книги из ГПНТБ / Березовец Г.Т. Приборы пневматической агрегатной унифицированной системы и их использование для автоматизации производственных процессов

которое было достигнуто. До тех пор, пока р у < р 3 и ре = О, клапан К будет оставаться закрытым независимо от знака и вели­

быстро нарастает. При этом шаговый переключатель поворачи­ вает золотник Зл на 1 зубец храповика. В положении, показан­ ном на схеме, золотник соединяет магистраль рр с атмосферой. Следующий импульс рв соединяет магистраль рр с магистральюра.

Под давлением рв в блоке запоминания перекрывается сопло Сь соответствующей заслонкой.

При этом повышается давление ре в камерах 17 и 19. По­ скольку ре ~ 1 кГ/сж2, а ру — р3 1 кГ/см2, то сопло С6 от­ кроется. При этом откроется клапан К и давление р3 в камере запоминания уравняется с давлением в магистрали р у.

Давления в камерах 11 и 13 блока сравнения уравниваются, но сопло С4 остается закрытым благодаря давлению рв в ка­

мере 10. Импульс р в поступает в камеру 7, сопло С2 закрывается заслонкой, и давление в камере 8 начинает возрастать.

После выдержки времени tu, определяемой проходным сече­ нием регулируемого дросселя Др2, сила давления в камере 8 пре­ одолевает усилие пружины Пъ и перекрывает сопло Сз соответ­ ствующей заслонкой. При этом импульс давления рс поступает в камеру 12, открывается сопло Ci и импульс р в снимается. После

снятия импульса рв восстанавливается исходное состояние схемы.

место в этот момент.

Рассмотрим теперь работу блока постоянного перепада. Когда давление в камере 1 равно 0, усилие пружины П1 уравновеши­ вается разностью давлений рх и рт в камерах 2 и 3 (рх < рт )• Так как перепад давлений на дросселе Дрх поддерживается постоянным, давление рх возрастает с постоянной скоростью. Если, например, перепад на дросселе Дрг уменьшается, то умень­ шается зазор между соплом С1 и соответствующей заслонкой. При этом давление в камерах 4 я 5 увеличивается, и восстана­ вливается заданная величина перепада.

Когда в камеру 1 подается давление рр = ра, то оно пре­ одолеет усилие пружины П 1 и уравновесится разностью давлений

60

Рх, и рм вДкамерах 2 и 3 (р* > рм). При этом давление рх умень­ шается с постоянной скоростью.

Так как шаговый переключатель с плоским золотником (см. рис. 30) конструктивно значительно отличается от остальных блоков, была разработана другая схема шагового переключателя (рис. 31), построенного на базе приборов агрегатной системы. К преимуществам этой схемы следует отнести отсутствие прптер- ■того золотника и других деталей, подвергающихся износу, а также

отсутствие значительных перемещений подвижных частей, что должно увеличивать быстротодействие.

Шаговый переключатель работает по следующей схеме (рис. 31). В исходном положении (до поступления первого импульса давления рв) сопла Сл и Сз открыты под действием пружин Пх и

Пъ. Сопло Съ закрыто заслонкой Зг. Давление в полостях Wi, И72 и W з равно атмосферному.

При подаче импульса давления рв появляется давление в по­

лостях Wi. Сопло Сз перекрывается заслонкой. В блок постоян­ ного перепада подается давление рр — рР1. Это же давление по­ ступает в полости Ws. Когда импульс снят, сопло Сз продолжает оставаться закрытым благодаря давлению в камере Ws. Давле­ ние р р сохраняется. Под действием давления в полости W 3 пере­ крывается сопло Ci соответствующей заслонкой.

61

При следующем импульсе р в давление поступает в камеры Wi.

Сопло Сз открывается. Давление в магистрали рр снижается до атмосферного. После снятия импульса рв восстанавливается

исходное положение. Давление в магистрали рр остается равным атмосферному до следующего импульса рв. Затем цикл повто­

ряется снова.

§4. ДАТЧИКИ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Вкачестве измерительных блоков пневматической агрегатной системы, как об этом уже упоминалось ранее, могут применяться

любые датчики с пневматическим выходом, изменяющимся в пределах 0,2—1 кГ/см2 при изменении регулируемого параметра от 0 до 100% диапазона измерений данного прибора.

В настоящее время выпускается ряд датчиков с пневматиче­ скими преобразователями, построенными на принципе компен­ сации перемещений.

К таким датчикам относятся: дифманометры ДП77-280 и

ДППМ-270, манометры МГП-270, МСП-270 и МБП-270, вакуум­ метры ВСП-210, мановакуумметры МВСП-210 и ротаметры РПД, преобразователями которых служат узлы пропорциональной части пневматических регуляторов 04, а также поплавковые уровнемеры РУКЦ, РУФЦ и другие широко известные приборы и аппараты.

Однако преобразователи такого типа не обеспечивают доста­ точной точности измерения: большинство их относится к классам: точности 1,5—2,5.

Более высоким классом точности (0,5—1) обладают датчики,, построенные так же, как и регулирующие блоки АУС, на прин­ ципе компенсации сил.

Ниже приводятся схемы и основные данные датчиков двух типов — дифманометров ДМПКЛ и ДМПКА00.

Кроме этих датчиков, разработаны манометрические термо­ метры, манометры и другие приборы с пневматическим выхо­ дом.

Дифманометр ДМПК-4

Дифманометр ДМПК-4 рассчитан на пределы измерения от 0—25 до 0—400 мм вод. ст. и на статическое давление 4 кГДмА при условии включения через реле перегрузки или на давление 1 KBjсм} без этого реле.

Основная допустимая погрешность прибора по давлению на выходе равна ± 1 % при чувствительности, равной 0,05—0,1% от предела измерения. Допустимая температурная погрешность ДМПК-4 не превышает 0,25% от основной допустимох! погреш­ ности на каждые 10° С отклонения температуры от 20° С в преде­ лах 5—60° С. Вариация и нестабильность меньше 0,2% от предела измерения.

62

Дифманометр ДМПКЛ, схема которого приведена на рис. 32, основан на принципе весов с коромыслом, на котором осуще­ ствляется баланс сил. На одно плечо коромысла действует усилие,, возникающее вследствие изменения измеряемого перепада да­ влений. Это усилие компенсируется усилием от действия обрат­ ной связи, приложенным к другому плечу коромысла.

Основными элементами дифманометра являются мембранный измерительный элемент и пневмопреобразователь.

Резинотканевая мембрана 2 разделяет корпус 1 на плюсовую и минусовую камеры. Мембрана (кероспио-бензо-маслостойкая),

ленточной тягой 3 соединена с рычагом 4, который выведен из плю­ совой полости через уплотнительный сильфон 5. Движение ры­ чага 4 передается через систему ленточных тяг и рычагов заслонке 9 сопла 8. Для предотвращения колебаний заслонки 9 служит демпфер 10. Воздух в сопло 8 и в сильфон обратной связи 7 по­ дается через фильтр 13 и усилительное реле 12. Усилительное реле устроено так, что колебания давления питающего воздуха мало влияют на работу прибора. Для этого в усилительном реле на дросселе 11 поддерживается постоянный перепад 30—40 мм. рт. ст.

При изменении измеряемого перепада, действующего на мем­ брану 2, давление на выходе из датчика, поступающее на сильфон обратной связи, изменяется в такую сторону и на такую величину, что усилие со стороны сильфона уравновешивает усилие со сто­ роны мембраны 2. Следовательно, выходное давление всегда про­ порционально измеряемому перепаду давления.

По пределам измерения приборы Д М ПК-4 подразделяются на две группы: 0—25; 0—40; 0—63; 0—200 лиг вод. ст.и 0 —160; 0—250;

63.

О—400 мм вод. ст. В каждой группе переход с одного предела на другой осуществляется перемещением сильфона обратной связи 7, т. е. изменением точки приложения усилия, действую­ щего со стороны этого сильфона.

Когда измеряемый перепад равен нулю, давление на выходе устанавливается корректором нуля 6 на значении 0,2 кГ/см2.

Для гашения колебаний системы служит жидкостный дем­ пфер 10. Постоянная времени дифманометра зависит от длины линии пневмопередачи I и равна 3,5 сек.’ при I = 60 м, 7,8 сек. при I = 150 м и 20 сек. при I = 300 м. Вес прибора не превышает

16,5 кг.

Дифманометр ДМНК-100

Дифманометр ДМПН-\00 имеет пределы измерения от 0—40

коробок, соединенных между собой каналом и заполненных жид­ костью. Внешние мембраны обеих коробок соединяются штоком 8, что уменьшает температурную погрешность, связанную с рас­ ширением заполняющей жидкости.

Мембраны, изготовляемые из нержавеющей стали марки ЭИ-702, имеют одинаковый профиль, поэтому при чрезмерном повышении давления в одной из камер они изгибаются в одну сторону так, что их профили совпадают, а мембранный блок без

64

разрушения может выдерживать многократную перегрузку, рав­ ную полному статическому давлению.

Рычаг 12, соединенный с мембранным блоком тягой 11, выво­ дится из минусовой камеры через уплотнительную мембрану 13, изготовленную из нержавеющей стали ЭИ-702. На конце рычага 12 закреплена утапливаемая заслонка 2 сопла 3. При чрезмерном повышении давления со стороны плюсовой камеры заслонка утапливается и не повреждается.

Воздух к соплу поступает от усилительного реле 6 такого же типа, что и в ДМПКЛ.

Давление с выхода реле 6 подается в сильфон обратной связи 4. При изменении перепада на мембранном блоке 7 давление на вы­ ходе, а значит, и давление в сильфоне 4 изменяется в такую сто­ рону и до тех пор, пока усилие со стороны сильфона не уравно­ весит усилие со стороны мембранного блока 7. Следовательно, давление на выходе всегда пропорционально измеряемому пе­ репаду.

По пределам измерения ДМПК-100 подразделяется на две группы: 0—40; 0—63; 0—100; 0—160; 0—250; 0—400 мм рт. ст.

и0—630; 0—1000 мм рт. ст. В каждой группе приборов переход

содного предела на другой осуществляется посредством меха­ низма настройки перепада 1 перемещением сильфона обратной связи 4, т. е. изменением точки приложения усилия, действую­ щего со стороны этого сильфона. Когда измеряемый перепад равен нулю, давление на выходе устанавливается корректором нуля 5 на значении 0,2 к/'/сж2.

Вес прибора не превышает 16,5 кг.

Номенклатура датчиков, которые могут использоваться с при­ борами и блоками пневматической агрегатной системы, может быть значительно расширена применением электрических прибо­ ров для измерения как электрических, так и неэлектрических величин с последующим преобразованием результатов измерений, получаемых в виде электрических сигналов, в пневматические. Это преобразование может осуществляться при помощи преобра­ зователей, встраиваемых в электрические приборы, или электропневматпческими преобразователями, выполненными в виде само­ стоятельных устройств.

Пневмопреобразователь У П -38 Б

В автоматические электрические приборы, предназначенные для измерения неэлектрических величин (потенциометры и мосты типа ЭПД, ЭМД, ЭПП, ЭМП и др.), могут быть встроены пре­ образователи типа УП-38Б (рис. 34).

Для преобразования угла поворота движка реохорда в про­ порциональное ему усилие на оси 1 этого движка закреплена резьбовая втулка 2, связанная тросом 3 с пружиной 4, прикре­ пленной к рычагу 9 блока преобразователя.

Характеристика пружины — пологая с ходом в несколько десятков миллиметров.

Усилие со стороны пружины передается через шток 10 дну сильфона обратной связи 6, в центре которого укреплена заслонка 8 сопла 7. Перемещение заслонки 8 относительно сопла 7 вызы­ вает такое изменение давления в камере 5, что система сильфон 6 — пружина 4 приходит в равновесие.

Вследствие этого давление на выходе преобразователя стано­ вится пропорциональным усилию пружины, а следовательно, и значению измеряемой величины.

Рис. 34. Схема пневмопреобразователя У/7-38Б-

В камеру 5 воздух поступает от усилительного реле того же типа, который применяется в задатчике ПД-35.

Данный пневмопреобразователь может быть применен и в дру­ гих приборах компенсационного типа, например в таких, как тягонапоромер ТНСК (а), в котором трос 3 может быть прикреплен к каретке пера. В других приборах втулка 2 может быть посажена на ось стрелки или на другую ось, угол поворота которой не превышает 360° при изменении измеряемой величины от 0 до 100% диапазона показаний прибора.

Пневмопреобразователь типа УП-ЪЪБ может использоваться также и для преобразования угла поворота сельсина в пропор­ циональное ему давление воздуха.

66

дается на первичную обмотку wxвходного трансформатора Tpi фазочувствительного электронного усилителя. Напряжение со

двухфазного асинхронного конденсаторного двигателя 12, па­ раллельно которой включен конденсатор Сг. Анодное питание подается с мостика, собранного на диодах Д 5, Д 6, Д7, Д 8 в блоке литания 14.

Сетевая обмотка w0двигателя включена через фазосдвигающий конденсатор Сз на напряжение ~ 170 в.

Так как анодное напряжение подается не сглаженным, а на сетку лампы подается напряжение пульсирующее с частотой 100 гц, то при нулевом сигнале на входе через обмотку wy про­ текает ток, также пульсирующий с частотой 100 гц.

При появлении сигнала разбаланса меняется форма анодного тока. Одни полуволны анодного тока увеличиваются, другие — уменьшаются. Это обусловлено тем, что напряжение, подаваемое на сетку, складывается из напряжения смещения и напряжения

•сигнала. Вследствие этого на сетку лампы будет действовать напряжение 50 гц. Частота пульсации анодного тока будет также 50 гц, и, следовательно, двигатель начнет работать, перемещая через редуктор 15 движок 3 реохорда 4 в сторону уменьшения раз­ баланса.

Чтобы трансформатор Трх не насыщался при больших входных сигналах, сигнал разбаланса подается на первичную обмотку входного трансформатора через сопротивление Ri, а сама пер­ вичная обмотка шунтирована двумя диодами Дг и Дг, которые имеют квадратичную токовую характеристику в некоторой области входных напряжений. При больших входных сигналах ток через диоды увеличивается, а следовательно, и увеличивается падение напряжения на Ri.

Положение движка 3 всегда соответствует положению движка 1 реохорда 2 (движок 3 всегда следит за движком 1).

На одной оси с движком 3 укреплен кулачок 5, профиль ко­ торого изготовлен по спирали Архимеда. При повороте кулачка перемещается заслонка 6 первичного реле. Воздух к соплу пер­ вичного реле поступает из линии питания (р11ПТ) через постоян­ ный дроссель 9.

Междроссельная камера 10 соединена со вторичным реле 11. Если заслонка 6 приближается к соплу 7, то давление ру

в междроссельной камере 10 ру увеличивается.

Шток 16 вторичного реле, укрепленный на двух мембранах 17 и 18, открывает плоский клапан 19. Воздух при этом из линии питания проходит через зазор между седлом и клапаном и посту­ пает на выход преобразователя и узел отрицательной обратной

•связи 8, который состоит из двух сильфонов, расположенных

68

концентрично один в другом. Сопло 7 жестко связано с сильфо­ нами. При увеличении давления в линии обратной связи сильфоны перемещаются вправо и отодвигают сопло от за­ слонки.

Таким образом, если под действием кулачка 20 заслонка при­ близилась к соплу, то под действием обратной связи сопло отой­ дет от заслонки, вследствие чего устанавливается пропорциональ­ ная зависимость между величиной перемещения кулачка рео­ хорда и величиной давления в линии обратной связи, а следова­ тельно, и в выходной л и н и и преоб­ разователя.

Входной величиной преобразователя является ток г'у, про­ текающий по управляющей катушке 6. Управляющая катушка 6 подвешена на двух плоских пружинах 5 в воздушном зазоре постоянного магнита 7. При изменении тока гу изменяется поло­ жение катушки в воздушном зазоре. В зависимости от направле­ ния тока изменяется и направление движения катушки.

На катушке укреплена 1заслонка 8 первичного усилитель­ ного реле.

69