Позиционеры.

Позиционеры – наиболее распространенный тип усилителя пневматических и гидравлических исполнительных устройств. Позиционер работает как регулятор положения выходного элемента. Он формирует сигнал по положению и сравнивает его с командным сигналом, вырабатывая сигнал действующего рас- согласования, который, в свою очередь, управляет подачей сжа- того воздуха в рабочую полость. Позиционеры предназначены для уменьшения рассогла- сования хода (гистерезиса) ИМ, повышения чувствительно- сти и быстродействия, увеличения перестановочного усилия35 пневматического исполнительного механизма путем введения жесткой обратной связи по положению выходного звена испол- нительного механизма. Другими словами, позиционер представ- ляет собой усилитель с обратной связью по положению выход- ного звена исполнительного устройства. Принципиальные схе- мы управления МИМ без позиционера и с позиционером приведены на рис. 12.

Повышение быстродействия ИМ обусловлено тем, что пневматический сигнал подается не в большой объем мембран- ной коробки ИМ, а в сравнительно небольшой по объему силь- фон. Увеличение перестановочного усилия достигается за счет того, что в мембранную коробку подается не сигнальное давле- ние 0, 02–0, 1 МПа, а давление питания позиционера (обычно 0, 25 МПа).

Позиционеры применяют при работе клапанов в усло- виях вязких сред, высоких давлений регулируемой среды, в случае установки клапанов в нерекомендуемых положениях, на клапанах большого диаметра, при значительном расстоя- нии между регулирующим устройством и исполнительным36 механизмом и в других случаях, когда возможно заклинива- ние штока и плунжера. Ликвидируя рассогласование хода исполнительного меха- низма, позиционеры во многих случаях являются абсолютно необходимым элементом структурной схемы исполнительного устройства, обеспечивая его работоспособность как элемента системы регулирования. Таким образом, применение позиционеров дает следую- щие преимущества:

1. Улучшаются динамические свойства системы управле- ния. Регулятор нагружается не на большую рабочую полость исполнительного механизма (для МИМ-500, например, объем рабочей полости составляет при максимальном коде 17л), а на небольшую приемную камеру позиционера.

2. Устраняются статическая погрешность и гистерезис хо- довой характеристики, создаваемые за счет действия внешних сил на подвижную систему. С достаточной степенью точности можно считать, что нелинейность и гистерезис исполнительного механизма с позиционером равны аналогичным параметрам са- мого позиционера.

3. Применение позиционера увеличивает максимальное пе- рестановочное усилие для прямого хода за счет того, что в пози- ционерах применяется давление питания более высокое, чем в регуляторах (0, 25; 0, 4 МПа). Максимальное перестановочное усилие для обратного хода повышается за счет того, что появля- ется возможность использования более жесткой пружины.

Позиционеры являются комплектующими изделиями для исполнительных механизмов. Различают позиционеры односто- роннего действия для мембранных исполнительных механизмов прямого и обратного хода и позиционеры двустороннего дейст- вия для поршневых исполнительных механизмов. Аналогично другим пневматическим средствам автомати- зации позиционеры могут работать по принципам компенсации сил и компенсации перемещений. В настоящее время промыш-37 ленно выпускаются позиционеры, использующие принцип ком- пенсации сил. По виду входного сигнала различают электропневмати- ческие и пневматические позиционеры. Электропневматиче- ские позиционеры предназначены для управления перемещени- ем исполнительных механизмов пропорционально входному электрическому сигналу (0–5; 0–20; 4–20 мА). По способу соединения пружины обратной связи с выход- ным звеном исполнительного механизма различают позиционе- ры с непосредственным и рычажным соединением. По конструктивному исполнению золотникового устройст- ва различают позиционеры одностороннего и двустороннего действия. Первые применяются для беспружинных ИМ с буфер- ной полостью и пружинных ИМ, вторые – для беспружинных ИМ двустороннего действия. Для гидравлических исполнительных устройств применяются гидравлические и электрогидравлические позиционеры, для пневматических – пневматические и электроп- невматические. Давление питание позиционеров может быть 0, 25; 0, 4; 0, 65 МПа. На рис. 13 приведена схема распространенного пневмати- ческого позиционера типа ППС-100 Работа позиционера основана на методе компенсации мо- ментов на подвижном рычаге 1, развиваемых чувствительным элементом 2 (сильфоном) и пружиной обратной связи 5. В по- ложении «включено» крана-переключателя 10 входной сигнал поступает в сильфон 2, который воздействует на рычаг 1. Пере- мещение рычага вызывает изменение зазора между ним и со- плом 4, вследствие чего давление воздуха в линии сопла изме- няется. Это давление поступает к реле 9. На выходе реле фор- мируется усиленный по мощности сигнал, который поступает в камеру мембранно-пружинного исполнительного механизма 6 и вызывает перемещение его выходного звена 7, связанного ры- чагом 8 с пружиной обратной связи 5. Перемещение выходного звена будет происходить до тех пор, пока рычаг 1 не придет в состояние равновесия