ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
сигнала, три типа экстремальных регуляторов, многоточечное обегающее устройство и т. д.
На элементах УСЭППА строят такие сложные управляющие устройства, как «Автооператор», предназначенный для автома тизации предприятий по производству полиэтилена, станция централизованного контроля и управления, служащие для совместной работы -с электронными управляющими машинами и т. д.
Система струйных модулей позволила создать устройства программного управления металлорежущими станками, си стему оптимизации прямой гидратации этилена, струнные циф ровые регуляторы и другие приборы и устройства.
Технические средства струйной и мембранной пневмоавто матики позволили создать современную медицинскую аппара туру для искусственного дыхания н кровообращения, которая широко применяется в медицинской практике.
На основе приемных акустико-пневматических элементов созданы устройства дистанционного управления, длинная пнев матическая линия с пассивным электрическим контуром и т. д.
Из приведенных здесь примеров видно, что техническими средствами пневмоавтоматики может быть решен очень ши рокий круг как простых, так и весьма сложных задач управле ния.
Глава I
ПОДГОТОВКА ВОЗДУХА ДЛЯ СИСТЕМ ПНЕВМОАВТОМАТИКИ
1. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ВОЗДУХУ
Воздух в системах пневмоавтоматики является энергоноси телем и носителем сигналов информации. Он заполняет каналы, емкости пневмосистем, протекает через узкие щели дроссели рующих устройств, воздействует на упругие элементы. Поэтому качество воздуха в значительной степени определяет надеж ность работы систем пневмоавтоматики.
В промышленной пневмоавтоматике принято три диапазона давлений питания: низкий (0,0012—0,005 МПа), нормальный (0,118—0,175 МПа) и высокий (0,4—0,98 МПа). Давления низ кого диапазона применяют для питания мембранных вычисли тельных приборов низкого давления [46], а также устройств струйной пневмоавтоматики. Для питания основных управ ляющих и регулирующих мембранных приборов пневмоавтома тики, которыми в настоящее время оснащено большинство предприятий, используют давления нормального диапазона. Высокие давления применяют для питания поршневых и мем бранных исполнительных устройств.
Использование низких давлений для питания вычислитель ных устройств обусловлено тем, что при низких давлениях легко могут быть получены линейные пневматические сопротив ления, что необходимо, например, для построения вычислитель ных приборов на базе решающих усилителей и уменьшения расхода воздуха в случае применения устройств струйной пнев моавтоматики. Перевод приборов на работу в низкий диапазон давлений уменьшает расход воздуха при ламинарном течении примерно в 150 раз, а при турбулентном — примерно в 10 раз. Отличие в потребляемой мощности оказывается еще более разительным.
Наличие в пневмоавтоматике различных диапазонов питаю щих давлений определяет собой и несколько различные требо вания к параметрам питающего воздуха и оборудованию, слу жащему для его подготовки. Так, для струйных приборов, имеющих сравнительно большие проходные сечения дроссели рующих отверстий и питаемых от вентилятора, который не вносит масла в подаваемый к прибору воздух, очистка воздуха от пыли с применением фильтров тонкой очистки необязательна.
9
Если наименьшие размеры проходных сечении струйных элемен тов малы (менее 0,5 мм), то необходима тонкая очистка воздуха
от пыли. Воздух, питающий приборы, работающие при |
давле |
ниях нормального и высокого диапазонов, подвергается |
значи |
тельному сжатию, при этом его влажность возрастает |
Так, |
например, если давление воздуха увеличить с 98 до 236 кПа, а затем охладить до прежней температуры, то абсолютная влаж ность увеличится в 2,4 раза. Если при этом относительная влажность12 станет больше 100%, то из воздуха выпадет кон денсат. Влага, содержащаяся в воздухе, пагубно сказывается на работе пневматических устройств. Конденсируясь на деталях, она вызывает пх коррозию, а если температура этих деталей от рицательная, то могут возникнуть ледяные пробки, препят ствующие поступлению воздуха и вызывающие примерзание подвижных деталей. Поэтому в системе подготовки воздуха для устройств, работающих при нормальных и высоких рабочих давлениях и при температурах ниже нуля, должно быть пре дусмотрено устройство для осушки воздуха (дегидратор). Воздух следует осушать до такой влажности, чтобы точка росы 3 его была ниже температуры среды, окружающей пневматиче ское устройство. Пневматические вычислительные устройства, работающие при низком давлении, не требуют осушки воздуха, так как увеличение влажности воздуха после его сжатия ни чтожно и практически роли не играет.
Если источником сжатого воздуха служит поршневой ком прессор, поршни которого подвергают смазке, то в воздухе, поступающем к пневматическим устройствам, будут находиться пары масла. Масляные пары отрицательно влияют на работу пневматических приборов, а в результате длительного действия могут полностью вывести их из строя. Масло, осаждающееся на внутренних поверхностях пневматических приборов, не только засоряет дросселирующие органы, но и разрушает резиновые мембраны. В последние годы, для того чтобы полно стью избавиться от масляных паров, питание приборов осу ществляют от беспоршневых компрессоров.
1 Под абсолютной влажностью воздуха понимают массу водяного пара, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха.
2 Относительной влажностью ср воздуха называют отношение массы во дяного пара, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха, к максимально возмож ной его массе при данных условиях (при той же температуре и том же дав лении) :
Рп
Ф= Рн
где рп — плотность пара; р„ —плотность насыщенного пара.
3 Температура, при которой начинаются конденсация и выпадение влаги из воздуха, называется точкой росы. Если охлаждать воздух, содержащий влагу при постоянном давлении, то относительная влажность воздуха по мере охлаждения будет возрастать. Наконец, наступит момент, когда влага начнет выделяться из воздуха в виде капель.
10
2. ПОДГОТОВКА ВОЗДУХА ДЛЯ СИСТЕМ ПНЕВМОАВТОМАТИКИ, РАБОТАЮЩИХ В ОБЛАСТИ НОРМАЛЬНЫХ И ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ
Схема подготовки воздуха. Схема снабжения систем пнев моавтоматики сжатым воздухом показана на рис. 1. Сжатие воздуха осуществляется поршневым компрессором 2. Обычно устанавливается два компрессора, один из которых является запасным. На входе в компрессор воздух очищается от пыли фильтром 1. Наилучшими фильтрами для этой цели считаются мокрые: масляные и водяные [37]. Очистка от пыли предохраня
ет компрессор от преждевременного износа. Немаловажное значение имеет выбор места для забора атмосферного воздуха, направляемого в компрессор. Следует учитывать, что чем ниже температура всасываемого воздуха, тем меньше содержится в нем влаги и тем выше его плотность. Поэтому воздухозаборник лучше всего располагать в местах с наименьшей температурой. Такое место обычно выбирают снаружи здания, с северной сто роны вдали от источников загрязнения воздуха.
Из компрессора воздух попадает в ресивер 7, предназначен ный для аккумулирования запасов сжатого воздуха и сглажи вания пульсаций. При наличии ресивера отпадает необходи мость в беспрерывной работе компрессора, что значительно удлиняет его срок службы. В то время, когда компрессор ока зывается отключенным, питание пневматических устройств осуществляется за счет накопленного в ресивере сжатого воз духа. Отключение компрессора при достижении верхнего установленного давления и включение его в работу при умень шении давления до нижнего установленного предела осущест
вляется с помощью электрической системы автоматики 3, содержащей электрические реле и магнитные пускатели, причем дискретным датчиком давления служит контактный манометр 5. Электрическая система автоматически включается дистанцион но с помощью кнопки 17.
Прежде чем попасть в ресивер 7, воздух проходит через водяной холодильник 6, где оставляет 70—80% влаги, и выхо дит оттуда со 100%-ной относительной влажностью. Вода в хо лодильник поступает из линии 8. Если системы пневмоавтома тики и аппаратура воздухоподготовки расположены в местах, где температура не падает ниже нуля, то, учитывая, что при поступлении к приборам воздух проходит через редукторы и давление его падает, а влажность снижается до величины по рядка 30%, при 20° С, дальнейшую его осушку можно не про водить. В ресивере 7 также конденсируется некоторое количе ство воды, которую периодически необходимо удалять. Для этого служит вентиль 10, управляемый электрической автома тической системой.
Предохранительный клапан 4, установленный на ресивере 7, не позволяет давлению подняться выше допустимого уровня при выходе из строя электрической системы автоматики.
Большая часть масла, содержащегося в воздухе, конденси руется в холодильнике 6 и в ресивере 7, меньшая часть остается в маслоотделителе И.
Если системы пневмоавтоматики и воздухоподготовки
пневматических вычислительных приборов |
работают |
при тем |
пературах ниже нуля, а также при необходимости |
обеспечить |
|
повышенную надежность этих устройств, |
проводят |
глубокую |
осушку воздуха, для чего применяют селикагелиевый двухсту пенчатый дегидратор 12.
Давление в воздушной линии |
поддерживается |
постоянным |
|||||
с помощью регулятора 13. |
После |
регулятора давления |
при |
||||
отсутствии дегидратора 12 воздух |
обычно направляют |
в |
реси |
||||
вер 14, |
несколько меньшей |
емкости, чем |
ресивер |
7. |
Оттуда |
||
воздух |
через распределительную |
гребенку |
поступает |
к |
филь |
||
трам 15, редукторам 16, а затем к приборам.
Воздух высокого давления для питания поршневых и мем бранных исполнительных механизмов отбирается до фильтров 15. Для повышения степени очистки воздуха от пыли после ре
дукторов 16 иногда включают дополнительные фильтры. |
Вода |
||
сбрасывается в канализационную |
систему 9 из холодильни |
||
ка 6. |
пневматических |
приборов, |
|
В последнее время для питания |
|||
работающих при нормальном и высоком давлении, |
все |
чаще |
|
начинают использовать специальные автоматические установки, которые полностью осуществляют весь рабочий цикл подготов ки воздуха: его сжатие, очистку от пыли и масла, осушку, а также поддерживают давление в заданных пределах.
12
Сжатие воздуха. Несмотря на трудности очистки сжатого воздуха от масла, чаще всего для сжатия воздуха применяют поршневые компрессоры с обычной смазкой. Такие компрессо ры сжимают воздух до избыточного давления порядка 0,6—
1 МПа.
Воздушным поршневым компрессорам посвящена об-
ширная |
специальная |
литература, |
||
поэтому здесь они не рассматрива |
||||
ются. |
|
Сжатие воздуха |
иногда осу |
|
ществляют при помощи мембранных |
||||
компрессоров, |
позволяющих полу |
|||
чить свободный от паров масла сжа |
||||
тый воздух. |
|
|
||
Мембранный компрессор, приме |
||||
няемый в автоматической установке, |
||||
для воздухоснабжения типа АД-220, |
||||
представлен |
на рис. 2. |
Электриче |
||
ский двигатель приводит во враще |
||||
ние |
вал компрессора 1. |
На валу с |
||
эксцентриситетом посажен шарико |
||||
вый подшипник 6, внешнее кольцо |
||||
которого укреплено в шатуне 7. Ша |
||||
тун сообщает периодическое движе |
||||
ние вверх и вниз грибку 5 с мембра |
||||
ной 2, Когда грибок опускается |
||||
вниз, |
|
создается разрежение и воз |
||
дух |
через |
пылевой |
войлочный |
|
фильтр |
и открывшийся |
всасываю Рис. 2. Мембранный компрессор |
||
щий клапан 4 попадает |
в рабочую |
|||
камеру. При ходе грибка вверх воз |
||||
дух сжимается и через |
открывшийся нагнетательный клапан |
|||
(всасывающий клапан закрыт) попадает в корпус 3 компрессора и далее в воздухосборник. Воздух в таком компрессоре сжимает ся до давлений порядка 0,3 МПа. Основной недостаток компрес сора состоит в необходимости периодической смены мембран, так как с течением времени они выходят из строя.
Компрессор выбирают главным образом по его производи тельности, которую рассчитывают исходя из числа приборов пневмоавтоматики и количества воздуха, необходимого для каждого прибора.
При расчете общей потребности в воздухе следует учитывать также утечки воздуха из индивидуальных редукторов, утечки через различного рода неплотности (данные о величине этих уте чек можно получить экспериментально), а также возможность увеличения нагрузки в будущем.
Автоматическая установка для воздухоснабжения АД-220. Установка работает автоматически и осуществляет сжатие воздуха, очистку от пыли и масла, осушку, а также поддержи-
13