8.3 Опис установки і методика проведення роботи

Схему для дослідження пневматичного регулюючого клапана показано на рис.4. Регулюючий клапан 1 досліджується без позиціонера зі зміною навантаження на штоці.

Командний тиск Р_к встановлюється за показами манометра 3 за допомогою редуктора 2. Зовнішнє зусилля створюється вантажами 4. Для вимірювання переміщення h штока клапана використовується шкала клапана. Ходова характеристика клапана знімається при прямому і зворотному ході. Для кожного значення Р_к знаходять різницю між дійсними значеннями прямого і зворотного ходів штока. Варіацію визначають як відношення найбільшої різниці між дійсним значенням прямого і зворотного ходів штока і при одному і тому ж значенні командного сигнали Р_К до умовного ходу h_У, виражене у відсотках.

Визначаються також поріг чутливості при 20, 50, 80% значеннях діапазону зміни Р_к, як під час його збільшення, так і під час зменшення. При кожному дослідженні тиск Р_к плавно збільшують / зменшують / до встановленого значення, після чого зміну його припиняють. Записують значення ходу hв цьому положенні. Потім тиск Р_к збільшують до моменту помітного руху штока клапана. Визначають різницю між отриманими значеннями Р_к . Поріг чутливості визначають як відношення зміни Р_к, що викликає помітний рух вихідного елемента до діапазону вхідного сигналу, у відсотках.

При дослідженні пневматичного клапана без позиціонера рух штока клапана повинен починатися при тиску 20 кПа.

Результати експерименту занести до таблиці.

Рис.4. Схема установки для дослідження пневматичного регулюючого клапана:

1. Регулюючий клапан; 2 - редуктор; 3- взірцевий манометр; 4 - вантаж.

8.3 Контрольні питання

1. Призначення і переваги пневматичних виконавчих механізмів

2. Класифікація пневматичних виконавчих механізмів по виду чутливого елемента.

3. Класифікація мембранних виконавчих механізмів.

Результати дослідження пневматичного

регулюючого клапану типу ___________________

h_Y = _________ мм

Командний тиск PK, кПа		20	40	60	80	100
Положення штока, мм	прямий хід
	зворотній хід
Розходження, мм
Варіація, мм
Приріст командного сигналу, кПа	прямий хід
	зворотній хід
Поріг чутливості,%

Лабораторна робота 9

Тема: Дослідження пневматичного виконавчого

механізму без позиціонера

9.1 Мета роботи. Ознайомитись з конструкцією та принципом дії пневматичних виконавчих механізмів і позиціонерів; експериментально визначити статичні характеристики виконавчого механізму з позиціонером без навантаження і з навантаженням.

9.2 Теоретичні відомості. Для розширення можливостей і покращення технічних характеристик пневматичних виконавчих пристроїв /ПВП/ застосовують наступні додаткові блоки: підсилювачі (або позиціонери), ручні дублери, давачі положення, фіксатори положення, сигналізатори крайніх положень.

Підсилювачі вносять найбільш суттєвий вплив на роботу ПВП, змінюючи його структуру як динамічної ланки системи регулювання і змінюючи, тим самим, його статичні і динамічні характеристики. Функції підсилювачів різноманітні. Вони використовуються і безпосередньо як підсилювачі потужності малопотужних виконавчих механізмів (ВМ), і для підсилення слабких вхідних сигналів. При охопленні підсилювача зворотнім зв’язком по якій-небудь вихідній величині він виконує функцію регулятора цієї величини і називається позиціонером.

Позиціонери – найбільш розповсюджений тип підсилювача для пневматичних і гідравлічних ВП. Ліквідуючи розузгодження ходу ВМ і поліпшуючи його динамічні характеристики позиціонери в багатьох випадках є абсолютно необхідним елементом структурної схеми ВП, забезпечуючи його працездатність як елемента системи регулювання.

В робочих умовах вплив потоку на рухому систему з нерозвантаженим затвором викликає розузгодження ходу, пропорційне зусиллю нерозвантаження. Розузгодження ліквідується приєднанням до ВМ позиціонера. Структурно позиціонер представляє собою підсилювач зі зворотнім зв’язком по положенню рухомого елемента ВП (штока).

Розрізняють позиціонери двох видів: за схемами компенсації переміщень / рис.2, а / і компенсації сил / рис.2, б /. В обох виконаннях позиціонера ВМ охоплюється від’ємним зворотнім зв’язком за положенням штока, що усуває вплив на статичну характеристику сил тертя в сальнику, ваги рухомої системи і інших сил.

Позиціонер складається з чутливого елемента – сильфона ( може бути мембрана ) 6, керуючого (золотникового) пристрою 5, важільного механізму 4, що зв’язаний із чутливим елементом, керуючим пристроєм і штоком, а також елемента зворотного зв’язку.

До чутливого елемента підводиться командний сигнал Р_к від регулятора. Керуючий пристрій живиться стисненим повітрям від компресора /0,14…0,25 МПА/; його золотник 5 з’єднує порожнину МВМ над мембраною 1 з атмосферою /при ході золотника вниз/ або з лінією живлення / при ході/. вверх. Переміщення золотника в той чи інший бік визначається напрямком зміни Р_к. Якщо Р_к=const, золотник 5 перебуває в нейтральному положенні. При зміні Р_к важіль 4 повертається на відстань l₃ /рис.2,а/ або на ньому створюється зусилля / момент / М_І / рис.2,б /, при цьому відповідно переміщується золотник 5 керуючого пристрою, а значить, змінюється тиск у робочій порожнині МВМ. У результаті переміщується шток МВМ. Одночасно починає працювати зворотній зв’язок; у позиціонері /рис.2,а/ переміщення штока 3 зумовлює переміщення l₂ важільного пристрою, компенсуючи l₃; у позиціонері /рис.2,б/ переміщення штока 3 розвиває на важелі 4 зусилля / момент М₂ /, що компенсує момент М_І від тиску Р_к.

Позиціонери першого типу використовують у схемах з великим переміщенням штока / 40…100 мм /, другого – у схемах з малим переміщенням.

Для ПВП застосовують також електропневматичні позиціонери, які працюють із вхідним струмовим сигналом 0…5 мА. Вони мають ряд переваг – більшу швидкість спрацювання, здатність працювати на комунікаційних лініях значної довжини. При достатньо великій різноманітності конструкцій комбінованих позиціонерів знаходить застосування і схема зв’язку звичайного пневматичного позиціонера з електричним регулятором через типовий електропневматичний перетворювач. Таке поєднання також можна назвати комбінованим позиціонером.

Для підвищення точності поршневих виконавчих механізмів їх також доповнюють позиціонерами / рис.3 /. Такі механізми називають слідкуючими. Вони складаються з чутливого елемента 1, який має велику 2 і малу 3 мембрани, золотника 4, поршневого виконавчого механізму 5 і пружини від’ємного зворотного зв’язку 6.

Рис.1 (а). Схема мембранних виконавчих механізмів з позиціонерами за способом компенсації переміщень

Рис.1 (б). Схема мембранних виконавчих механізмів з позиціонерами за способом компенсації сил /моментів/.

При збільшенні тиску Р_к золотник зміщується вліво, і тиск живлення надходить у ліву порожнину циліндра 5, поршень переміщується вправо, збільшуючи натяг пружини 6 до встановлення нового стану рівноваги. Зона нечутливості становить 0,5%, повний час переміщення - 4 с / за відсутності навантаження /.