Liceul Tehnologic de Mecatronica si Automatizari

Proiect pentru examenul de certificare a competentelor profesionale nivel 4

Specializarea: tehnician in automatizari

Prof.indrumator Elev:Ing.Ciornei Emilia Leustean Dumitru Daniel cl.a XIII a C seral

2015

Elemente de Executie

2015

Cuprins

Argument

Cap. 1. Caracterizare generală S.R.A1.1.Clasificarea S.R.A1.2. Schema bloc a unui sistem de reglarea automată

Capitolul 2 Elemente de executie2.1. Clasificarea elementelor de execuţie2.2. Schema bloc a unui element de execuţie EE2.3. Elemente de actionare2.3.1. Acţionarea electrică

Cap. 3. 2.3.2. Elemente de actionare pneumatice (servomotoarele pneumatice)2.3.3. Organe de reglare.2.3.4.Organe de executie

Bibliografie

2015

Argument

Automatica cuprinde totalitatea metodelor si a mijloacelor tehnice prin care se stabilesc legaturi corespunzatoare intre instalatiile tehnologice si dispozitive anume introduse, astfel incat conducerea proceselor de productie sa se desfasoare fara interventia directa a omului.

Principalele avantaje ale automatizării constau în:- creşterea productivităţii muncii;- îmbunătăţirea calităţii muncii;- reducerea efortului intelectual depus de oameni în cadrul procesului de

producţie.În structura oricărei instalaţii automatizate se disting:

- instalaţia tehnologică;- dispozitivul de automatizare;

Automatizarea proceselor de productie se realizeaza prin sisteme automate, formate din elemente componente, care se realizeaza in schemele functionale, simbolizate printr-un dreptunghi. Fiecare astfel de element cumuleaza urmatoarele proprietati:

- reprezinta o unitate fenomenologica sau functionala bine definita si relativ simpla, ca de exemplu un motor sau transformator electric, o pompa sau un ventilator, o termorezistenta sau un tahogenerator, un robinet sau o clapeta de gaze, un cuadripol electric sau un bloc electronic;- poseda cel putin un semnal de intrare si unul de iesire (elementul de comparatie are cel putin doua semnale de intrare si un semnal de iesire), ca de exemplu: tensiuni electrice, forte, temperaturi, presiuni, concentratii chimice, deplasari rectilinii sau unghiulare;- transferul semnalelor este unidirectional, intodeauna de la intrare spre iesire. La un termocuplu, de exemplu, semnalul de intrare este temperatura (in grade c), iar cel de la iesire este tensiunea (in mV) si nu invers;- semnalul de iesire depinde numai de semnalul de intrare si de structura elementului. Aceasta dependenta se exprima, de obicei, fie pe cale analitica (ecuatii diferentiale sau algebrice), fie grafoanalitica(curbe, diagrame).

2015

Cap. 1. Caracterizare generală S.R.A

1.1.Clasificarea S.R.A.

Clasificarea SRA se face în raport cu unele criterii:

a) In raport cu principiul de functionare:- SA conventionale sisteme de urmarire, pentru care i prezinta o comportare intamplatoare (deci necunoscuta in raport cu timpul).- SA specializate, care asigura, pe langa conditia a = 0 sau alte conditii mai severe de incadrare a functionarii, in anumiti indicatori de performanta impusi. In categorie se grupeaza SA adaptive, optimale sau extremale.

b) In raport cu variatia in timp a lui i(t), sistemele de reglare automata se impart in:- SRA de stabilizare, daca i(t) = constant, ca de exemplu in cazul mentinerii constante a nivelului de lichid dintr-un rezervor, a turatiei unui motor electric a tensiunii la borne unui generator.- SRA cu program variabil, daca i(t) variaza dupa o lege prestabilita, ca de exemplu temperatura intr-un cuptor electric,puterea activa a unui grup electrogen.- SRA de urmarire, daca i(t) prezinta o evolutie in timp necunoscuta aprioric, ca de, care asigura anularea, sau tinand sa anuleze abaterea de reglaj a =i-r (unde i se considera semnalul de intrare si r se considera semanlul de reactie). In aceasta categorie se includ si sistemele de reglare automata, pentru care i prezinta o comportare predeterminata ( deci cunoscuta in raport cu timpul )si exemplu urmarirea unei tinte mobile, sau urmarirea unei concentratii chimice, functie de o perturbatie intamplatoare.

c) In raport cu marimea inertiilor instalatiei tehnologice, Sa se pot grupa:- SA pentru procese lente, avand constantele de timp sub 10 s, ca de exemplu instalatiile chimice, termoenergetice.- SA pentru procese rapide, avand constantele de timp sub 10 s, ca de exemplu actionarile electrice, reglarea tensiunii generatoarelor electrice.

d) In raport cu numarul semnalelor de intrare si de iesire se deosebesc:- SA monovariabile, avand un singur semnal de intrare si de iesire;- SA multivariabile, avand mai multe semnale de intrare si de iesire.

e) In raport cu numarul circuitelor de reactie (de obicei negativa), se pot grupa in:- SA cu un singur circuit de reactie;- SA cu mai multe circuite de reactie, care pot fi incrucisate sau neancrucisate.

f) In raport cu comportarea liniara sau neliniara a elementelor componente, se pot clasifica in:- SA liniare, avand toate elementele componente liniare. Un element liniar respecta principiul superpozitiei efectelor, iar dependenta semnalului de iesire fata de intrare se defineste prin ecuatii diferentiale liniare cu coeficienti constanti. Daca acesti coeficenti depind si de timp, elementul se considera tot liniar, dar variant in timp;- SA neliniare, contin cel putin un element neliniar. Un element neliniar nu respecta principiul superpozitiei efectelor. Deoarece elementele neliniare prezinta o mare

2015

diversitate, ele se considera a fi definitiv altfel decat prin ecuatii diferentiale liniare, cu coeficenti,sau variabili in raport cu timpul.

g) In raport cu forma de variatie in timp a semnalelor, din componenta sistemului, deosebim:- SA cu semnale continue;- SA cu semnale discontinue, de obicei sub forma unor impulsuri, modulate in amplitudine, durata, frecventa pozitie.- SA cu semnale sinusoidale, modulate in amplitudine, frecventa, faza.

1.2. Schema bloc a unui sistem de reglarea automată

Prin Sistem de Reglare Automată (SRA) se înţelege un sistem realizat astfel încât între mărimea de ieşire şi mărimea de intrare se realizează automat, fără intervenţia omului, o relaţie funcţională care reflectă legea de conducere a unui proces.

Elementul de comparaţie (EC) are rolul de a compara permanent mărimea de ieşire a instalaţiei tehnologice cu o mărime de acelaşi fel cu valoare prescrisă (considerată constantă), rezultatul comparaţiei fiind semnalul de eroare ε.

Regulatorul automat (RA) are rolul de a efectua anumite operaţii asupra mărimii ε primită la intrare, respectiv are rolul de a prelucra această mărime după o anumită lege, numită lege de reglare, rezultatul fiind mărimea Xc aplicată ca mărime de comandă elementului de execuţie.

Elementul de execuţie (EE) are rolul de a interveni în funcţionarea instalaţiei tehnologice pentru corectarea parametrilor reglaţi conform mărimii de comandă transmise de RA.

Instalaţia tehnologică (IT) este în cazul general un sistem supus unor acţiuni externe numite perturbaţii şi acţiunii comenzii generate de RA a cărui mărime de ieşire este astfel reglată conform unui program prescris.

Traductorul (Tr) este instalat pe bucla de reacţie negativă are rolul de a transforma mărimea de ieşire a IT de regulă într-un semnal electric aplicat EC.

Fig. 1 Modelul structural al unui sistem de reglare automată (SRA)

Elementele componente ale schemei unui SRA:

E.C. – element de comparaţie;R.A. – regulator automat;E.E. – element de execuţie;I.T. – instalaţie tehnologică;Tr - traductor

Mărimi care intervin în schema de elemente a unui SRA:

2015

U – mărime de intrare a sistemului;ε – semnalul de eroare;Yr – mărime de reacţie;Xc – mărimea de ieşire a regulatorului automat;Xm– mărime de intrare a instalaţiei tehnologice;Y – mărime de ieşire a sistemului (a instalaţiei tehnologice);P – perturbări.

Capitolul 2 Elemente de executie

Elementele de execuţie sunt componente ale sistemelor automate care primesc la intrare semnale de mică putere de la blocul de conducere şi furnizează mărimi de ieşire, în marea majoritate a cazurilor, de natură mecanică (forţe, cupluri) capabile să modifice starea procesului în conformitate cu algoritmul de conducere stabilit.

Având un dublu rol, informaţional şi de vehiculare a unor puteri importante, elementele de execuţie au o structură complexă, reprezentând subsisteme în cadrul sistemelor automate. În general, elementul de execuţie este format din două părţi distincte: motorul de execuţie motor electric (ME) (numit şi servomotor) şi organul de execuţie (OE)

Relaţia care se stabileşte între mărimile m de la ieşirea elementului de execuţie (EE) (mărimea de execuţie) şi c mărimea de intrare a EE (provenită de la regulator) defineşte comportarea EE în regim staţionar. Raportul dintre aceste mărimi, pentru orice valoare a lui c, ar fi ideal să fie constant, dar intervin în cursul funcţionării EE anumiţi factori care influenţează mărimea m (frecări, reacţii ale mediului ambiant, greutăţi neechilibrate etc.).

Există cazuri când trecerea de la regulator la EE trebuie adaptată, folosind un convertor care transformă mărimea de comandă, de exemplu din electrică în hidraulică, dacă intrarea în EE trebuie să fie hidraulică.

EE poate acţiona asupra modificării de energie în două moduri: Continuu, dacă mărimea m poate lua orice valoare cuprinsă între două valori

limită; Discontinuu, dacă mărimea m poate fi modificată numai pentru două valori

limită (dintre care cea inferioară este în general zero).Dacă intervenţia asupra organului de execuţie se realizează manual, partea motoare ME

nu mai este necesară.

2.1. Clasificarea elementelor de execuţie

2015

După natura sursei de energie folosite pentru alimentarea părţii motoare, elementele de execuţie se pot clasifica în:

Electrice; Hidraulice; Pneumatice.

Prezentăm în sinteză o clasificare a elementelor de executie.

Motorde execuţie

Electric

Motor rotativ

De curent alternativDe current continuu

Solenoid

Pneumatic sauHidraulic

Cu membranăCu piston

Cu 2 feţe activeCu o faţă activă

Cu distribuitorMixt

Organde execuţie

Electric

Reostat

Întrerupător

De joasă tensiuneDe înaltă tensiune

Neelectric Robinet Cu dublă acţiuneCu simplă acţiune

Vană ClapetăPlană (fluture)

Tab. 2.1. Clasificare elemente de executie

2.2. Schema bloc a unui element de execuţie EE

Structura unui element de execuţie rezultă din figura 2.1 şi se compune din două parţi:

elementul de acţionare şi organul de reglare.

2015

Fig.2.1. Schema bloc a unui element de execuţie EE

Elementul de acţionare are rolul de a transforma semnalul de comandă, primit de regulator intr-un cuplu de forţă cu care acţionează asupra organului de reglare. Pentru generarea cuplurilor sau forţelor sunt necesare surse de energie exterioare.

Organul de reglare este elementul care intervine in instalatia tehnologica, modificand sub actiunea fortei sau cuplului generat de servomotor, cantitatile de material sau energie necesare procesului. Marimea de iesire a organului de reglare este, de regula, sub forma unei deplasari liniare sau unghiulare.

2.3. Elemente de actionare

2.3.1. Acţionarea electrică

Acţionarea electrică a organelor de execuţie se realizează cu electromagneţi sau cu motoare electrice de curent continuu sau de curent alternativ.Folosind electromagneţi, se obţine o acţionare discontinuă, bipoziţională, întrucât se pot obţine la ieşire două poziţii staţionare (închis-deschis, dreapta-stânga); trecerea de la o stare la alta se face într-un timp scurt.

În multe procese tehnologice cu reglare automată, pentru variaţia mărimii de acţionare (de exemplu, pentru reglarea temperaturii, debitului, presiunii etc.) trebuie modificată poziţia elementelor de reglare ale organului de execuţie (vanelor, supapelor, cursoarelor etc.), care determină valoarea fluxului de energie condus spre obiectul reglării. Această comandă se poate realiza şi cu motoare electrice.

Pentru organele de execuţie de putere mică se folosesc în general motoare bifazate (asincrone) cu rotorul în scurtcircuit, iar pentru organe de execuţie de puteri mari, motoare trifazate cu rotorul în scurtcircuit.

Se construiesc servomotoare asincrone în următoarele variante: cu o singură rotaţie, cu mai multe rotaţii sau cu o cursă rectilinie. Cele cu mai multe rotaţii, la care cursa completă a elementului de reglare corespunde cu câteva rotaţii ale arborelui de ieşire, se folosesc mai frecvent pentru acţionarea robinetelor sau a supapelor regulatoare.

La servomotoarele cu mişcare rectilinie, arborele de ieşire este înlocuit printr-o tijă, a cărei cursă completă corespunde cu cursa completă a elementului de reglare. Parametrii principali, în funcţie de care se aleg elementele, sunt: cuplul de rotaţie la arborele de ieşire sau forţa la dispozitivul cu cursă rectilinie şi durata unei rotaţii complete a arborelui de ieşire sau a unei curse complete a tijei.

Acţionările electrice cu motoare se împart în două grupe: Cu viteză constantă; Cu viteză variabilă.

Pentru comanda motoarelor bifazate şi trifazate asincrone se folosesc bobine de reactanţă cu saturaţie (amplificatoare magnetice).

2015

Din punct de vedere constructiv, partea motoare a elementului de execuţie este construită din două subansambluri independente:

Amplificatorul de execuţie; Motorul de execuţie.

În cazul motoarelor de curent continuu, comanda se poate face în două moduri: Variind curentul de excitaţie şi menţinând constant curentul din indusul

motorului; Variind curentul din indusul motorului şi menţinând constant curentul de

excitaţie.În general, în SRA se întrebuinţează metoda a doua, pentru că pierderile de energie

sunt mai mici. Aceste motoare sunt folosite mai ales în SRA în care parametrul legat este turaţia sau un cuplu.

Avantajele utilizării servomotoarelor de c.c. decurg din cerinţele de funcţionare ale acestora:

Posibilitatea de reglaj în limite largi; Stabilitate a vitezei; Putere de comandă mică; Cuplu de pornire şi viteză de răspuns mare.

Dezavantajul folosirii motoarelor de c.c. îl constituie apariţia scânteilor la colector în timpul comutaţiei, făcându-l nefolosibil în medii inflamabile sau explozive, precum şi producerea de perturbaţii radiofonice.

Elementele de actionare electrice, numite si servomotoare electrice, sunt intalnite sub forma de motoare electrice (elemente continue, liniare) si electro-magneti(elemente continue, neliniare). Dintre motoarele electrice, cele mai utilizate in sistemele de automatizare sunt urmatoarele: - motoarele de curent alternativ, monofazate, bifazate si trifazate(toate motoarele asincrone cu rotorul in scurtcircuit). Acestea transmit prin intermediul unor reductoare de turatie o miscare de rotatie sau translatie elementelor mecanice de reglare. Practic, servomotoarele sunt ansambluri formate din motoare, reductoare si elemente de transformare a miscarii de rotatie in miscare de translatie; - motoarele de curent continuu, cele mai utilizate fiind cele cu excitatie separate. Electromagnetii sunt utilizati in reglari bipozitionale si sunt asociati frecvent .

Cap III 2.3.2. Elemente de actionare pneumatice (servomotoarele pneumatice)

Elementele de execuţie pneumatice cu membrană transformă energia potenţială a aerului sub presiune în energia mecanică la deplasarea liniară a unui organ de execuţie cu care se face intervenţia în procesul automat.

Alimentarea elementelor de execuţie pneumatice se face cu energie de la regulatoarele pneumatice (0.2 ÷ 1 bar), sau electronice, prin intermediul convertorului electro-pneumatic.

Motoarele de execuţie pneumatice se folosesc foarte mult pentru că prezintă următoarele avantaje:

Fluidul folosit (aerul) nu prezintă pericol de incendiu;

2015

După utilizare, aerul este evacuat în atmosferă, nefiind necesare conducte de întoarcere ca la cele hidraulice;

Pierderile de aer în anumite limite, datorate neetanşietăţii, nu produc deranjamente;

Sunt simple, robuste, sigure în funcţionare şi necesită cheltuieli de întreţinere reduse.

Dezavantajele acestor motoare sunt următoarele: Viteza de răspuns este mică (în medie 1/3 – 1/4 din viteza de răspuns a

motoarelor hidraulice); Precizia motoarelor pneumatice este redusă. Se recomandă folosirea servomotoarelor pneumatice în următoarele cazuri: Servomotorul are greutate redusă; Temperatura mediului ambiant este ridicată şi cu variaţii mari; Mediul ambiant este exploziv; Nu se cere precizie mare; Nu se cer viteze de lucru mari. Motoarele pneumatice pot fi liniare sau rotative. Cele liniare se pot realiza cu

piston sau cu membrană.În structura sa complexă, un element de execuţie pneumatic se compune

din (vezi figura 2.2) :- 1 – servomotor pneumatic;- 2 – amplificator pneumatic;- 3 – traductor de poziţie;- 4 – element sensibil;- 5 – organ de execuţie.

Figura 2.2 Structura unui element de execuţie pneumatic

Dintre aceste elemente, amplificatorul de putere, elementul sensibil şi traductorul de poziţie, care sunt ataşate servomotului pneumatic, formează poziţionerul.Pentru a fi studiată comportarea elementului de execuţie în ansamblul sistemului de reglare, este necesar să se stabilească relaţia ce leagă mărimea Xmde mărimea Xc (pentru elementul de execuţie pneumatic cu membrană, Xc este o presiune).

Elementele de actionare pneumatice se construiesc in doua variante: cu membrana si cu piston.

Elementele de actionare pneumatice cu membrana sunt formate dintr-o capsula manometrica C prevazuta cu o membrana M situate deasupra unui disc metalic D solidar cu o tija T si unui resort antagonist R.

2015

C –capsulăM – membranăD – disc metalicT – tijăR – resort antagonist

Fig 2.3. Elementele de actionare pneumatice cu membrana

Aerul comprimat adus de la regulator sau convertor la presiunea 0,2 si 1daN/cm2,apasa asupra membranei invingand rezistenta resortului antagonist si apasand tija in jos.

In functie de presiunea aerului comprimat , pozitia tijei variaza continuu intre doua limite.

Elementele de actionare pneumatice cu membrana si resortOrganul component cel mai important este servomotorulpneumatic (SP) cu membrană, format din :

camera (1), membrana elastică (2), discul metalic de rigidizare (3), arcul (4) tija (5).

În figura 2.4., este reprezentat schematic un element de execuţie pneumaticcu membrană şi resort

După cum aerul sub presiune poate să acţioneze pe o singură faţă sau pe ambele feţe ale membranei elastice, deosebim elemente de execuţie proporţionale sau integrale.La creşterea presiunii de comandă (pc) va creşte presiunea în camera (1), dar în acelaşi timp are loc şi o variaţie de volum a acestei incinte după o relaţie de forma :

2015

Elementele de actionare pneumatice cu piston

Atunci cand este necesara o forta mare de actionare a organului de reglare, deci cand sunt necesare deplasari mai mari ale tijei, se folosesc elementele cu piston.

Elementele cu piston pot fi executate in doua variante si anume cu o fata a pistonului activa (fig.2.5.a )si cu ambele fete ale pistonului active (fig.2.5.b).

fig.2.5.a Elementele cu piston cu o fata a pistonului activa

fig.2.5.b Elementele cu piston cu ambele fete ale pistonului active

1. Corp element de acţionare;2. Resort;3. Tijă de acţionare;4. Piston ;5. Orificiu intrare aer.

1. Corp element de acţionare;2. Piston ;3. Tijă de acţionare;4. Orificiu intrare aer

La cel cu o fata activa, pozitia tijei depinde de presiunea aerului comprimat, deplasarea inapoi a tijei facandu-se prin scoaterea aerului din cilindru,in timp ce la cel cu doua fete active,pozitia tijei depinde de diferenta de presiune aplicata celor doua fete ale pistonului.

2015

Elementele de actionare hidraulica

Folosesc ca agent motor lichide sub presiune,de obicei uleiuri minerale si sunt utilizate cand sunt necesare forte si viteze mari.

Acţionările hidraulice au fost primele mecanisme din tehnica reglării automate destinate reglării proceselor, prin dezvoltarea sistemelor electrice de reglare, folosirea elementelor hidraulice a scăzut datorită neajunsurilor elementelor hidraulice (lipsa posibilităţii de comandă la distanţă, necesitatea etanşării îngrijite a corpurilor şi conductelor, dependenţa caracteristicilor de variaţiile de temperatură ale mediului ambiant şi necesitatea unei surse hidraulice).

În ultimul timp, elementele hidraulice cunosc o largă răspândire, întrucât prezintă unele avantaje faţă de cele electrice, de exemplu: bandă mare de trecere (frecvenţe ridicate de lucru), raport putere/gabarit maxim, lipsa în majoritatea cazurilor a unui reductor de ieşire şi varietatea mare a formelor de mişcare a axului de ieşire (rotativ, oscilant, liniar).

Caracteristicile statice principale ale elementelor de acţionare hidraulice sunt caracterizate de viteză şi de forţă care determină viteza de ieşire şi forţa dezvoltată de motorul de execuţie în funcţie de elementul de comandă. Folosind presiuni înalte se pot comanda EE până la 200m, fără pierderi importante de presiune.

Deosebit de eficientă este hidraulica atunci când trebuie acţionate, în acelaşi timp, mai multe EE (de exemplu: macazurile folosite în transporturi etc.).În instalaţiile de automatizare se folosesc, în majoritatea cazurilor, motoare hidraulice cu piston, care pot fi:

o Cu mişcare liniară;o Cu mişcare de rotaţie (limitată la un unghi de 1800).

Elementele de actionare hidraulica se construiesc in trei variante,si anume:cu piston,cu membrana si cu organe rotative. Primele doua tipuri se realizeaza in constructie cu cilindru fix sau cu piston fix si sunt asemanatoare celor pneumatice, iar cele cu organe rotative cele mai utilizate sunt de tipul biela-manivela sau de tipul cu paleta rotativa.

Servomotorul cu paleta rotativa determina o miscare de rotatie a axului de iesire pe care este montata paleta, sub influenta presiunii lichidului asupra suprafetei paletei.

Avantajele elementelor hidraulice fata de cele pneumatice constau in posibilitatea utilizarii lor in medii explozive sau inflamabile, precum si in faptul ca dezvolta o forta de actionare mai mare si actioneaza mai rapid datorita incompresibilitatii uleiului.

In schimb, ambele sisteme(hidraulice si pneumatice) necesita instalatii speciale de producere si conservare a uleiului sub presiune si aerului comprimat,ceea ce reprezinta un dezavantaj fata de cele electrice.Datorita acestor considerente,au aparut elemente de actionare mixte (electrohidraulice,hidropneumatice,etc)care imbina avantajele fiecarui sistem.

1 – disc fix2- piston axial3 – corp cilindru4- bloc cilindru5 - ax

Element de execuţie hidraulic

2015

2.3.3. Organe de reglare.

Desi in practica industriala se utilizeaza o varietate foarte mare de organe de reglare,acestea pot fi impartite in doua mari categorii:

1. Organe de reglare mecanice, care –la randul lor- pot fi grupate in urmatoarele categorii: a.robinete cu ventil, robinete cu palete (reglarea debitelor la fluide); b.aparate de carma la nave sau avioane (reglarea directiei);

c.alimentatoare cu banda sau cu surub melcat(reglarea cantitatii de material solid).2. Organe de reglare electrice (reostatele,autotransformatoarele,contactoarele,amplificatoarele unghiulare etc).

Organul de reglare este elementul care intervine in instalatia tehnologica, modificand sub actiunea fortei sau cuplului generat de servomotor , cantitatile de material sau energie necesare procesului. Marimea de iesire a organului de reglare este, de regula, sub forma unei deplasari liniare sau unghiulare.

2.3.4.Organe de executie

Dupa cum s-a aratat,organele de executie sunt destinate fie modificarii unor curenti sau tensiuni electrice(organe de executie electrice), fie modificarii unor debite de substanta (organe de executie mecanice).

In prima categorie se incadreaza acele elemente electrice manevrabile,care sunt de exemplu:intrerupatoarele, reostatele ,contactoarele etc; care permit o varietate continua sau discontinua a unor marimi electrice active: tensiune, curent electric,faza, etc.

In cea de a doua categorie se incadreaza diverse elemente mecanice,cum sunt robinetele si dozatoarele ,capabile sa permita trecerea substantei sub cele trei forme de agregare:gazoasa, lichida si solida(granule).

Organe de executie(reglare) electrice

Organele de executie electrice sunt in fond aparate electrice de comutatie, atunci cand reglarea se face discontinuu sau aparate electrice de tipul reostatelor, a autotransformatoarelor sau amplificatoarelor magnetice in cazurile cand este necesar sa se efectueze o reglare continua. Contactoarele sunt intrerupatoare la care elementul de actionare este de tipul cu electromagnet si ele servesc pentru conectarea, respectiv deconectarea alimentarii cu energie electrica.Au deci cracteristici discontinue,bipozitionale,servomotorul fiind de acelasi tip. Reostatele cu cursor sunt utilizate pentru reglarea continua a curentilor relativ redusi , la curenti mari existand pericolul ca la trecerea curentului de pe o spira pe alta sa se ditruga prin scantei conductorul. De asemenea, rezistenta de contact a cursorului pune

2015

probleme deosebite Mai bune pentru curenti mari sunt reostatele cu ploturi, dar au dezavantajul unei reglari in trepte. In curent alternativ se utilizeaza cu rezultate bune (si din punctul de vedere al pierderilor autotransformatoarele cu reglaj continuu cu cursor sau cu reglaj discontinuu cu ploturi). Amplificatoarele magnetice, utilizate mai rar petru aceasta functie, permit o variatie continua a curentului de sarcina la o tensiune constanta.

Organe de executie (reglare) mecanice

Principalele organe de reglare folosite pentru modificarea debitelor de fluid sunt ventilele si clapetele. Uzual, acestea se mai numesc robinete de reglare (cu ventil sau cu clapeta).

a. Robinete de reglare cu ventil

In cazul utilizarii unui ventil simplu,modificarea debitului de fluid se realizeaza prin modificarea sectiunii de trecere a fluidului.Aceasta se realizeaza prin deplasarea tijei 1 de catre

servomotorul pneumatic. In acest fel se produce o modificare a pozitiei supapei 2 fata de scaunul supapei 3.

1 . tijă 2. supapă3. scaunul supapei

Fig. Robinet de reglare cu ventil

In ceea ce priveste clasificarea robinetelor cu ventil,aceasta se face in general dupa criterii constructive si anume dupa forma corpului, dupa numarul de scaune sau dupa forma obturatorului(supapei).

Dupa forma corpului se deosebesc robinete normale (cu intrarea pe acelasi ax cu iesirea), robinte de colt – (intrarea si iesirea cu axele perpendiculare), sau robinete cu trei cai pentru divizare –sau pentru amestec.

Dupa numarul de scaune(supape) exista ventile cu unu sau cu doua scaune.

2015

Din punctul de vedere al supapei se desosebesc robinete cu supapa cilindrica – conica; –cu ferestre dreptunghiulare; –sau triunghiulare.

Variante constructive ale robinetelor cu ventile

a. Normal b. De colţ

c. Cu două scaune d. De divizare

2015

e. Cu supapă cilindrică f. Cu supapă conică

g. Cu ferestre dreptunghiulare

b. Robinete de reglare cu clapeta

Clapetele de reglare sunt destinate reglarii debitelor de fluide (de obicei gaze) ce curg prin conducte avand sectiuni mari (peste 1000 mm) si caderi de presiune in sistem relative mici. Variaţia debitului de fluid se relizeaza prin rotirea clapetei (de forma unui disc) cu un anumit unghi determinat, fata de directia curentului in miscare. Rezulta o anumita ştarangulare a sectiunii de trecere, respective un anumit debit de fluid asociat acesteia. Clapeta nu se roteste pana la unghiul maxim de 90 ْ , ci numai pana la α=70 ْ, intru - cat in plaja 70-90 ْ apar vibratii mecanice nedorite in procesul de reglare. Clapetele sunt in general actionate de servomotoare cu piston.

Robinet de reglare cu clapetă

c. Alte tipuri de robinete de reglare

Exista o serie de factori care dicteaza confectionarea unor robinete de reglare speciale, factori determinati de conditiile de lucru deosebite in care pot aparea in diferite instalatii:

- temperatura de lucru a mediului reglat foarte scazuta ( -270 ْ C), sau ridicata (peste + 200ْ C);

- toxicitatea si agresivitatea mediului de lucru;- corosivitatea mediului de lucru.

Robinetul cu capac cu nervuri se utilizeaza pentru inlaturarea influentei temperaturilor

ridicate asupra garniturilor de etansare a tijei ce face legatura intre servomotor si ventil.Se utilizeaza un capac alungit, prevazut cu nervuri in vederea disiparii energiei calorice.

Robinetul cu manta de incalzire se utilizeaza pentru reglarea fluidelor vascoase, care se solidifica sau cristalizeaza repede sau care prezinta pericolul de a ingheta.Corpul robinetului este inconjurat cu o manta de tabla si, prin spatiul astfel creat, este vehiculat abur sau apa calda la presiune de 16 kgf/cm2.

2015

Robinetul cu burduf de etansare asigura izolarea completa a tijei si capacului robinetului fata de mediul interior, pentru cazul cand fluidul de lucru dizolva grasimile din lubrifiantul garniturii sau prezinta pericol de explozie in contact cu atmosfera.

Robinetele cu elemente elastice sunt utilizate in mod curent in industria chimica.Aceste robinete nu au obturatoare (supape) special profilate, ci folosesc elemente elastice pentru strangularea sectiunii de trecere. Astfel, cazul robinetului Sanders obturatorul 1 actioneaza asupra membranei elastice 2, iar la robinetul cu furtun obturatorul 1 apasa asupra furtunului 2, dispus in interiorul corpului robinetului. Ambele variante se caracterizeaza prin aceea ca utilizeaza eficient numai 30% din cursa utila a tijei.

Robinet Sanders Robinet cu furtun

1 obturator 2 membrană elastică

1 obturator 2 furtun

Vana Camflex. Sunt cazuri cand robinetul de reglare trebuie sa inchida complet conducta prin care trece fluidul. Atunci, daca mediul permite, se aseaza un inel din teflon pe suprafata de etansare a ventilului. Etansarea metal pe metal este posibila numai la ventilele cu un scaun, dar si in acest caz este nevoie de un servomotor capabil sa genereze o forta mult superioara celei normale, necesare deplasarii obturatorului.

2015

Vana Canflex 1

GR.SC.DUMITRU MANGERON IASI

Bibliografie

Masini , Aparate , Actionari si Automatizari

Autori : Nastase Bichir

Dan Mihoc

Sisteme de Automatizare si Tehnici de Masurare in

2015

Domeniu.

Autori: Mariana Tanasescu

Tatiana Gheorghiu

2015