книги / Основы пневмоавтоматики

В. Н. ДМИТРИЕВ, В. Г. ГРАДЕЦКИЙ

ОСНОВЫ ПНЕВМОАВТОМАТИКИ

Москва

« М А Ш И Н О С Т Р О Е Н И Е »

1973

Д 53 УДК 62—525

Дмитриев В. Н., Градецкий В. Г. Основы пневмоавтоматики. М., «Машиностроение», 1973, 360 с.

В книге изложены основные сведения по теории и технике мембранной и струйной пневмоавтоматики. Приведены методы расчета элементов, их характеристики, принципы построения, опи­ саны основные системы пневмоавтоматики. Показаны тенденции развития современной пневмоавтоматики.

Особое внимание уделено дискретной ветви струйной пнев­ моавтоматики, струйным логическим элементам различных типов, элементам с турбулизацией течения как наиболее распростра­ ненным.

Даны основные сведения о новой области автоматики — пнев­ моакустике, сочетающей гидродинамические и акустические эф­ фекты, рассмотрены типовые схемы и устройства.

Вкниге приведены сведения о системах питания мембранной

иструйной пневмоавтоматики.

Книга рассчитана на научных работников, инженеров, зани­ мающихся исследованием и разработкой технических средств автоматики. Табл. 11. Ил. 208. Список лит. 67 назв.

Рецензент д-р техн. наук [ И. В. Лебедев

© Издательство «Машиностроение», 1973 г.

печатных схем. В струйной технике используются как постоян­ ные, так и переменные пневматические токи. Последнее обеспе­ чивает получение высокой точности при создании вычислитель­ ных приборов.

В пневмонике применяется элементно-модульноагрегатный способ построения систем, базирующийся на интегральных схе­

расстоянии, некоторые измерения и т. д. Освоение этого нового направления даст возможность в будущем улучшить техниче­ ские средства пневмоавтоматики.

Краткий перечень новых направлений, по которым идет развитие технических средств пневмоавтоматики, показывает, какое важное место она занимает в автоматизации различных производственных процессов и в технике управления. В настоя­ щее время пневмоавтоматика достигла такого уровня развития, при котором практически возможно построение любого управ­ ляющего устройства непрерывного действия, любой релейной схемы и любого управляющего устройства непрерывно-дискрет­ ного действия. Ограничением является лишь низкое быстродей­ ствие систем пневмоавтоматики.

Впоследнее время произошло значительное усложнение задач автоматического регулирования и управления, что дик­ туется требованиями повышения производительности оборудо­ вания, уменьшения брака, повышения качества управления, повышения надежности оборудования и средств автоматизации,

атакже повышением технико-экономической эффективности автоматизируемого производства в целом.

Всоответствии с этими задачами в области пневмоавтома­

выпускаются серийно заводом «Тизприбор» и входят в систему «Старт». Так, помимо регуляторов с П и ПИ законами регули­ рующего воздействия в систему «Старт» входит также регуля­ тор, реализующий пропорционально-интегрально-дифференци­ альный (ПИД) закон.

В систему «Старт» входит также прибор извлечения квад­ ратного корня, прибор селектирования большего или меньшего

7

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 сечений 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 К 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 их 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 ф 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) :

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