1. Введение

Последнее время характеризуется резким расширением работ по созданию систем автоматического контроля и управления объектами самых разнообразных производственных процессов. Следствие этого – создание новых принципов управления и бурное развитие технических средств, применяемых при построении систем автоматического контроля и управления.

Наряду с электрическими средствами автоматизации в настоящее время все более широкое применение находят пневматические устройства, приборы и системы. В таких отраслях промышленности, как нефтехимическая, химическая, нефтеперерабатывающая, газовая, пищевая и др. пневматическая аппаратура является основным средством автоматизации. Это связано с ее высокой надежностью, простотой обслуживания, пожаровзрывобезопастностью и невысокой стоимостью. Ограничение в применении средств автоматики – их сравнительно невысокое быстродействие, обусловленное необходимостью заполнения сжатым воздухом пневматических линий связи при передачи информации. Но быстродействие средств автоматики – не всегда решающий фактор при автоматизации технологических процессов.

Сравнительно недавно в пневматике был предложен элементный принцип построения приборов и разработаны новые аэродинамические методы усиления пневматических сигналов (струйная техника, или пневмоника), что вывело пневмоавтоматику на ранее недоступный уровень по диапазону рабочих частот, легкости компоновки разнообразных сложных схем и позволило перейти от создания отдельных пневматических устройств и приборов к конструированию пневматических вычислительных и управляющих машин

2. Элементная база

2.1 Пневматические сопротивления

Пневматические сопротивления предназначены для создания сопротивления течению воздуха (дросселирование потока газа). В схемах пневмоавтоматики они имеют такое же назначение, что и электрические сопротивления в электрических схемах. Подобно то­му, как величина электрического сопротивления зависит от длины про­вода и его сечения, так и величина пневматического сопротивления за­висит от длины канала (трубки) и его проходного сечения.

Пневматические сопротивления принято классифицировать по характеру течения газа; виду расходной характеристики и функцио­нальному назначению.

По характеру течения газа пневмосопротивления подразделяют на турбулентные, ламинарные и смешанного типа.

Турбулентные пневмосопротивления представляют собой канал цилиндрической формы с малым отношением длины к диаметру. В та­ких сопротивлениях эффект дросселирования вызывается местными со­противлениями на входе и потерями энергии потока на выходе. При этом на величину потери давления не сказывается действие сил трения при течении газа через пневмосопротивление. Процесс течения газа в этих сопротивлениях считают адиабатическим. Турбулентные пневмосопро­тивления могут работать в докритическом и надкритическом режимах течения газа.

Ламинарные пневмосопротивления обычно выполняют в виде ка­пилляров, т. е. каналов цилиндрической формы с большим отношением длины к диаметру. При этом в канале обеспечивается ламинарное те­чение воздуха (местными сопротивлениями на входе газа в дроссель и потерями давления газа при выходе из него из-за их малости пренебрегают). Потери давления в основном обусловливаются наличием трения в канале.

Ламинарными пневмосопротивлениями обычно работают при до-критических течениях.

К. пневмосопротивлениям смешанного типа относят дроссели, рабо­тающие при любых других (кроме турбулентного и ламинарного) со­четаниях течений воздуха. Падение давления на пневмосопротивлениях этого типа определяется как местными потерями, так и трением в канале.

Разделение пневмосопротивлений по характеру течения через них газа в определенной степени условно. Так, для капилляра при числе Рейнольдса, большем чем 2300, поток газа турбулизуется и капилляр можно рассматривать как пневмосопротивление смешанного типа.

Одна из основных характеристик пневматических сопротивлений — зависимость между массовым расходом воздуха через сопротивление и давлениями до и после него. Эту характеристику называют расходной. По виду расходной характеристики пневматические сопротивления разделяют на линейные и нелинейные. Если расход газа через пневмо­сопротивление линейно зависит от перепада давления на нем, то такое сопротивление называют линейным, а при отсутствии такой зависи­мости — нелинейным.

Переменные пневмосопротивления – сопротивления, величина которых может изменяться в определенных пределах. Эти сопротивления аналогичны электрическим переменным сопротивлениям типа реостата. Переменные сопротивления бывают турбулентными, ламинарными и смешанного типа.

Управляемые пневмосопротивления – сопротивления, величина которых может изменяться под действием какого-либо параметра (чаще перемещения) и зависит от величины этого параметра, т.е. величина этих сопротивлений может изменяться в процессе работы пневматического устройства автоматически.