20) Пневматические им

Пневматический исполнительный механизм (ПИМ) - пневматическое силовое устройство, предназначенное для дистанционного управления регулирующим органом (клапаном, задвижкой, краном и др.) в системах автоматического регулирования.

Классификация

1По характеру воздействия на регулирующий орган различают ПИМ с поступательным и с вращательным движением. Наибольшее распространение в промышленной пневмоавтоматике получили ПИМ с поступательным движением. Они бывают двух- и многопозиционные. Двухпозиционный ПИМ применяется для перемещения регулирующего органа из одного крайнего положения в другое, обычно по сигналу релейного элемента. Многопозиционный ПИМ ставит регулирующий орган в различные положения в зависимости от уровня управляющего сигнала.

2По конструктивному оформлению ПИМ с поступательным движением бывают поршневые и мембранные.

Схема мембранного исполнительного механизма (МИМ)

а - принципиальная схема, б - статическая характеристика

1 - регулирующий орган; 2 - шток; 3 - пружина; 4 - мембрана; 5 - сальник.

Перемещение выходного штока 2, соединенного с регулирующим органом, в одну сторону осуществляется силой, которая создается давлением Р, в другую - усилием пружины 3. Сигнал Р поступает в герметичную мембранную «головку», в которой находится мембрана из прорезиненной ткани толщиной 2-4 мм с жестким центром. Снизу на мембрану давит пружина 3.

МИМы классифицируют, по размерам мембранных «головок». МИМы поставляются обычно совместно с регулирующими органами. Так как при снятии давления Р мембрана всегда перемещается вверх, то в зависимости от конструкции регулирующего органа различают нормально открытые и нормально закрытые клапаны.

Статические характеристики большинства МИМов близки к линейным (рис. б), однако они обладают зоной гистерезиса, составляющей 2—15% от наибольшего значения Р. Эта величина зависит от усилий трения в сальнике 5, от перепада давлений на регулирующем органе, от характеристик пружины и эффективной площади мембраны. Перемещения штока h в среднем достигают 50 - 70мм, поэтому эффективная площадь Рэ мембраны зависит от Н. По мере возрастания Рэ зона гистерезиса уменьшается до 2—3% и практически не влияет на качество переходных процессов в АСР. Однако при этом возрастает объем надмембранной камеры и ухудшаются динамические характеристики цепочки «пневмолиния - МИМ»

Поршневой пневматический исполнительный механизм

Поршневой пневматический исполнительный механизм представляет собой цилиндр, в котором под действием сжатого воздуха или пружины движется поршень со штоком. Он может быть одностороннего и двустороннего действия. У одностороннего ПИМа рабочий ход поршня производится под действием сжатого воздуха, а холостой - от пружины; у двустороннего - поршень перемещается в обе стороны сжатым воздухом. Если необходимо получить значительные усилия при малых диаметрах цилиндров, ПИМ выполняют сдвоенными, строенными и т. д. Основной параметр поршневого ПИМа - сила, развиваемая на штоке, которая определяется давлением сжатого воздуха и размерами цилиндра. Часто поршневой ПИМ содержит, кроме основного, ещё один, а иногда и несколько распределителей (золотников), посредством которых реализуется необходимая логика управления. Поршневые следящие приводы (ПСП) применяют в тех случаях, когда требуется перемещать шток исполнительного механизма на большое расстояние h (0<=h<=300мм). Для повышения точности и улучшения динамических характеристик поршневые приводы снабжают позиционерами, а сами приводы называют следящими.

Принципиальная схема пневматического поршневого следящего привода

1 - исполнительный механизм; 2 - большая мембрана; 3 - малая мембрана; 4 - пружина обратной связи; 5 - поршневой механизм; 6 - золотник.

Он   состоит   из   мембранного   блока   7   с   большой   2  и   малой   3 мембранами; золотника ри увеличении Р золотник смещается влево, и давление питания Рп поступает в левую полость цилиндра 5, перемещая поршень вправо и увеличивая натяжение пружины отрицательной обратной связи до тех пор, пока не наступит равновесие сил, действующих на мембранную систему 2, 3.

Следящие приводы обладают зоной нечувствительности (не выше 1%), полное время перемещения составляет несколько секунд (при отсутствии нагрузки); в области частот w<wн=0,6 рад/с их можно рассматривать как усилительные звенья 6 с тремя щелями; поршневого механизма 5 и пружины отрицательной обратной связи 4.