Пневмоавтоматика

Пневмоавтоматика - область техники управления, охватывающая принципы и устройства, применяемые  для построения средств и систем автоматического контроля и управления, использующих в работе различные  эффекты газостатики и газодинамики. 
Пневмоавтоматика получила прочные права гражданства на предприятиях сахарной промышленности благодаря надежности, удобству в эксплуатации, простоте, большой гамме приборов, главное же в том, что она понятна и доступна обслуживающему персоналу, а это практически наиболее важная часть широкого внедрения любого прибора или аппарата. 
Однако пневмоавтоматика в связи со сжимаемостью воздуха не располагает дросселями, полностью отвечающими этому требованию. Это обстоятельство и предопределяет основную погрешность такого рода сумматоров. Поэтому является целесообразные снижать диапазон изменения давлений в камере сумматоров, работающих в нормальном диапазоне давлений, с помощью дополнительного дросселя, обеспечивающего проток воздуха в атмосферу, либо выполнять операцию суммирования на низких давлениях порядка 100 мм вод. ст. с последующим усилением выходного сигнала с помощью усилителя. 
Приборы пневмоавтоматики имеют также ряд недостатков. 
Схемы пневмоавтоматики могут работать в аналоговом или дискретном режимах. По структуре регулирующие блоки СТАРТ представляют собой совокупность типовых пневматических динамических звеньев, соединенных надлежащим образом. Ниже показано ( упрощенно), как можно реализовать известные законы регулирования, взяв за основу один из элементов УСЭППА - элемент сравнения. 
Системы пневмоавтоматики могут стать неработоспособными в результате прекращения подачи электроэнергии на предприятие, аварии компрессора и других подобных причин. Для обеспечения работоспособности системы управления в системе воздухоснабжения предусматривают ресиверы - резервуары большого объема, подсоединенные параллельно питающей сети. При отключении компрессора сжатый воздух, накопленный в ресивере, в течение расчетного времени, зависящего от объема резервуара, обеспечивает работу пневматических систем. 
Средствами пневмоавтоматики можно выполнить цифроанало-говые преобразователи двух типов: с суммированием сигналов на сопротивлениях и на емкостях. Цифроаналоговый преобразователь первого типа преобразует дискретный входной сигнал, записанный в двоичном коде ( например, от пневматической вычислительной машины), в пропорциональную ему проводимость пневматических сопротивлений, суммирует проводимости на дроссельном сумматоре и превращает суммарную проводимость в непрерывный выходной сигнал. 
Элементы пневмоавтоматики имеют высокое быстродействие и надежны в эксплуатации. 
Приборы пневмоавтоматики, действие к-рых сводится к выполнению различных линейных алгебраич. 
Прийрры пневмоавтоматики, действие к-рых сводится к выполнению различных линейных алгебраич. Иногда оказывается целесообразным в одном приборе применять различные методы суммирования. Рассмотрим возможные схемы построения про-порц. 
Средства пневмоавтоматики имеют более широкую номенклатуру элементов высокого уровня давления, чем средства гидроавтоматики: разнообразные по конструкции устройства для ручного ввода информации, индикаторы давления, электропневматические и пневмо-электрические преобразователи, клапаны и логические элементы. Эти устройства обеспечивают различные блокировки, а также возможность сочетания ручного и автоматического управления приводами. На рис. 2.8 показана схема пневмопривода с ручным и автоматическим путевым управлением и блокировками. Индикатор 2 давления визуально сигнализирует о включенном режиме работы пневмопривода. Для путевого автоматического управления приводом применены пневмораспределители 8 ( /) и 8 ( 2) с переключением от кулачка. Ручное управление обеспечивают пневмораспределители 3 ( 1) и 3 ( 2) с кнопками. Движение выходного звена пневмоцилиндра 7 в автоматическом режиме вперед не начинается, пока не сработают все три пневмораспределителя 6, что соответствует правильному исходному положению механизмов машины. 
Управляемые пневматические дроссели. В пневмоавтоматике применяют камеры со сквозным протоком ( рис. 2.32, а), которые называются проточными или междроссельными, и камеры, в которые воздух поступает только через один пневмодроссель ( рис. 2.32, б) - это так называемые глухие камеры. 
Схема золотника на шарнирных подвесках. В пневмоавтоматике находят применение плоские золотники ( рис. 27) с пружинными и гидродинамическими подвесками, позволяющими свести до минимума трение. 
 
В пневмоавтоматике помимо двух турбулентных дросселей, соединенных последовательно и разделенных междроссельной камерой, применяют также дроссельные пакеты. 
В пневмоавтоматике различают цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами. 
В пневмоавтоматике для трансформации сигнала электрического тока в пропорциональный ему пневматический сигнал в форме давления сжатого воздуха применяют электропневматические преобразователи. 
В пневмоавтоматике применяют довольно разнообразные пневматические механизмы. Однако в подавляющем большинстве случаев используют поршневые и мембранные исполнительные механизмы, так: сак они просты по конструкции, имеют высокую надежность и обеспечивают значительные усилия на штоке. По сравнению с электрическим приводом поступательного движения, развивающим те же усилия, пневмопривод значительно легче, дешевле и проще по конструкции. 
Схема стабилизатора низкого давления. В пневмоавтоматике часто встречается задача поддержания постоянного и высокостабильного давления в глухих камерах различных приборов. Расход воздуха через такие камеры может быть очень мал и определяется утечкой. Для этой цели предусмотрены задатчики. По своему назначению они аналогичны стабилитронам в электронной технике и служат для создания опорного давления. Задатчики представляют собой стабилизаторы давления со сбросом излишков воздуха в атмосферу. 
Свойственное пневмоавтоматике низкое быстродействие ограни - - вает область ее целесообразного применения. Однако во многих случаях это ограничение не имеет существенного значения. В частности, системы автоматического управления в нефтяной промышленности не предъявляют требований к высокому быстродействию, так как управляемые этими средствами технологические процессы сами относятся к числу медленно протекающих. 
В пневмоавтоматике, так же как в электротехнике, существуют свои условные обозначения элементов и цепей. Так, ввод обозначается как хвостовик стрелы, выход в атмосферу - как земля в электросхемах, сопло-заслонка - как острие стрелки, упирающейся в поперечную линию, входной сигнал - кружочком диаметром 2 мм. 
В пневмоавтоматике рабочим телом является воздух. Поэтому основными уравнениями, необходимыми для анализа работы вычислительных и иных пневматических устройств, являются уравнения, описывающие законы движения воздуха. 
В пневмоавтоматике применяют как пассивные сумматоры на пневмосопротивлениях, так и сумматоры на пневмосопротивлениях с усилителями. Пассивный сумматор на пневмосопротивлениях представляет собой пневматическую проточную камеру, к которой через несколько сопротивлений подводятся суммируемые давления ( теория работы пневматических проточных камер с ламинарными пневмосопротивлениями была рассмотрена в гл. 
В пневмоавтоматике разработаны и применяются также специализированные преобразователи, конструкция и принцип действия которых позволяют реализовать только одну функцию. 
В пневмоавтоматике генераторы применяются значительно реже, чем в электронике. 
В пневмоавтоматике основным источником энергии является сжатый воздух. 
В пневмоавтоматике давление сжатого воздуха является основной величиной, по которой оценивают работу как отдельных узлов и элементов, так и пневматических устройств и приборов. Давление воздуха, как правило, используется в качестве выходной величины во всех пневматических устройствах. Этим определяется необходимость измерения, регистрации и индикации давления. 
 
В пневмоавтоматике применяют вторичные регистрирующие приборы типов 1РЛ - 29А, 2РЛ - 29Б, ЗРЛ-29В и ЗРЛ-29ВМ. Приборы 1РЛ - 29А и 2РЛ - 29Б имеют по одному или по два измерительных механизма и являются регистраторами одной или двух контролируемых величин. 
В пневмоавтоматике разработаны и применяют различные вычислительные блоки, позволяющие выполнять многие математические операции с входными сигналами: алгебраическое суммирование, умножение и деление на постоянный коэффициент, перемножение функций, возведение функции Е квадрат и извлечение квадратного корня, дифференцирование, интегрирование, нелинейное преобразование, а также выполнение основных логических операций. Ниже рассмотрены принцип действия и устройство наибо / ее характерных вычислительных блоков. 
В пневмоавтоматике, так же как и в электротехнике, существуют свои условные обозначения элементов и цепей. Так, ввод обозначается как хвостовик стрелы, выход в атмосферу - как земля в электросхемах, сопло-заслонка - как острие стрелки, упирающейся в поперечную линию, входной сигнал - кружочком диаметром 2 мм. 
Какой недостаток пневмоавтоматики устраняют усилители мощности. 
В развитии пневмоавтоматики можно выделить четыре этапа, характеризуемых применением следующих средств: крупногабаритных универсальных приборов; блочных устройств, реализующих агрегатный принцип; устройств, позволяющих реализовать элементный принцип; элементов и устройств, использующих в работе газодинамические эффекты. 
Генератор прямоугольных импульсов. а-схема. б - графики переходных процессов.| Генератор с дистанционно управляемой частотой. В схемах пневмоавтоматики широко распространены генераторы прямоугольных импульсов. Простейший генератор ( рис. 10 - 22, а) представляет собой пневмореле с зоной возврата, охваченное инерционной отрицательной обратной связью, включающей емкость V и дроссель с проводимостью а. Такая структура обеспечивает прямоугольные автоколебания давления pt на выходе и синхронные автоколебания давления ръ в емкости V. 
Элементы струйной техники. Дальнейшим развитием пневмоавтоматики является применение приборов струйной техники, в которых элементы построены на гидроаэродинамическом принципе, на основе взаимодействия струй и при использовании свойств пристеночных течений. Новая область пневматических систем контроля и автоматики называется пневмоникой. 
В системах пневмоавтоматики в качестве регулирующих органов применяют регулирующие клапаны и регулирующие ( дроссельные) заслонки. 
Схема пневматическои камеры с периоди - Hu-jfn тттягяАтрет МЙТАТГИКЯ. Работа приборов пневмоавтоматики сопряжена со сложными процессами течения газовых сред. Методика расчетов этих процессов может быть использована также при изучении процессов движения газовых сред в других объектах п, наоборот, исследование задач, на первый взгляд далеких от пневмоавтоматики, как показывает опыт, часто оказывается полезным для понимания процессов работы пневматических приборов нового типа. 
Структурная схема систе - дификаций. запирающихся вручную мы пневмоавтоматики Центр перед расстыковкой ( снятием модуля и незапирающихся. Запирающиеся разъемы применяют в том случае, если при замене какого-либо модуля на резервный остальные модули должны работать или если не допускается соединение с атмосферой отдельных пневматических линий ( например, линий первичных преобразователей. Незапирающиеся разъемы предусмотрены для тех случаев, когда снятие любого из модулей делает весь блок неработоспособным. Колодки пневматических разъемов закреплены на монтажной раме. В системах пневмоавтоматики управляющее воздействие на регулирующие органы выполняют пневматические исполнительные механизмы. 
Поршневой исполнительный механизм. 
В системах пневмоавтоматики в качестве регулирующих органов применяют клапаны и дроссельные заслонки. 
В системах пневмоавтоматики в качестве регулирующих органов применяют регулирующие клапаны и регулирующие ( дроссельные) заслонки. 
В системах пневмоавтоматики устанавливают чугунные и бронзовые вентили или клиновые задвижки. В кислородопрово-дах применяют бронзовую арматуру. 
В системах пневмоавтоматики управляющее воздействие на регулирующие органы выполняют пневматические исполнительные механизмы. 
Регулирующие клапаны одно - ( а и двухседельные ( б.| Форма рабочей поверхности клапанов. В системах пневмоавтоматики в качестве регулирующих органов применяют клапаны и дроссельные заслонки. 
В устройствах пневмоавтоматики находят применение обратные пневматические клапаны и струйные диоды. 
В системах пневмоавтоматики в качестве командных и импульсных проводок рекомендуется использовать пневмокабель, представляющий собой несколько пластмассовых труб в общей защитной оболочке. 
Широкое применение пневмоавтоматики в сахарной промышленности началось с 1966 г., и за пятилетие внедрено только нашим заводом более 5000 различных приборов пневмоавтоматики. 
В схемах пневмоавтоматики они имеют такое же назначение, что и электрические сопротивления в электрических схемах. Величина пневматического сопротивления зависит от длины канала и его проходного сечения. 
Условные обозначения на принципиальных схемах.| Делитель давления ( Р, Рь Р2 - дав - - - - - - - X - - - - - - - -. - - - - - - - - 5. В схемах пневмоавтоматики широко используют делители давления ( рис. 2.37), которые состоят из постоянного и регулируемого дросселей. 
Изучение приборов пневмоавтоматики, демонстрировавшихся ведущими приборостроительными фирмами на международных выставках Интеркама-68 ( ФРГ), Автоматизация-69 ( СССР), Экспо-70 ( Япония), Химия-70 ( СССР), показало, что в течение последних двух-трех лет в США, Англии, ФРГ, Франции, Японии, Италии и многих других странах, выпускающих средства пневмоавтоматики, разработаны и выпускаются новые конструкции пневматических приборов контроля и регулирования, отличающихся некоторыми техническими характеристиками и имеющих эксплуатационные преимущества по сравнению со старыми моделями. 
В схемах пневмоавтоматики они имеют такое же назначение, что и электрические сопротивления в электрических схемах. Величина пневматического сопротивления зависит от длины канала и его проходного сечения. 
Делитель давления ( Р, Рь Р2 - дав - - - - - - - X - - - - - - - - - - - - - - - - 5 - - - - - - - г. 
В схемах пневмоавтоматики широко используют делители давления ( рис. 2.37), которые состоят из постоянного и регулируемого дросселей.