Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация технических процессов в химической промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 3.17. Указатель положения регулирующего

органа:

М — электропривод регулирующего органа; Р — показы-

вающий измерительный прибор; R1 — потенциометриче-

•ский датчик; R2 — подстроечный резистор.

\R1 -24 Б

—><—

ем рукоятки переключателя («В») и состоянием электродвига-

теля. Об этом будет свидетельствовать включение лампы HL1.

В схеме (рис. 3.16,6) при соответствии положения рукоятки

переключателя состоянию электродвигателя лампы HL1 и HL2

горят ровным светом, при несоответствии — мигающим светом.

В схеме (рис. 3.16, б) лампы HL1 и HL2 при несоответствии го-

рят полным накалом, а при соответствии — неполным накалом.

Для сигнализации конечных или промежуточных положений

запорных устройств (задвижек, заслонов, клапанов и т. п.) ис-

пользуют путевые (конечные) выключатели. Для указания лю-

бого промежуточного положения запорных устройств применяют

индукционные и реостатные преобразователи, в которых испол-

нительными устройствами вместо ламп являются стрелочные

приборы (рис. 3.17).

Пневматические схемы сигнализации. И технологическая, и

сигнализация положения может быть осуществлена без ис-

пользования (или с частичным использованием) электрической

энергии. Это имеет большое значение при установке сигнализа-

торов во взрывоопасных помещениях.

Технологическая сигнализация с использованием только

пневматических устройств показана на рис. 3.18, а, Сигнал от

прибора 1 поступает на позиционный регулятор 2 (например,

Сигнал

(0;1)от

позиционного

регулятора

Усилие

Рис. 3.18. Пневматические схемы и средства сигнализации:

а — технологическая сигнализация; б — сигнализация положения; в — пневмолампа; г —

пневматический конечный выключатель; 1 — передающий (пневматический) преобразова-

тель; 2 — позиционный регулятор; 3 — пневмолампа; 4 — пневмосирена; 5 — пневматиче-

ский конечный выключатель; 6 — резиновая мембрана; 7 — лепестки; 8 — стекло; f—

шток; 10 — внутреннее сопло; // — наружное сопло; 12 — заслонка; /3 —мембрана.

119

К пнеВпосир

ВI

Рис. 3.19. Схемы сигнализации с использованием пневматического генерато-

ра прямоугольных импульсов:

а — сигнализация уровня (L); б — сигнализация температуры (Г); 1а, 2а—пневматиче-

ские передающие преобразователи; 1б, 26 — позиционные регуляторы; 3, 3', 4, 4' — трех-

мембранные реле; 5, 5', 9 — логические схемы (элементы) «ИЛИ»; б, 6', 7, Т, 8, 8', 11

12 — пневмоэлектропреобразователи; 10—генератор прямоугольных импульсов; 13 — зво-

нок; 14, 14' — лампы.

--24В

От объекта

типа ПР1.5), выход которого (0; 1) связан с пневмолампой (ин-

дикатором) 3. При подаче единичного (1) сигнала резиновая

мембрана 6, окрашенная, например, в красный цвет (рис. 3.18, в),

вытягивается, прижимает лепестки 7 к краям стекла, и мембрана

становится видна через стекло. Одновременно открывается кла-

пан и подает воздух к пневматической сирене 4.

Для сигнализации положения запорного устройства использу-

ют пневматические конечные выключатели (рис. 3.18, б, г). При-

нажатии на шток 9 (рис. 3.18, г) мембрана 13 прогибается,

внутреннее сопло 10 подходит к заслонке 12 и отводит ее от на-

ружного сопла 11. Камеры Б и В отсоединяются друг от друга,

и воздух под давлением Р

ит начинает поступать через камеру Б

на выход выключателя. В качестве исполнительного устройства

сигнализатора могут быть использованы пневмолампа, пружин-

ный манометр и др.

На рис. 3.19 представлена рабочая схема сигнализации с ис-

пользованием пневматического генератора прямоугольных им-

пульсов 10. Схема работает следующим образом. При отклоне-

нии одного из параметров, например уровня, преобразовательна

заставит позиционный регулятор 26 выдать единичный сигнал

(0,14 МПа), который поступит к элементу 7 (замкнется его

120

верхний контакт) и в камеру В элемента 4. Мембранный узел

элемента 4 сместится вниз, и на выходе его также появится еди-

ничный сигнал, который поступит одновременно к элементам 6

и 9. В элементе 6 замкнется верхний контакт и соединит шину

мигающего света (ШМС) с лампой 14. На выходе элемента по-

явится единичный сигнал, включающий генератор прямоуголь-

ных импульсов 10, в результате чего элемент 11 начнет пода-

вать на ШМС пульсирующее напряжение. Единичный выходной

сигнал элемента 9 поступит также к пневмосирене и пневмопре-

образователю 12, и включится звонок 13.

Для снятия звукового сигнала (отключения звонка и пнев-

мосирены) и перевода лампы на нормальный режим горения не-

обходимо нажать на пневматический кнопочный выключатель

КСС. На вход элемента 5 будет подан единичный сигнал. Такой

же сигнал появится и на выходе элемента 5. Он заставит мем-

бранный узел в элементе 3 сместиться вниз, и на выходе эле-

мента 3 также появится единичный сигнал. В результате на

вход элемента 3 подается еще один единичный сигнал, и вы-

ключатель КСС можно отпустить. Подаваемый в камеру Б эле-

мента 4 сигнал заставит мембранный узел подняться, и на выхо-

де этого элемента давление станет равно нулю. В элементе 6

замкнется нижний контакт, отключающий ШМС от лампы 14 и

подключающий эту лампу к сети -нормального напряжения. Сня-

тие единичного сигнала с входа элемента 9 приведет к снятию

.аналогичного сигнала с его выхода. При этом отключится пнев-

мосирена, разомкнётся контакт <в элементе 12 и отключится

звонок.

Для проверки сигнализаторов нажимают кнопочный выклю-

чатель КПС, и воздух (Р

Ш1

т) поступает в элементы 8 и 8'. При

этом замыкаются верхние контакты элементов, и лампы 14 и

14' подключаются на нормальное напряжение. При нажатии на

выключатель КПС подается единичный сигнал на вход элемен-

та 9; такой же сигнал появляется и на его выходе. Контакт в

элементе 12 замыкается, и включается звонок.

3. СХЕМЫ БЛОКИРОВКИ

Схемы блокировочных зависимостей электродвигателей. В том

случае, когда требуется предотвратить возможность включения

электродвигателя М2 без предварительного пуска электродвига-

теля Ml, применяют схему, показанную на рис. 3.20, а. Контакт

КМ1 магнитного пускателя КМ1 электродвигателя Ml вводится

в цепь магнитного пускателя КМ2 электродвигателя М2. Только

при замкнутом контакте КМ1 воздействие на кнопочный выклю-

чатель SB3 приведет к включению пускателя КМ2. Универсаль-

ный переключатель SA должен при этом находиться в положе-

нии «Б» (блокировка). При отключении электродвигателя Ml

контакт КМ1 в цепи магнитного пускателя КМ2 размыкается,

отключая тем самым и электродвигатель М2. При переводе пере-

121

SB2

-220В

SB I

о / о

кт

SB3

SB4 m

, KA^

jjj^ff. iuz g n

KM2

KM!

Д6.Н1

—xIEF"

ftfKrW

.л.

S54

-220В

SBI кт 2<?

JL «

SBJ

.U •

„Р"

кт

КМ2

Рис. 3.20. Принципиальная схема управления двумя сблокированными элект-

родвигателями:

а —с блокировкой пуска и останова; б — с блокировкой пуска.

ключателя SA в положение «Р» (ручное управление) контакт

КМ1 блокируется, и становится возможным пуск электродвига-

теля М2 независимо от того, в каком состоянии находится элек-

тродвигатель Ml. Этот режим необходим для опробования

электродвигателя М2.

Если остановка электродвигателя Ml не должна приводить к

остановке электродвигателя М2, контакт К2 блокирует как кноп-

ку SB3, так и контакт КМ1 (рис. 3.20,6).

В случае, когда пуск электродвигателя МЗ может быть осу-

ществлен только после пуска электродвигателей Ml и М2 (схе-

ма «И» — конъюнкция), используют схему, представленную на

рис. 3.21. Для соблюдения блокировочной зависимости контак-

SB2

SB 4

sbi кт

кт

SB3

К/12

КМ2

SB6 npSB5

qfl

ffi э , JU _10

КПЗ

КК2

13 Ш

.Ml

Д6.М2.

дв.мз

Рис. 3.21. Принципиальная электрическая схема управления электродвигате-

лем {МЗ), сблокированным с двумя другими электродвигателями (Ml

и М2).

122

-2208

электродвигателем.

ты магнитных пускателей КМ1 и КМ2 электродвигателей Ml и

М2 устанавливают последовательно в цепи магнитного пускате-

ля КМЗ электродвигателя МЗ. При этом выключение электро-

двигателей Ml или М2 приводит к остановке электродвигате-

ля МЗ.

Если пуск электродвигателя МЗ может быть разрешен после

пуска любого из электродвигателей Ml или М2 (схема

«ИЛИ» — дизъюнкция), контакты КМ1 и КМ2 должны быть

установлены параллельно. Остановка любого из двигателей Ml

и М2 ведет к остановке электродвигателя МЗ.

В электрических схемах управления реверсивными электро-

двигателями должна быть исключена возможность одновремен-

ного срабатывания обоих магнитных пускателей, так как при

этом происходит короткое замыкание фаз. Блокировочная за-

висимость в этом случае осуществляется путем введения контак-

та КМ1 пускателя КМ1 («Вперед») в цепь пускателя КМ2

(«Назад») и контакта КМ2 пускателя КМ2 — в цепь пускате-

ля КМ1 (рис. 3.22). Для реверсирования электродвигателя, за-

пущенного нажатием кнопки SB1 («Вперед»), необходимо сна-

чала нажать кнопку SB3 («Стоп»), а затем кнопку SB2 («На-

зад»).

Блокировку реверсивного двигателя можно производить и с

помощью двухцепных кнопочных выключателей (рис. 3.23). При

нажатии любого из выключателей SB1 или SB2 разрывается

цепь магнитного пускателя соответственно КМ2 или КМ1. Такая

блокировка позволяет осуществить реверсирование электродви-

гателя без предварительной остановки. В этом случае необходи-

.123

Рис. 3.23. Фрагмент прин-

ципиальной электрической

схемы управления реверсив-

ным двигателем с исполь-

зованием двухцепных кно-

почных выключателей (SB1

и SB2).

ма механическая блокировка в магнитном пускателе, исклю-

чающая притягивание якорей одновременно к сердечникам обе-

их катушек.

Схемы блокировочных зависимостей в технологических про-

цессах. На рис. 3.24 показана схема, разрешающая открытие

клапана 7 только после открытия клапанов 4—6. На выходе

схемы «И» единичный сигнал появится только тогда, когда на

мембраны клапанов 4—6 будут поданы единичные сигналы от

пневмотумблеров 1, 2, 3. Применяют также схемы, в которых

пуск командного прибора, управляющего через клапаны подачей

материальных и энергетических потоков в объект, невозможен

до закрытия крышки аппарата. При полном закрытии крышка

воздействует на конечный выключатель, разрешающий пуск

прибора.

4. СХЕМЫ ЗАЩИТЫ

При защите объектов химической технологии чаще всего необ-

ходимо включить или отключить подачу каких-либо веществ в

объект. Это может быть осуществлено несколькими способами.

Если на магистрали установлен регулирующий орган, то схе-

ма защиты может быть выполнена, как показано на рис. 3.25, а.

При достижении в объекте критического давления позиционный

регулятор 1а выдает единичный сигнал переключающему реле 3

(в камеру В). Мембранный узел смещается вниз, при этом соп-

ло С1 закрывается, а сопло С2 открывается. Воздух из линии

Рис. 3.24. Схема блоки-

ровочных зависимостей

клапанов:

1—3 — пневмотумблеры;

7 — клапаны; 8, 9 — трехмем-

бранные элементы.

От измерительного

От измерительных

преобразователей

объект

От измерительных

преобразователей

От измерительных

преобразователей

От

измерительных

От

позиционного

регулятора

К регулирующему

клапану ч 7

Samnoccpepy

От регулятора

Рис. 3.25. Схемы защиты простого объекта с использованием регулирующего^

органа:

а — без переключателя; б —с устройством ручного восстановления нормального режима;

в — с задержкой времени срабатывания схемы защиты; г — с переключателем; д — с

трехмембранным элементом; е —с трехходовым клапаном; ж — устройство трехходового

клапана; 1а — позиционный регулятор; 2а — регулятор (например, изодромный); 3 — пе-

реключающее реле; 4 — регулирующий клапан; 5 — трехмембранный элемент; 6 — пере-

ключатель; 7 — трехходовой клапан; 8, 9 — нижнее и верхнее седло клапана; 10 — та-

рельчатый золотник, (затвор); 11—14 — пневматические линии; КО — клапан обратный;

ВИ — вентиль игольчатый; V — емкость.

мембранного исполнительного механизма сбрасывается в атмо-

сферу, а клапан 4 полностью закрывается или открывается в за-

висимости от его типа (НЗ или НО). При достижении нормаль-

ного давления в объекте давление воздуха в камере В реле 3

становится равным нулю, и схема принимает первоначальное

положение.

После срабатывания устройств защиты часто недопустимо ав-

томатическое восстановление нормального функционирования

объекта при исчезновении признака опасности. Поэтому на ли-

нии между позиционным регулятором 1а и реле 3 устанавливают-

.125

обратный клапан КО и патрубок с игольчатым вентилем ВИ

(рис. 3.25,6). Для восстановления нормального режима работы

схемы после срабатывания устройств защиты необходимо от-

крыть вентиль ВИ для сброса воздуха и вновь закрыть его.

Чтобы исключить срабатывание схемы защиты при кратко-

временных (случайных) срабатываниях позиционного регулято-

ра, необходимо использовать реле времени: сигнал от позицион-

ного регулятора подается на реле времени, которое лишь спустя

определенное время посылает сигнал к переключающему реле

(рис. 3.25, в). При появлении на выходе позиционного регуля-

тора 1а единичного сигнала давление в камере В трехмембран-

ного элемента 5 нарастает медленно (из-за наличия игольчато-

го вентиля ВИ и емкости V). Через некоторое время элемент 5

срабатывает, и единичный сигнал от него поступает к реле 3

(защита сработала).

Чтобы обеспечить возможность отключения схемы защиты и

ее проверки, в схему вводится ручной переключатель 6

(рис. 3.25,г). Переключатель имеет три положения: «Аварийное

автоматическое срабатывание», «Защита отключена», «Ручное

срабатывание». В первом положении выходной сигнал позицион-

ного регулятора 1а через переключатель 6 поступает к переклю-

чающему реле 3. Во втором положении камера В элемента 3

(см. рис. 3.25, а) сообщается с атмосферой. В третьем положе-

нии воздух давлением Р

пит

(единичный сигнал) от переключа-

теля подается в верхнюю камеру элемента 3.

Вместо переключающего реле 3 можно использовать трех-

мембранный элемент (см. рис. 3.25, д) или трехходовой клапан

(см. рис. 3.25, е, ж). При подаче единичного сигнала от пози-

ционного регулятора 1а (см. рис. 3.25, д) мембранная сборка

трехмембранного элемента 5 смещается вверх, верхнее сопло

закрывается, а нижнее сопло открывается. Связь мембранного

исполнительного механизма регулирующего клапана 4 с регу-

лятором 2а прекращается, исполнительный механизм сообщает-

ся с атмосферой, и клапан 4 срабатывает. В случае исполь-

зования трехходового клапана 7 при подаче единичного сигнала

на его исполнительный механизм нижнее седло 8 закрывается,

а верхнее — открывается, благодаря чему регулирующий кла-

пан 4 (тип НЗ) перекрывает магистраль.

Если при аварийном состоянии объекта недопустима утечка

вещества, происходящая, как правило, при закрытом регулирую-

щем органе, необходимо на магистрали рядом с регулирующим

органом устанавливать отсечный клапан (монтируется без шун-

та). Так поступают и при отсутствии на магистрали регулирую-

щего органа.

Если подача вещества осуществляется индивидуальным насо-

сом (или компрессором), то для ее прекращения достаточно от-

ключить привод насоса (компрессора) с помощью электрокон-

тактного прибора, воздействующего на магнитный пускатель

электродвигателя насоса (компрессора).

.126

Воздух

регуляторам

объекта Воздух к

регуляторам

0т

объекта

или

отсечным

клапанам

объекта

Магистраль приборного

воздуха

Магистраль приборного

воздуха

От объекта

•Воздух

к регуляторам ила

отсечным клапанам объекта

А А А Д

—>

Магистраль приборного

воздуха

Рис. 3.26. Схемы защиты сложного объекта:

а — с помощью трехходового клапана; б — с использованием обратных клапанов для

развязки позиционных регуляторов; в — с использованием семимембранного элемента

для развязки позиционных регуляторов; 1а—За — передающие преобразователи; 16—36 —

позиционные регуляторы; 1в — трехходовой клапан; 1—3 — запорные вентили; 4—6— об-

ратные клапаны; 7 — игольчатый вентиль; 8 — семимембранный элемент.

При необходимости воздействовать одновременно на не-

сколько магистралей (в случае опасного отклонения одного па-

раметра) применяют следующую схему (рис. 3.26, а). Например,

при повышении давления в объекте позиционный регулятор 16

посылает единичный сигнал на исполнительный механизм трех-

ходового клапана 1в, который прекращает доступ сжатого воз-

духа в гребенку и одновременно сбрасывает остаток воздуха из

гребенки в атмосферу. При этом клапаны регуляторов и отсеч-

ные клапаны полностью закрываются или открываются в зави-

симости от их типа (НЗ или НО). При работе схемы защиты

вентиль 3 должен быть закрыт, а вентили 1 и 2 открыты.

Если необходимо осуществить защиту объекта по трем пара-

метрам, то схему выполняют, как показано на рис. 3.26,6. Об-

ратные клапаны 4, 5, 6 предотвращают выход воздуха в атмо-

сферу через несработавшие позиционные регуляторы. Игольча-

тым вентилем 7 возвращают схему защиты в исходное состоя-

ние. При частично открытом игольчатом вентиле схема защиты

.127

Магистраль приборного Воздуха

Рис. 3.27. Схема защиты объекта с

использованием электромагнитного

трехходового клапана:

16—36 — позиционные регуляторы; 1в—3в —

пневмоэлектропреобразователи (например,

типа СМ-1); 1г — магнитный пускатель;

1д — трехходовой электромагнитный кла-

пан; 1—3 — запорные вентили.

Рис. 3.28. Принципиальная электри-

ческая схема управления электро-

магнитным клапаном.

От измерительных

пре образ ователей

Воздух к регуляторам или

отсечным клапанам объекта

А АД

j Основное питание

РезерВное питание

основное питание

Абарийное

питание

самостоятельно возвращается в исходное состояние после вос-

становления нормального значения параметра.

Для развязки позиционных регуляторов (исключения влия-

ния их друг на друга) вместо обратных клапанов можно исполь-

зовать семимембранный элемент (рис. 3.26, в). Имеющийся в

схеме один обратный клапан 4 с игольчатым вентилем 7 служит

для возвращения схемы защиты в исходное состояние. Для ус-

корения подачи сигнала от семимембранного элемента 8 к ис-

полнительному механизму на выходе элемента 8 необходимо

установить усилитель мощности.

Отключить линию питания регуляторов и отсечных клапанов

можно также с помощью электромагнитного трехходового кла-

пана; при этом уменьшается продолжительность срабатывания

устройства защиты (рис. 3.27). Пневматические сигналы от по-

зиционных регуляторов 16—36 поступают на пневмоэлектропре-

образователи 1в—Зе, контакты которых управляют магнитным

пускателем 1г электромагнитного клапана 1д.

Принципиальная электрическая схема управления электро-

магнитным клапаном приведена на рис. 3.28. Питание схемы

осуществляется постоянным током напряжением 24 В. Основное

питание производится от понижающего трансформатора TV че-

рез выпрямитель VD. При падении напряжения основного пита-

ния автоматически включается аварийное питание от аккумуля-

.128