se interzice ntrebuinarea radiatoarelor i a reourilor electrice n alte locuri dect cele stabilite sau n condiii ce prezinta pericol de incendiu;

se interzice utilizarea receptoarelor de energie electrica (fiare de calcat, reouri, radiatoare, etc.), fr luarea msurilor de izolare termic, fa de elemente inflamabile din ncapere;

se interzice lsarea neizolat a capetelor conductoarelor electrice n cazul demontarii pariale a unei instalaii;

BIBLIOGRAFIE

1. M. Mira Instalaii i echipamente electrice, Manual pentru clasele XI-XII, E.D.P., Bucureti, 1992

2. I. Isac Msurri electrice i electronice, Manual pentru clasa a X-a, a XI-a i a XII-a, E.D.P., Bucureti, 1996

3. N. Bichir Maini, aparate, acionri i automatizri, Manual pentru clasa a XI-a i a XII-a, Ed. Tehnic, 1995

4. Gh. Friloiu Electrotehnic i electronic aplicat, E.D.P., Bucureti, 1997

5. A. Stan Aparate, echipamente i instalaii de electronic industrial, E.D.P., Bucureti, 1992

6. S. Pece Protecia muncii, E.D.P., Bucureti, 1996

7. I. Fetia Materiale electrotehnice i electronice, E.D.P., Bucureti, 1994

8. A. Ciocrlea, M. Constantin, L. Spornic - Senzori i traductoare, Ed. CD Press, 2008

9.F. Mare .a. Elemente de comand i control pentru acionri i sisteme de reglare automat, Ed. Economic Preuniversitaria, 2002

PAGE 22

_1333909899.unknown

_1333910133.unknown

_1333910168.unknown

_1333910370.unknown

_1333910573.unknown

_1333912336.unknown

_1333910246.unknown

_1333910069.unknown

_1333909988.unknown

_1333909620.unknown

_1333909778.unknown

_1333909517.unknown