книги / Технические средства автоматизации химических производств

Рис. 7.5. Схемы усилителей давления:

в —одновходового; 5 —двухвходового; в — четырехвходового

назван компаратором КАМП). В пятимембранном элементе П2ЭС.З сравнивают три давления (на рис. 7.5, в камера Д соединена с атмос­ ферой); выходной сигнал вне зоны линейности равен нулю или едини­ це.

Элементы сравнения используют для построения су м м ато р о в двух, трех или четырех давлений. Для этого в камеру Д четырехвхо­ дового усилителя (рис. 7.5,в) вводят сигнал отрицательной обратной связи из камеры Е. В этом случае равновесие мембранного сумматора

Р=Р\ - Рг; прир2 =Рв = ®имеемР = Рх+Р$; при Рв = Рп=Р получим Р - (?1 + ?з)/2. В динамическом отношении сумматоры представляют усилительный элемент при частотах до 10-20 рад/с; основная погреш­ ность сумматора на базе П2ЭС.З не выше 0,5%.

В состав КЭМП входит сильфонный сумматор трех давлений типа СМАМП, основная погрешность суммирования - 0,5%.

Усилители мощности предназначены для увеличения расхода воздуха без существенного изменения его давления. Такие усилители называют пневмоповторителями и применяют для разделения пневма­ тических устройств на независимые по расходу части. Различают точные (маломощные) и грубые (мощные) повторители, имеющие разные классы точности и расходы воздуха.

Точный п о в т о р и т е л ь строят на одновходовом усилителе, состоящем из мембранного сумматора сил и двух ПС (рис. 7.6,а). Такой повторитель типа П2П.1 обладает погрешностью 0,25%; в полосе частот от 0 до 5 рад/с его рассматривают как усилительное звено.

Точный п о в т о р и т е л ь со с д в и г о м отличается от усилителя П2П.1 наличием двух пружин; усилие одной из них устанавливают регулировочным винтом. Такой повторитель типа П2П.2 реализует с погрешностью 0,25% зависимость Р - Р\ ± ДР, где ДР 15 кПа.

181

Рис. 7.6. Схемы пневмоповторителей:

в — точного М1ЛОМОЩНОГО типа П2П.1; б—грубого мощного типа П2П.З; в — точного мощного типа П2П.7

Грубый повторитель (рис. 7.6,6) состоит из двухмембранного сумматора I и двух последовательно включенных переменных ПС (клапанов) К* и К2 с большими проходными сечениями. Такой повто­ ритель типа П2П.З воспроизводит входное давление ?! с погрешностью 3% и имеет расход воздуха до 400450 л/ч. Повторители П2П.З устанав­ ливают на выходе пневматических приборов и регуляторов.

Мощный повторитель давления типа П2П.7 конструктивно оформлен как единый элемент, но фактически состоит из усилителя давления (камеры А, Б, В на рис. 7.6,в ), грубого усилителя мощности (камеры Г, Д, Е) и канала отрицательной обратной связи по давлению. Повторитель имеет класс точности 0,5 и применяется в выходных каналах устройств ПСА.

В КЭМП входят точные маломощные повторители без сдвига ПАМП-1 (класс точности 0,25) и со сдвигом ПАМП-2 (класс точности 0,5), а также мощный усилитель ПАМП-3 (класс точности 0,5, расход возду­ ха 1500 л/ч).

Репейные элементы ПСА используют для реализации зависимости Р =31§п А? (где А? =?! - ? г ; ? 1 , ? 2 - входные сигналы). Реле строят на базе двухвходовых усилителей давления с положительной обратной связью и регулируемым смещением С .статических, характеристик. Для создания смещения в одну из камер усилителя вводят малое или большое давление подпора, равное 30-40 или 70-80% от давления питания Рп (на схемах ПСА камера малого подпора имеет одинарную штриховку, большого - двойную).

На рис. 7.7,а показаны схема и статическая характеристика реле с малым смещением С%0 и большой зоной гистерезиса Г, возникающей из-за действия обратной связи по давлению. На рис. 7.7,6 приведена схема реле с большим смещением с и зоной гистерезиса.

В УСЭППА входят т р е х м е м б р а н н ы е р е л е типа П1Р.1 (см. рис. 7.7,6), П1Р.З (см. рис. 7.7,о) и РУП-1М. В составе КЭМП специаль­ ных релейных элементов нет, их функции выполняют клапаны.

182

а — без смещения; б —со смещением

в —безмембранный типа ПЗК.5; б —выключающее реле П-1108; в —одноконтактный клапан ПЗК.1; г —модуль интегральный П1МИ; д —клапан КЛАМП

Для коммутации пневматических сигналов и реализации простей­ ших логических операций в ПСА применяют выключающие реле

(рис. 7.8,6) по командам сигнала Рк = 1 или 0 коммутирует давления ? 1, ?2и выполняет логическую функцию конъюнкции. В одноконтакт­ ном клапане ПЗК.1 (рис. 7.8, в) применяют подпорное давление, созда­ ваемое в камере Б (или В) и командный сигнал Рк, вводимый в камеру В (или Б). При Рк =1 сигнал Р] не проходит на выход; если Рк=0, то Р= =Р\. Обратный клапан ПЗОК.1 предназначен для пропускания сигна­ лов только в одном направлении. Модуль интегральный П1МИ, входя­ щий в КЭМП, реализует функции отрицания, запрета и импликации (рис. 7.8, г). Функциональным эквивалентом реле П-1108 в КЭМП служит клапан КЛАМП (рис. 7.8, д).

Для формирования пневмосигналов определенного уровня в ПСА используют задатчики. Их строят на базе дроссельных делителей (см. рис. 7.3, в), один из вводов которого соединен с источником питания, а другой - с атмосферой; точного маломощного повторителя со сдвигом (рис. 7.9, о) и проточной камеры с регулируемым ПС типа шарикци­ линдр (рис. 7.9,6). В УСЭППА входят задатчик П23Д.З (рис. 7.9,6), устанавливаемый перед глухими камерами, и мощный задатчик П23Д.4 с дополнительным усилителем мощности. В КЭМП имеется маломощный задатчик ЗАМП-1,

183

1

Р

Дискретные сигналы в ПСА формируют с помощью пневмокнопок и тумблеров. Эти элементы конструируют на базе регулируемых ПС типа сопло-заслонка или шарик-цилиндр. Схема пневмокнопки П1КН.З показана на рис. 7.10. При нажатии на кнопку 1 шток 2 открывает заслонку 3и давление Рппроходит на выход. В пневмотумблере П1Т.2 перемещение штока осуществляет рычаг, фиксирующий "открытие” или "закрытие” тумблера. Пневмокнопки используют и как конечные выключатели (элемент П1ВК.1).

Устройства ПСА. К устройствам, состоящим из нескольких элемен­ тов, условно относят мощные повторители, интеграторы, умножители, дифференциаторы, сумматоры, селекторы, квадраторы и т.п. Некото­ рые из этих устройств конструктивно оформлены как единое изделие (например, сумматоры, дифференциаторы и т.д.), другие устройства (интеграторы, генераторы и т.п.) используют только как составные части приборов и регуляторов.

Точные мощные повторители строят на базе повторителя типа П2П.7 и оформляют как самостоятельное изделие, либо конструируют на основе двухвходового усилителя давления и грубого повторителя, охваченных отрицательной обратной связью ОС (рис.7.11, а). Такой повторитель ПП1.5 имеет класс точности 0,5 и обеспечивает расход воздуха 180200 л/ч.

Устройство алгебраического суммирования типа ПФ1.1М1 реализует с погрешностью 1%зависимость Р-Рх - ? 2 +Рз - Н\ + # 2, где Рх - Р3 - входные сигналы, Нх, Я2 - опорные давления из интервала (20 - 100) кПа. В состав устройства (рис. 7.11, б) входят семимембранный

Умножители сигнала на константу к с погрешностью 0,5% выпол­ няют операцию Р = к(Рх~ Н) + Н, где /се(0,2, 1) или к е[1, °°], Я - =20 кПа. Устройство умножения ПФ1.3.9 (рис. 7.12) состоит из задатчика для получения сигнала Я, дроссельного сумматора, двухвходового усилителя УС, охваченного отрицательной обратной связью ОС, и усилителя мощности типа П2П.7. Переключатели Щ, П2 служат для установки диапазона изменения к (для к < 1 коммутация сигналов показана на рис. 7.12 сплошными линиями).

Простейший интегратор реализуют с помощью глухой камеры с постоянной времени Т и ламинарным ПС. Он не имеет обратной связи и

184

Рис. 7.13. Схемы пневматических устройств:

а — интегратора; б —дифференциатора; в — прямого предварения; г — обратного предварения

Серийное устройство прямого п р е д в а р е н и я типа ПФ2.1 (рис. 7.13, в) снабжено выключающим реле ВР (позволяющим при Рк = О блокировать действие дифференциатора) и точным мощным повтори­ телем П2П.7. Для ослабления автоколебаний, возникающих в контуре ”УСОС” , в устройстве используют емкость Е с сильфоном. Динамику ПФ2.1 описывают передаточной функцией

И 5 М Т п5+1)/(*Гп5+1),

где Тп варьируют от 3 до 6000 с с помощью дросселя ”в” ; ц - 0,133. Область нормальной работы устройства составляет [0,012/Тп] рад.

метр Тп варьируют от 3 до 6000 с регулируемым дросселем ” в”. Селекторы в ПСА служат для выбора наибольшего (наименьшего)

сигнала из двух сравниваемых РI и Р2. Селектор типа. ПФ 4/5.1 (рис. 7.14) состоит из усилителя давления УС, выключающего реле ВК, усилителя мощности П2П.7 и переключателя П ^ Если Р1 >Р2>то Рк = 0, и сигнал Р 1 поступает через ВК и усилитель на выход. Для настройки

Устройство ограничения сигналов типа ПП11.1 служит для ограни­ чения сверху (снизу) входного давления Р^ конструктивно это уст­ ройство аналогично селектору ПФ 4/5.1, однако вместо сигнала Р2 вводят постоянное давление Н от задатчика. Тогда ПП11.1 реализует операцию: Р =Р 1 при Р1 <Н и Р = Я при Р ^ Н .

Устройство извлечения квадратного корня (квадратор) типа ПФ1.17 предназначен для реализации с погрешностью 1 % функции

186

Рис. 7.14. Схема селектора:

а - элемент сравнения; 2 - выключающее реле; 3 - усилитель мощности; 4 - переключатель Рис. 7.15. Схема квадратора

Рис. 7.16. Схемы устройства преобразования рода сигнала:

а —пневмоэлектрический преобразователь ППЭ-2; б — электропневматический преобразователь ЭП-0000; в — герконовый преобразователь типа ППЭД.1; г — преобразователь типа П1ПР.5

Р - [80(^2 —Я )]0,5+ Н. Для аппроксимации параболы используют три кусочно-линейных функции, характеризуемых начальными значени­ ями и углом наклона. Интервал определения каждой функции задают повторителями со сдвигами, углы наклона - регулируемыми ПС с проводимостями Ь1, Ьо (рис. 7.15). Повторитель 1 устанавливает пер­ вый интервал при Ре[ЗЬ, 45] кПа и угле наклона прямой, равном 45е; повторитель 2 определяет второй интервал при Ре [40, 75] кПа и угле наклона, зависящем от проводимостей а^ Ь\.. Третий интервал при Ре [70, 100] кПа задают повторителем 5, а угол наклона - проводимос­ тями а2, Ь2. Усиление выходного сигнала осуществляют в точном мощном усилителе.

Преобразователи пневмоэлектрические и электропневматические

предназначены для преобразования рода энергии непрерывных сиг­ налов.

Преобразователь типа ППЭ-2 преобразует с погрешностью 1% пнев­ матический сигнал в сигнал постоянного тока 0-5, 0-20 или 4-20 (при нагрузке на выходе не более 2,5 кОм). Принципиальная схема устройства приведена на рис. 7.16,о. Пневмосигнал Р\ поступает в манометрическую трубку (Д), которая перемещает постоянный магнит

(М) в управляемом дросселе (УД) с обмотками возбуждения (ОВ) и обратной связи (ОС). Электрический сигнал, пропорциональный Р\, выделяется на сопротивлении 1?, включенном через триггер Шмидта Т

187

Таблица 7.1. Перечень элементов и устройств ПСА

188

Таблица 7.1. Перечень элементов и устройств ПСА

189