Пневматические устройства системы СТАРТ
Положение сопел вдоль оси элемента регулируется, что обеспечивает высокую точность настройки элемента сравнения. Наибольшая разность между давлениями в момент срабатывания элемента 500 Па (50 мм вод. ст.).
Габаритные размеры элемента сравнения П2ЭС.1 равны 40x40x74 мм.
Рис. 22. Принципиальная схема элемента П2ЭС.1 Элемент сравнения П2ЭС.З
Элемент сравнения П2ЭС.З предназначен для сравнения двух или четырех непрерывных пневматических сигналов и получения выходных дискретных сигналов 0 или 1 при неравенстве нулю алгебраической суммы сравниваемых давлений, а также для алгебраического суммирования трех пнев-матических сигналов: двух со знаком + и одного элемента П2ЭС.З со знаком -. Элемент состоит из двух основных частей: мембранного блока (реагирующего органа) и двух пар сопло-заслонка. Мембранный блок состоит из пяти мембран, связанных между собой жестким центром, по торцам которого имеются полированные заслонки. Положение сопел вдоль оси регулируется, что обеспечивает высокую точность настройки элемента сравнения. Сравниваемые давления подаются на штуцер 11, штуцер 4 соединяется с атмосферой, выходное давление снимается со штуцера 14, соединенного со штуцером 1. При П2ЭС.З в качестве элемента сравнения открыт либо верхний, либо нижний пневматический контакт.
При работе П2ЭС.З в качестве сумматора на штуцер 2 или 3 подается входное давление, которое в данном случае равно алгебраической сумме сравниваемых давлений. Наибольшая погрешность П2ЭС.З не превышает 150-г200 Па (100-г200 мм вод. ст.). Габаритные размеры элемента сравнения
Рис. 23. Принципиальная схема элемента Г12ЭС.З
Переключающие элементы
Реле универсальные трехмембранные П1Р.1 (рис. 24, а) иПІР.З (рис. 24, б).
Реле универсальные трехмембранные П1Р.1 и П1Р.З предназначены для выполнения элементарных логических и счетных операций с дискретными сигналами в любых пневматических системах автоматического управления.
Реле имеют две основные части: мембранный блок, состоящий из резинотканевых мембран, соединенных между собой жестким центром, и два пневмоконтакта соплозаслонка. Командные давления подаются на штуцера 12 и 2. Одно из командных давлений поддерживается постоянным (давление подпора), другое может принимать два дискретных значения: 0 или 1, соответствующие 0 или 140 кПа (1,4 кгс/см2).. Появляющееся при этом суммарное усилие, действуя по оси
жесткого центра, вызывает перемещение его в ту сторону, куда направлено результирующее усилие.
Рис. 24. Принципиальная схема: а реле П1Р.1; б реле П1Р.З
Мембранный блок реле П1Р.З при отсутствии обоих командных сигналов находится в неопределенном положении с помощью цилиндрической пружины. Величина давления подпора выбирается в зависимости от условий работы: если под действием давления подпора питающее сопло должно быть закрыто, то подпор устанавливается равным приблизительно 0,7 давления питания, в противном случае достаточно 0,3 давления питания.
Разность между командными давлениями при размыкании и замыкании пневмоконтактов равна (0,33 ч-0,14)Рпнт. Габаритные размеры реле П1Р.1 равны 30x30x35 мм, реле П1Р.З - 30x30x41 мм.
Реле, выключающее П-1108 (рис. 25), предназначено для включения и выключения пневматических устройств в схемах регулирования.
Реле состоит из трех камер, разделенных мембранами, которые являются заслонками сопл С1 и С2.
Мембраны жестко соединены между собой стрежнем посредством жестких центров. Командное давление Рк подается на штуцер 2 в камеру А. Входное давление подается через штуцера 1 и 4 и сопла С1 и С2 в камеру Б. Выходное давление Рвых снимается со штуцера 3. Камера В постоянно сообщается с атмосферой. При отсутствии командного сигнала Рк сопло С2 открыто, а сопло С1 закрыто под действием пружины.
При подаче командного сигнала мембранный блок перемещается, открывая сопло С1 и закрывая сопло С2. Таким образом штуцер 3 сообщается либо с соплом С2, либо с соплом С1.
Рис. 25. Принципиальная схема реле П-1108 Клапаны
Клапан одноконтактный ПЗК. 1
Клапан ПЗК. 1 предназначен для коммутации непрерывных и дискретных пневматических сигналов в системах автоматического управления.
Клапан состоит из трех камер, разделенных двумя плоскими мембранами, жесткий центр которых служит заслонкой выпускного сопла.
Рис. 26. Принципиальная схема клапана ПЗК.1
Давление подпора, равное 0,5 давления питания, подается на штуцер 11 (нормально закрытый клапан) или 1 (нормально открытый клапан), входное давление на штуцера 2 и 12. Командное давление, подаваемое на штуцера 11 и 1, может принимать два дискретных значения: 0 или 1. В зависимости от величины командного сигнала мембранный блок занимает два положения, при которых пневмоконтакт открыт или закрыт.
Габаритные размеры клапана ПЗК.1 равны 30x30x30 мм.
Клапан ПЗК.5
Клапан ПЗК.5 предназначен для выполнения логической операции ИЛИ. Эта операция заключается в том, что на выходе клапана должен появиться единичный сигнал, если подан сигнал хотя бы на один из входов клапанов. Клапан может также пропускать на выход больший из двух подаваемых на входы непрерывных сигналов. Клапан состоит из двух секций, между которыми расположена свободно лежащая, не зажатая по периферии мембрана.
Мембрана перекрывает одно из сопел (то, в которое подан меньший сигнал), и на выход проходит сигнал 1. Входные давления подаются через штуцера 11 и 12 в одно или другое сопло, если оба давления равны, то мембрана находится в неопределенном положении, и на выход проходит любое из двух давлений или оба сразу. Габаритные размеры клапана ПЗК.5 равны 20x20x16 мм.
Рис. 27. Принципиальная схема клапана ПЗК.5
3.3. Вспомогательные устройства Пневмокнопка П1КН.З
Пневмокнопка П1КН.З предназначена для кратковременной подачи давления питания в схему; она монтируется на щите, но может быть также закреплена на плате. Давление питания подается через штуцер 11 в камеру, закрытую пневмоконтактом П1КН.З типа сопло-заслонка. При нажатии кнопки стержень открывает пневмоконтакт и пропускает давление питания через штуцер 12. При отпускании кнопки контакт закрывается пружиной, стержень отходит вверх и сжатый воздух из схемы по отверстиям внутри стержня проходит в атмосферу.
Габаритные размеры пневмокнопки П1КН.З равны 24x24x45 мм.
Линия Рис. 28. Принципиальная схема пневмокнопки П1КН.З Пневмотумблер ПІТ.2
Пневмотумблер П1Т.2 предназначен для ручной подачи командных сигналов в схемах пневмоавтоматики. Тумблер монтируется на щите, но может быть также закреплен на плате.
Давление питания подается через штуцер 11 в камеру, закрытую пневмоконтактом типа сопло-заслонка. При повороте рычага тумблера стержень открывает пневмоконтакт и пропускает давление питания в схему через штуцер 12. При обратном
повороте рычага контакт закрывается пружиной, стержень отходит вверх, и сжатый воздух по отверстиям внутри стержня проходит в атмосферу. Габаритные размеры тумблера П1Т.2 равны 24x24x60 мм.
Линия Рис. 29.
Принципиальная схема пневмотумблера П1Т.2 Пневмовентиль ПОВ. 1
Рис. 30. Принципиальная схема вентиля ПОВ.1
Пневмовентиль предназначен для открытия и закрытия вручную пневматической линии связи и является элементом щитового монтажа. Вентиль состоит из двух секций, разделенных мембраной, жесткий центр которой прикрывает сопло при повороте маховика.
При открытом вентиле мембрана отжимается давлением проходящего воздуха. Габаритные размеры пневмовентиля равны 24x42x58 мм.
Пневматическая емкость ПОЕ.50
Пневматическая емкость ПОЕ.50 применяется в схемах для регулировки постоянных времени в дифференцирующих и интегрирующих приставках, инерционных звеньях и т. п. Вместимость ее равна 50 см3, габаритные размеры 41x60 мм.
а
Рис. 31. Принципиальная схема пневматической емкости: а ПОЕ.50, б ПОЕ.25
Фильтр ПОФ.2
Фильтр ПОФ.2 предназначен для местной очистки подаваемого в приборы воздуха. Фильтр состоит из корпуса, в котором находятся несколько сменных войлочных дисков, поджатых винтом.
Воздух подается на штуцер 11 и снимается со штуцера 1. Габаритные размеры фильтра равны 22x24x30 мм.
Рис. 32. Принципиальная схема фильтра ПОФ.2
Пневматические устройства системы СТАРТ
Пневматические устройства системы Старт построены на универсальных элементах промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА) и могут применяться в различных отраслях промышленности. Предназначены для монтажа на панелях и щитах, включают вторичные самопишущие, показывающие приборы и регуляторы.
Для уменьшения времени запаздывания регулирующего воздействия, расстояния от измерительного блока (датчика) до регулятора и от регулятора до исполнительного механизма должны быть минимальными (5-ь 10 м).
Вторичные самопишущие или показывающие приборы со встроенными в них задатчиками могут устанавливаться на расстоянии до 250-ь300 м от регулятора. В случае регулирования технологического параметра, для которых запаздывание в линиях связи не имеет существенного значения по сравнению с весьма большими запаздываниями в самих технологических процессах, регуляторы могут устанавливаться на значительных расстояниях от измерительных приборов и исполнительных механизмов (до 300 м), при этом целесообразно установить регулятор на корпусе прибора контроля, для чего предусмотрен штекерный разъем.
В случае установки регулятора непосредственно на технологическом оборудовании у датчиков или исполнительного механизма для монтажа используют дополнительную деталь, гнездо, с помощью которой к регулятору подводят линии связи.
Крепление регулятора к штекерному разъему и гнезду, а также гнезда к стене приводят болтами Мб. Линии связи и линии питания регулятора, подводимые к гнезду, должны прокладываться медными, латунными, пластиковыми или алюминиевыми трубками (в тропическом климате медными и латунными) с диаметром 8x1 или 6x1 мм. Линии связи должны быть смонтированы весьма тщательно, утечка воздуха не допускается.
Перед включением линии связи необходимо продуть сухим сжатым воздухом для удаления пыли и влаги.
Регуляторы не могут быть установлены в условиях агрессивных сред, воздействующих на резину, оргстекло, полистирол, мембранное полотно и на защищенные хромоникелевыми и кадмиевыми покрытиями конструкционные стали, цветные металлы и их сплавы.
Питание приборов осуществляется сухим, очищенным от пыли и масла воздухом давлением 140 кПа (1,4 ± 0,14 кгс/см2) через фильтр и редуктор от сети сжатого воздуха давлением (до редуктора) от 250 до 1000 кПа (от 2,5 до 10 кгс/см2).
Рабочий диапазон изменения аналоговых сигналов от 20 до 100 кПа (от 0,2 до 1 кгс/см2). Дискретные сигналы 0 и 1 соответствуют давлению от 0 до 10 кПа (0) (от 0 до 0,1 кгс/см2) и от ПО кПа (1,1 кгс/см2) до величины давления питания (1).
Основная погрешность приборов системы Старт 1 %, объемный расход воздуха на оптимизатор АРС-1-ОН равен 15 л/мин, множительно-делительное устройство ПФ-1.18 и регуляторы ПР-3.26 и ПР-3.29 12 л/мин, на приборы ПР-3.24, ПР-3.25, ПР-3.34, ПР-3.35, АРС-2-ОИ, ПФ-1.9 10 л/мин, на приборы ПФ-2.1, ПФ-3.1, ПФ-2.5, ПП-1.5 3 л/мин, на остальные приборы от 5 до 8 л/мин.
Приборы системы Старт входят в государственную систему приборов ГСП.
4.1. Вторичные пневматические приборы
Пневматические вторичные приборы системы Старт широко используют для работы с унифицированными аналоговыми пневматическими сигналами в пределах от 20 до 98 кПа (0,2-М,0 кгс/см2).
Принципиальная схема вторичного пневматического прибора показана на рис. 33.
Действие прибора основано на компенсационном принципе измерения, при котором усилие от входного давления Рех уравновешивается усилием устройства обратной связи. Входное давление Рвх воспринимается сильфоном 2. Давление от источника питания через дроссель 1 попадает в линию сопла 4 и силового элемента 8.
Рис. 33. Принципиальная схема пневматического прибора типа ПВ:
1 дроссель, 2 сильфон, 3 рычаг, 4 сопло, 5 заслонка, 6 спиральная пружина обратной связи, 7 рычаг, 8 силовой элемент, 9,11 ролики, 10 указатель с пером, 12 лавсановая нить
С изменением входного давления Рвх изменяется упругая деформация сильфона 2, сильфон передвигает рычаг 3, тем самым изменяя зазор между сопло 4 и заслонкой 5. При увеличении давления Рвх заслонка 5 прикрывает сопло 4, из которого постоянно выходит воздух в линию питания прибора. При этом возрастает давление в линии сопла и силовом элементе 8. Вследствие этого чашечная мембрана силового элемента выгибается и отводит рычаг 7. При изменении положения рычага 7 меняется положение кинематической связи лавсановой нити 12, перекинутой через ролики 9, 11 и закрепленной к спиральной пружине обратной связи 6. Противоположный конец спирали связан с нижним концом рычага 3. При перемещении рычага 7 вправо (при увеличении давления) нить растягивает пружину 6, наматывается на ролик и перемещает вверх указатель 10 с пером.
При уменьшении входного давления рычаг 7 перемещается влево и указатель 10 перемещается вниз.
В схемах управления и регулирования применяют приборы со станцией управления. Такой прибор предназначен одновременно для показания индикации и регистрации одной величины, показаний второй величины и выработки пневматического сигнала регулирования.
Измерение величин производится в диапазоне 0,2 -т-1,0 кгс/см2.
Прибор имеет три измерительных механизма и три шкалы. Колодка VIII (рис. 34) штуцеров служит для подключения пневмолиний. К пневматическому разъему IX можно подключать регулятор.
При одновременном нажатии кнопок Откл и Р давление в камере А реле через открытый клапан VII стравливается в атмосферу. При этом сопло С1 откроется, и давление воздуха, создаваемое задатчиком IV и усилителем III, поступит на измерительный механизм (шкала Клапан), клемму 1 и штуцер 1, откуда оно может быть использовано для управления (например, регулятором).
При нажатии кнопки А кнопка Р выключится, и сопло С1 реле II закроется давлением в камере А. На шкале прибора Задание можно наблюдать изменение давления воздуха при вращении рукоятки задатчика IV.
При нажатии кнопки Вкл на клемме 3 разъема IX появится давление питания. При нажатии кнопки АП давление воздуха из камеры А реле I стравливается в атмосферу, и через сопло С1 давление из внешних трасс, подключенных к штуцеру 6 колодки VIII, подается на шкалу Задание для измерения и на клемму 5 разъема IX.
Задатчик IV в этом положении отключен полностью от измерительной схемы и внешних линий.
Для регистрации измеряемой величины прибор имеет лентопротяжный механизм, который приводится в действие электродвигателем или пневмомотором.
Рис. 34. Принципиальная схема прибора со станцией управления типа ПВ:
I, II - выключающие реле, III - усилитель, IV - задатчик, ?-?І -клапаны, VIII - колодка штуцеров, IX - пневматический разъем
Скорость передачи сигнала, равная скорости распространения звука в воздухе, и ограничения в расстояниях передачи являются основными причинами, задерживающими внедрение пневмоавтоматики в ряде процессов и производств.
Шкалы прибора могут быть градуированы в зависимости от измеряемого параметра в величины давления, перепады давления, расхода и температуры.
Поверочную схему прибора собирают из поршневого манометра в комплекте с образцовым манометром с пределом измерений 0-т-25 кгс/см2. Выходное давление контролируют образцовым манометром МО-160 с пределом измерений 0-т-1,0 кгс/см2.
Для контроля выходного давления и подачи питания на преобразователь используют пневматический стенд ЛТ-25. При сборке поверочной схемы следует иметь в виду, что выведенные на боковую стенку штуцера питания и выходного сигнала всегда расположены в следующем порядке: слева штуцер выходного сигнала, справа питания.
Расчетное значение давления Рр находят при использовании образцового манометра по формуле
Р - 0 2
г ВЫХ
0,8
Рр
¦Р
ШКС ’
при использовании прибора Петрова по формуле.
hвых 147,6
590,6
Рр =
где Рвых выходное давление на проверяемой точке, кгс/см2; Иных выходное давление на проверяемой точке, мм рт. ст.; Ршк( размах шкалы манометра, кгс/см2.
Для перевода значения выходного давления в давление ртутного столба пользуются табл. 2.
Регулировочные зависимости, т. е. способ настройки нуля и диапазона измерений прибора, проследим на принципиальной схеме манометра МС-П (рис. 35).
Развиваемое измерительным сильфоном 1 усилие через систему рычагов 2 уравновешивается усилием, развиваемым сильфоном обратной связи (СОС).
Соотношение между единицами давления для характерных точек шкал манометров с пневмопередачей
Таблица 2 Характерная точка шкалы, в % диапазона прибора Выходное давление преобразователя 0 20 40 60 80 100 Рвых- хгс/см2 0,2 0,36 0,52 0,68 0,84 1,0 lw, мм рт. ст. 147,6 265,7 238.8 502 620,1 738,2
Рис. 35. Принципиальная схема манометра МС-П:
1 измерительный сильфон, 2 рычаги, 3 подвижная опора, 4 корректор нуля
Усилие обратной связи пропорционально значению выходного давления Рвых. Соотношение между измеряемым Ртм и выходным Рвых давлениями можно изменять перемещением подвижной опоры 3, в результате чего изменится соотношение плеч рычагов измерительной системы.
Вращением корректора 4 изменяют начальное нулевое усилие в системе.
Если прибор необходимо переградуировать на другой предел измерений (например, О-МО кгс/см2) или, если основная погрешность прибора выше допустимой, подвижную опору 3 переставляют соответственно вниз или вверх по системе рычагов 2. Следует иметь в ввиду, что при настройке нуля диапазон измерений не изменяется, а при перемещении опоры 3 ноль сбивается. Поэтому в пределах ОМ кгс/см2 выходное давление прибора настраивают на диапазон изменения выходного давления, равный 0,8 кгс/см2, затем пресс отключают и корректором 4 устанавливают выходное давление, равное 0,2 кгс/см2.
После определения основной погрешности для прибора ПВ-4.1 Э в отличие от ПВ-1 .Э проверяют изоляцию цепи питания привода диаграммы и погрешность работы лентопротяжного механизма.
Дополнительно к документации по проверке герметичности импульсных линий должны быть представлены документы по опрессовке линий между пневмопреобразователем и вторичным прибором.
Перед пуском систему опробуют с помощью малогабаритного пресса. Смонтированные приборы и работоспособность системы пневматической передачи показаний удобно проверять пневмотестером. По техническим данным пневмотестер аналогичен ПНП-2, но имеет меньшие массу и габариты.
Пневмотестер позволяет плавно изменять выходной сигнал, а также получать пять дискретных значений пневмосигнала, на выдачу которых его предварительно настраивают по образцовому манометру. Выбирают дискретное значение сигнала комбинацией включения и выключения тумблеров.
Для работы с приборами пневматической ветви ГСП на выходе тестера устанавливают дискретные значения сигнала в соответствии с табл. 2. Данный прибор не применяют для определения основной погрешности из-за низкой точности манометра на выходе.
Перед включением системы в работу на преобразователь и вторичный прибор подают питание (сжатый воздух). Прибор
ПВ-4.1Э включают на регистрацию. Системы проверяют в следующем порядке: от включенного в работу манометра отсоединяют линию выхода и с помощью прибора ПНП-2 замеряют давление на выходе. Если это же давление регистрирует вторичный прибор, то и линия передачи и вторичный прибор считаются исправными.
Если показания вторичного прибора ниже, а установлено, что он исправен, необходимо найти негерметичность линии.
При измерении с помощью рассматриваемой системы пульсирующих давлений сгладить пульсации возможно установкой демпфера в линии дистанционной передачи.
При наладке пневматических систем контроля необходимо иметь в виду относительно малую скорость передачи сигнала на расстояние. При демпфировании пневмосистем по входу или выходу их действие еще более замедляется.
Поэтому рекомендуется снимать временные характеристики пневмолиний и определять время передачи сигнала. Характеристики снимают с одной или нескольких наиболее протяженных линий, а затем согласовывают с техническим персоналом возможности использования систем.
Для снятия характеристики на вход пневмолиний подают скачкообразный пневматический импульс (рис. 36, а) и одновременно начинают фиксировать изменения показаний вторичного прибора.
На графике (рис. 36, б), по которому затем определяют время прохождения сигнала, видно, что время прохождения сигнала увеличивается при увеличении длины линии и уменьшении проходного отверстия демпфера.
Время прохождения сигнала или запаздывание определяют как разницу между моментом подачи скачкообразного импульса на входе в линию и моментом достижения выходным сигналом величины поданного импульса. Из рисунка видно, что давление на выходе линии 1 (150 м) нарастает почти мгновенно, а время передачи сигнала в линии 3 (300 м, демпфер) значительно больше (t3 1 мин).
Рис. 36. Изменение давления на входе трассы (а) и показаний вторичного прибора (б): 1 длина линии 150 м; 2 то же, 300 м; 3 то же, 300 м с демпфером
Регуляторы системы СТАРТ
Позиционный регулятор ПР-1.5
Регулятор ПР-1.5 предназначен для двухпозиционного регулирования.
Обеспечивает получение дискретных пневматических сигналов 0 и 1 при повышении или понижении поступающего
56
на вход регулятора давления сжатого воздуха, пропорционального величине регулируемого или измеряемого параметра, когда последний отклоняется от заданного значения.
Прибор может быть настроен на получение пневматического сигнала при превышении измеряемым параметром заданного значения (сигнал на максимум) или при уменьшении величины параметра ниже заданного значения (сигнал на минимум).
При настройке на минимум (рис. 37) входной сигнал от измерительного блока поступает в камеру Б элемента сравнения 2, давление задания от задатчика 1 подводится к камере В. Если входной сигнал больше величины давления задания, то сопло С2 закрыто и сигнал на выходе элемента сравнения равен 0. Как только входной сигнал станет меньше заданного, сопло С2 откроется и на выходе сформируется сигнал 1, который поступает на усилитель мощности 3 и далее на выход регулятора.
При настройке на максимум давление задания подается в камеру Б, а давление от измерительного блока в камеру В, перенастройка регулятора производится поворотом диска, который переключает входные каналы регулятора.
Пропорциональный регулятор ПР-2.5
Регулятор ПР-2.5 предназначен для получения непрерывного регулируемого воздействия на исполнительный механизм с целью поддержания заданной величины регулируемого параметра. Прибор представляет собой регулятор с дистанционным заданием, получаемым от ручного задатчика вторичного прибора или от любого другого устройства со стандартным пневматическим сигналом.
Сигналы, поступающие от задатчика Р3 (рис. 38) и от измерительного прибора Р„. действуют на мембраны элемента сравнения 1 и уравновешиваются силами, развиваемыми действием давления воздуха на мембраны отрицательной (камера Б) и положительной (камера Д) обратных связей.
,
Рис. 38. Принципиальная схема регулятора ПР-2.5
Входное давление элемента 1 через регулируемый дроссель
3 поступает в камеру 3 элемента сравнения 4, в эту же камеру через постоянный дроссель ПДЗ поступает выходное давление Рвых. В камеру положительной обратной связи Д элемента 4 поступает давление от задатчика 2, с помощью которого выходное давление регулятора настраивается на оптимальную для данного процесса величину.
