Как работает пневматический позиционирующий клапан?

Пневматический позиционер клапана - это прибор, используемый для позиционирования штока регулирующего клапана на основе сигнала давления воздуха от 3 до 15 фунтов на квадратный дюйм, полученного от контроллера или станции ручной загрузки.

Пневматический позиционер клапана используется для увеличения или уменьшения давления воздуха для приведения в действие привода, что обеспечивает надежную и точную работу регулирующего клапана.

Пневматические позиционеры клапанов работают по принципу баланса сил.

В этом принципе баланса сил камера имеет три порта для подачи приборного воздуха, вывода управляющего сигнала и выхлопа.

Давление на рычаг изменяется или регулируется гибкой диафрагмой через внешний датчик.

Когда датчик нажимает на правый конец рычага, левый конец рычага поднимается вверх, открывая клапан подачи воздуха.

В результате давление в камере и управляющий сигнал на выходной трубке увеличиваются, вызывая движение управляемого устройства.

По мере увеличения давления воздуха в камере диафрагма прижимается вверх к давлению датчика до тех пор, пока система снова не окажется в равновесии при более высоком давлении, и клапан подачи воздуха не закроется.

Основная роль или цель позиционера в регулирующем клапане - создать интерфейс между ПЛК и приводом для точного регулирования положения золотника для открытия и закрытия регулирующего клапана.

Позиционер, используемый в регулирующем клапане для конкретной цепи, действует как переводчик. Он преобразует язык ПЛК в соответствующий язык привода.

Это означает, что позиционер преобразует заданный сигнал постоянного тока от 4 до 20 мА в пропорциональный сигнал давления воздуха от 3 до 15 фунтов на квадратный дюйм.

Принцип работы пневматического позиционера клапана объясняется здесь.

Пневматический позиционер содержит внутренний датчик I-P.

Принцип работы этих датчиков обычно основан на электромагнитном или пьезоэлектрическом эффекте, при котором полученный электрический сигнал преобразуется в механическое движение через внутренний механизм преобразования, который, в свою очередь, создает выходное давление.

Параметры производительности датчиков I-P включают скорость отклика, линейность, повторяемость и стабильность, которые являются важными факторами, которые следует учитывать при выборе и применении датчиков I-P. Кроме того, для обеспечения долгосрочной стабильной работы датчик I-P также должен обладать хорошей адаптивностью к окружающей среде и способностью противостоять помехам.

В целом, этот датчик I-P преобразует заданный сигнал постоянного тока 4 мА в пневматический сигнал 3 фунта на квадратный дюйм и сигнал постоянного тока 20 мА в пневматический сигнал 15 фунтов на квадратный дюйм.

Однако эти пневматические сигналы пропорциональны в промежуточном диапазоне, поэтому мы называем давление воздуха от 3 до 15 фунтов на квадратный дюйм пневматическим сигналом.

Итак, теперь мы можем понять, что для того, чтобы ПЛК открыл регулирующий клапан на 50%, ПЛК должен отправить сигнал постоянного тока 12 мА электропневматическому позиционеру клапана, а затем позиционер преобразует полученный сигнал тока 12 мА в соответствующий пневматический сигнал 9 фунтов на квадратный дюйм, и этот пневматический сигнал будет отправлен непосредственно на привод.

В качестве еще одного входа в позиционер клапана требуется источник приборного воздуха. Источник воздуха для прибора фильтруется и регулируется через воздушный фильтр и регулятор для подачи чистого воздуха в позиционер клапана. (В фактических рабочих условиях пневматический позиционер клапана используется потому, что входной воздух содержит примеси или не является чистым воздухом, что является распространенной причиной неисправности пневматического позиционера клапана.)

Используя достаточное давление приборного воздуха, позиционер клапана может преобразовать желаемый сигнал давления в правильное количество перемещения привода.

Позиционер также должен получать обратную связь, чтобы точно позиционировать шток клапана для открытия и закрытия в желаемом диапазоне. Эта обратная связь отправляется от регулирующего клапана к позиционеру через механическое устройство. Таким образом, позиционер определяет количество давления, необходимое для перемещения штока на приводе.

Позиционер клапана - это устройство, которое дросселирует регулирующий клапан до желаемой уставки.

Входной сигнал и сигнал обратной связи - это два входа в позиционер клапана.

Входной сигнал - это управляющий сигнал, который обеспечивает уставку для позиционера, в то время как сигнал обратной связи указывает текущее положение регулирующего клапана.

Входной сигнал подается сильфоном пневматической системы управления. По мере увеличения входного сигнала сильфон расширяется и воздействует на балку. Балка вращается и перемещает перегородку, связанную с соплом.

По мере изменения положения перегородки давление на сопло изменяется соответствующим образом и приводит в действие пневматическое реле.

На этом этапе у нас есть преобразователь давления-давления в качестве входа. Чтобы создать позиционер, должна быть обратная связь. Обратная связь подтверждает, что регулирующий клапан реагирует на входной сигнал и что положение клапана соответствует заданному входному сигналу. Здесь механические компоненты обеспечивают сигнал обратной связи от регулирующего клапана к позиционеру.

Кулачок прикреплен к рычагу, который вращается вместе с ходом клапана. Сигнал обратной связи также воздействует на балку, создавая реактивную силу с входным сигналом в сильфоне.

Если входной сигнал в устройство увеличивается, сильфон снова воздействует на балку и перемещает клапан ближе к соплу. По мере увеличения давления в сопле и на выходе клапан перемещается, и обратная связь от кулачка воздействует на другую сторону балки и перемещает клапан в сторону от сопла.

Балка называется суммирующим элементом. И вход, и обратная связь воздействуют на суммирующую балку и постоянно сравниваются друг с другом.

Если силы равны, взаимосвязь между соплом и клапаном остается стабильной, а выходное давление устройства остается постоянным.

Затем положение клапана остается постоянным. Если одна из сил изменяется, положение клапана снова регулируется в соответствии с изменением давления в сопле и на выходе, пока две силы снова не уравновесятся.

Если позиционер откалиброван правильно, положение клапана будет соответствовать заданному управляющему сигналу.

Давайте приведем пример:

Введите управляющий сигнал, используя от 3 до 15 фунтов на квадратный дюйм.

Обращаясь к таблице выше.

• При управляющем сигнале 3 фунта на квадратный дюйм клапан полностью открыт на 0%.
• При управляющем сигнале 9 фунтов на квадратный дюйм клапан перемещается на 50%.
• При управляющем сигнале 15 фунтов на квадратный дюйм клапан полностью закрыт на 100% времени.

Позиционер позволяет регулирующему клапану преодолевать трение клапана и технологические силы, которые могут вызывать отклонения положения клапана.

В дополнение к положению штока существует много других преимуществ использования позиционера регулирующего клапана. Высокоточные позиционеры часто используются для достижения дроссельного управления поршневыми приводами для размещения несовместимых управляющих сигналов. Обеспечение правильного закрытия регулирующих клапанов, реализация управления в разделенном диапазоне и изменение характеристик усиления регулирующих клапанов.

И существует 3 основных типа позиционеров клапанов: 1) Пневматические позиционеры клапанов; 2) Электропневматические (EP) позиционеры клапанов; и 3) Цифровые позиционеры клапанов. Эта статья в основном посвящена работе, связанной с пневматическим позиционером клапана.

• В регулирующих клапанах с прямым ходом позиционер клапана обычно устанавливается на внешней или верхней части корпуса пневматического привода.
• В регулирующих клапанах с угловым ходом позиционер клапана обычно устанавливается возле конца вала.

Позиционер механически соединен со штоком или шпинделем клапана.