1.4.1. Вибір елементів систем автоматизації

Всі апарати, що використовуються в схемах автоматизованого і автоматичного керування електроустановками поділяють на: захисні, командні, проміжні, виконавчі, сигнальні. Вибирають апарати за призначенням, напругою, величиною струму, кліматичним виконанням, степенью захисту від оточуючого середовища та іншими показниками. При виборі елементів потрібно враховувати режими роботи робочих машин та механізмів, вимоги до техніки безпеки, протипожежні правила.

Командні апарати розраховані для створення первинних імпульсів (команд) на вмикання, вимикання та зміну режиму роботи електроустановки. До них належать шляхові та кінцеві вимикачі, поплавкові, манометричні, температурні та інші реле, контактні термометри тощо.

Шляхові та кінцеві вимикачі призначені для замикання і розмикання кіл керування за допомогою упорів (кулачків) в автоматизованих установках, де потрібна подача командних імпульсів при певному положенні механізму. Вони можуть мати контакти миттєвої та немиттєвої дії. Шляхові та кінцеві вимикачі з контактами немиттєвої дії можна застосовувати в тих випадках, коли машина рухається зі швидкістю 0,4 м/хв, при швидкостях менших за 0,4 м/хв потрібно застосовувати кінцеві і шляхові вимикачі з миттєвим розмиканням контактів.

Командні апарати вибирають за напругою, струмом, кількістю і видом контактів, виконанням захисту від навколишнього середовища.

Проміжні апарати здійснюють передачу та підсилення первинних імпульсів, а також забезпечують певну послідовність виконання технологічних операцій. До проміжних апаратів можна віднести реле напруги різних типів, реле часу тощо. Промисловість випускає проміжні реле різних серій РП, ПЕ, МКУ та ін. Вони різняться напругою котушки, кількістю і видом (замикаючий, розмикаючий) контактів та розривною потужністю контактів або струмом, які можуть комутувати контакти. Із всіх можливих типів реле потрібно вибирати те, яке споживає найменшу потужність.

Реле часу створює витримку часу між моментом подачі командного імпульсу на замикання або розмикання кола керування та моментом здійснення цих операцій. Деякі реле часу (програмні реле) мають багатоконтактну систему і керують рядом процесів у наперед заданій послідовності. За принципом дії сповільнюючого органу реле часу поділяють на механічні (маятникові), електромеханічні, моторні, електромагнітні, електропневматичні, електронні та ін. Реле часу вибирають за витримкою часу (витримка часу визначається ходом технологічного процесу), за напругою живлення, розривною потужністю контактів, кількістю програм тощо.

Первинні перетворювачі (датчики тиску, вологості, температури, рівня) вибирають залежно від параметрів контрольованої величини, при цьому необхідно враховувати похибку, межі вимірюваної величини. Датчик вибирають так, щоб величина, яку він вимірює знаходилась в межах 1/3 - 2/3 діапазону його шкали.

Струм, який може комутувати датчик повинен бути більшим робочого струму І_н.д. ≥І _р

Виконавчі апарати призначені для виконання відповідних робочих функцій системи неавтоматизованого, автоматизованого та автоматичного керування. До виконавчих апаратів автоматизованого і автоматичного керування відносяться електромагнітні пускачі, контактори, різноманітні реле тиску, температури, швидкості, електромагнітні клапани, виконавчі механізми з електродвигуним приводом, який може бути однообертовим і багатообертовим. До однообертових відносяться механізми типу МЕОБ, МЕСК, ДР-М, ДР-ІМ, ІМ-2/120, ІМТМ-4/25, до багатообертових механізми типу МЕМ, двигуни постійного струму типу МІ, СЛ, ДПМ. Особливістю однообертових виконавчих механізмів є те, що їх вихідний вал обертається з постійною швидкістю на кут не більший ніж 360°. Необхідний кут повороту встановлюється за допомогою кінцевих вимикачів. Виконавчі механізми з електродвигуним приводом вибирають залежно від значень моменту необхідного для приводу заслінок.

Момент обертання заслінки визначають за формулою

М2 = К/(Мр+Мт)

де К = (2...3) – коефіцієнт, що враховує затяжку сальників і забрудненість трубопроводу.

М_Р – реактивний момент, обумовлений намаганням потоку речовини закрити заслінку.

М_т – момент тертя в опорах.

Реактивний момент визначають за формулою

М_т = 0,07Р_р.о. хД_У³

де Р_р.о.– перепад тиску на заслінці (рекомендується приймати рівним надлишковому тиску перед заслінкою)

Д_У – діаметр заслінки.

Момент тертя в опорах

М_т = 0,785 Д_У х Р_н х Г_ш х Х

де Р_н – надлишковий тиск перед заслінкою

Г_ш – радіус шийки валу заслінки

X – коефіцієнт тертя в опорах (Х= 0,15).

Момент обертання на валу виконавчого механізму повинен бути не меншим моменту необхідного для приводу заслінки:

М_Д ≥ М₃.

Сигнальні апарати призначені для інформації про хід технологічного процесу і стан керованого об'єкта, а також для передавання командних сигналів обслуговуючому персоналу. Для цього застосовуються електричні звукові і світлові сигнальні апарати.

До звукових сигнальних апаратів належать дзвінки, сирени, ревуни.

Деякі типи сигнальних звукових апаратів наведено в таблиці 1.15.

Таблиця 1.15

Технічна характеристика звукових сигнальних апаратів

До світлових апаратів сигналізації належать сигнальні лампи. Промисловість випускає арматуру для сигнальних ламп різних типів АЕР – з лампами розжарювання потужністю 10 Вт і АСЛ – з люмінесцентними лампами. В арматуру вмонтовано баластні опори.

Сукупність сигнальних, релейних і комутаційних апаратів утворює систему сигналізації. Залежно від призначення системи сигналізації вони бувають: інформаційні, попереджувальні, аварійні.

Сигналізація положення інформує обслуговуючий персонал про стан і положення електричних апаратів, машин і кіл, наприклад, електродвигун ввімкнено, справний чи несправний тощо.

Сигнальні апарати вибирають за напругою, кольором лінз. Для сигналізації положення застосовують, білі, жовті, зелені лінзи. Для аварійної сигналізації – червоні.