6.4 Пневматичні регулятори
Як джерело енергії і носія сигналів в пневматичних регуляторах використовується стисле повітря. Інформація про поточне значення регульованого параметра, сигнал завдання, командний сигнал до виконавчого механізму — всі ці величини представлені, в сучасних пневматичних регуляторах у вигляді стислого повітря під тиском 0,02— —0,1 МПа.
Звичайно пневматичний регулятор складається з вимірювального механізму, задаючого пристрою, регулюючого і виконавчого механізмів.
Пневматичні вимірювальні пристрої призначені для безперервного перетворення поточного значення регульованого параметра в пневматичний сигнал.
У даний час широко застосовується велике число пневматичних вимірювальних пристроїв різного типу. В схемно-конструктивному відношенні їх можна підрозділити на дві групи: вимірювальні пристрої приладового типу, що є різноманітними вимірювальними приладами з вбудованими в них пневмоперетворювачами, і спеціальні датчики-перетворювачі, діючі як первинні прилади пневматичних систем автоматичного контролю і регулювання. Як приклад вимірювальних пристроїв першої групи можна назвати автоматичний електронний міст для вимірювання температури за допомогою термометра опору, якщо в міст вбудований пневмоперетворювач. До вимірювальних пристроїв другої групи відносяться дифманометри типу ДМПК, вихідний сигнал яких є стислим повітрям під тиском 0,02—0,1 МПа.
Як задаюі пристроі в пневматичних регуляторах звичайно застосовуються редуктори, стабілізатори тиску «після себе».
За допомогою настроювальної пружини редуктора можна встановити на виході задаючого пристрою певний тиск в межах стандартного діапазону 0,02—0,1 МПа.
Регулюючий механізм формує один із стандартних законів регулювання і складається з елементу порівняння і формуючого пристрою. Елемент порівняння в пневматичних регуляторах виконується у вигляді складок мембран, а формуючий пристрій — у вигляді вузла «сопло-заслінка» і підсилювача, охопленого зворотними зв'язками.
Пневматичний виконавчий механізм служить для перетворення командного пневматичного сигналу, одержуваного на виході регулюючого механізму, в переміщення регулюючого органу. Як лінія зв'язку для передачі інформації в пневматичних регуляторах використовуються металеві або пластмасові трубопроводи. По них сигнал у вигляді надлишкового тиску стислого повітря, що змінюється в стандартних межах 0,02—0,1 МПа, передається від вимірювального пристрою і задаючого пристрою до регулюючого механізму і від нього — до виконавчого механізму. Подібні лінії зв'язку (пневмоприводи) характеризуються обмеженою швидкістю передачі сигналів, проте для досить інерційних технологічних процесів нафтової і газової промисловості ця швидкість цілком достатня. Довжина пневматичних ліній зв'язку обмежена: звичайно вона не перевищує 300 м.
Для пневматичних регуляторів необхідно мати особливе джерело живлення — систему подачі стислого повітря, осушеного і обчищеного від пилу і масла, з добре стабілізованим тиском рпит=0,14 МПа±10%. В більшості випадків для цієї мети доводиться створювати спеціальну систему повітропостачання, до якості і надійності роботи якій пред'являються достатньо жорсткі вимоги.
Важливою особливістю пневматичних регуляторів є високий рівень їх експлуатаційної надійності. Вони можуть безвідмовно працювати у важких експлуатаційних умовах протягом довгого часу. В їх склад не входять елементи з істотно обмеженим терміном служби. Для експлуатації пневматичних регуляторів не вимагається високої кваліфікації обслуговуючого персоналу.
Основа пневматичної гілки ГСП — уніфікована система елементів промислової пневмоавтоматики (УСЕППА), на базі якої будуються сучасні пневматичні регулятори.
Система УСЕППА є набором окремих конструктивних одиниць-елементів, кожний з яких може виконувати лише найпростішу функцію перетворення сигналів в загальній схемі всього пристрою. В їх числі постійні і регульовані пневмоопори, пневмоємності, пневмореле, пневмопідсилювачі і інші аналоги електромеханічних і електронних пристроїв.
Московським заводом «Тизприбор» випускається група засобів пневмоавтоматики, побудованих на елементах УСЕППА, яка одержала найменування системи «Старт». До складу системи входять декілька модифікацій пневматичних регуляторів, що реалізовують різні закони регулювання, вторинні прилади, а також прилади, реалізовуючі найпростіші обчислювальні функції.
Принцип дії блоків системи «Старт» заснований на компенсації зусиль при малих переміщеннях рухомих елементів (мембран). Конструктивне виконання регуляторів системи «Старт» значною мірою визначається прийнятим для них елементним принципом побудови.
Подібно тому, як електричні елементи встановлюються на спеціальну плати (шасі), оснащену необхідними монтажно-сполучними деталями (шинами, контактами, панелями, клемами і т. д.), пневмоелементи УСЕППА також вмонтовуються на плати, комунікаційні канали-пнеммопривода, що містять, і монтажні деталі. Плати (шасі) приладів виготовляється склеюванням трьох пластин з органічного скла. На обох сторонах однієї з них, середньої, штампуванням або фрезеруванням нанесені поглиблення, «малюнок» яких відповідає потрібній схемі з'єднання елементів УСЕППА і прийнятому їх розташуванню. Склеювання цієї середньої пластини з двома іншими і необхідні крізні отвори в них забезпечують весь набір герметичних комунікацій між елементами.
Таблиця 6.1 – Умовні позначення елементів УСЕППА
Позначення |
Назва |
Позначення |
Назва |
|
Вхідний сигнал
Вихідний сигнал
Лінія живлення
З’єднання з атмосферою
Вузол „сопло заслонка” |
|
Постійний опір
Змінний опір
Пневмоємність
Камера, тиску в якій р = 0,3 Рпит=(0,04Мпа)
Камера, тиску в якій р = 0,8 рпит=(0,1 Мпа)
|
Елементи УСЕППА з'єднуються з каналами в комутаційній платі за допомогою спеціальних «ніжок», створюючих монтажний цоколь елементу і в той же час здійснюючих підвід до нього і від нього.
При зображенні елементів УСЕППА на схемах прийняті умовні позначення, які зведені в табл. 6.1