что такое позиционер клапана
Что такое электропневматический позиционер?
Используя пневматические системы и для управления различными пневматическими устройствами, помимо пневмопреобразователей, не обойтись без электропневматических позиционеров.
Позиционеры – это специальные устройства, предназначенные для уменьшения или полного снятия рассогласования хода, а также повышения быстродействия и отклика пневматических мембранных и поршневых исполнительных механизмов путем включения обратной связи по положению выходного штока исполнительных механизмов.
Другими словами, позиционеры являются регуляторами в системе контроля, которые обеспечивают заданную координацию положения пневматического исполнительного механизма поступательного или поворотного действия (так называемая, регулируемая величина) и командного сигнала (задающая величина).
Как и любой другой регулятор, электропневматический позиционер имеет свой объект регулирования, задание, параметр, сигнал действующего рассогласования и выходной сигнал управления. При этом, в качестве объекта управления может выступать любой исполнительный механизм – пневмодвигатель вращательного и поступательного действия, пневмоприводы, пневмоцилиндры, а также регулирующие клапана. Объект управления – это то, ради чего задумывалась пневматическая система.
Параметр – применительно к позиционерам – положение штока клапана, положение пневмоцилиндра и т.д.
Заданием является управляющий сигнал от блока управления пневмосистемой или регулятора.
Сигнал действующего рассогласования – это разница между управляющим сигналом и, например, действительным положением штока клапана.
Таким образом, изменяя выходное давление или усилие тарированной пружины, позиционер обеспечивает соответствие положения штока клапана и управляющего сигнала, компенсируя, при этом, усилия, оказывающие воздействие на подвижную систему клапана. Такими усилиями могут быть: статическое и динамическое воздействие регулируемой среды, либо трение в подвижных соединениях.
Стоит отметить, что в некоторых моделях электропневматических приборов конструктивно объединены функции позиционеров и преобразователей, при этом, обратная связь по положению штока или другого рабочего органа механизма, осуществляется при помощи линейно перемещающихся штоков, рычагов, либо эксцентрикового ролика для поворотных механизмов.
Современные цифровые интеллектуальные позиционеры, помимо своей основной задачи – регулирования положения штока клапана, могут выполнять огромное количество дополнительных функций, таких, как: обзор параметров состояния клапана, его автоматическая настройка и диагностика, а также, конфигурирование, моделирование, архивирование данных, получаемых в процессе работы. Однако, не всегда такие возможности позиционера востребованы, поэтому, прежде чем приобретать позиционер с множеством функций, подумайте, может быть для тех процессов, которые Вам необходимо запустить будет достаточно аналогового позиционера или обычного пневмопреобразователя?
На практике, используются, конечно, обычные пневматические и электропневматические позиционеры моделей ПП, ЭПП, ППМ-200, ЭПП-300. Именно они нашли наибольшее распространение на просторах России и стран СНГ.
— Пневматический позиционер ПП – может быть изготовлен как для одностороннего, так и для двустороннего действия. Это самый простой, однако, один из самых надежных позиционеров.
— Позиционер приводных механизмов ППМ-200 – позиционер изготавливается в соответствии с требованиями ПБ 09-540-03, может применяться как для поступательного, так и для поворотного рабочего хода.
— Электропневматический позиционер ЭПП и ЭПП-Ex – могут работать с барьером искрозащиты во взрывоопансых зонах. Имеют уровень взрывозащиты «особовзрывобезопасный».
— Электропневматический позиционер ЭПП-300 – прибор имеет встроенный HART-модем и может соединяться с управляющим устройством (ПК) по аналоговому или цифровому каналу.
Пневматический позиционер ППМ-200
Современные цифровые электропневматические позиционеры используются, также, для управления регулирующими поворотными или линейными клапанами. Принцип действия позиционера, в данном случае, состоит в установке регулирующего органа (штока) в положение, которое соответствует электрическому входному управляющему сигналу. Причем дополнительные функциональные входы могут быть использованы для установки клапана в безопасное положение или его блокировки.
Интеллектуальный позиционер Siemens SITRANS VP
Таким образом, можно сделать вывод о том, что пневматические и электропневматические позиционеры существенно дополняют возможности различных регуляторов давления с пневмоприводом. Позиционеры позволяют исключить гистерезис пневмосистемы (запаздывание отклика привода на команду управляющего блока), увеличить быстродействие и точность поддержания необходимых параметров, обеспечить надежность закрытия клапана при больших перепадах давления и тем самым герметизировать систему.
Позиционеры
Область применения позиционера для клапана
Чтобы улучшить эксплуатационные свойства регулирующих клапанов, их оснащают мембранными исполнительными механизмами. Последние имеют позиционер и дублер привода.
Принцип работы устройства
Позиционер регулирующего клапана – это устройство, которое предназначено для движения штока в соответствии с командным давлением путем применения обратной связи по позиции штока. Благодаря этому, ликвидируется воздействие сил трения, дисбаланс плунжера. Все это приводит к рассогласованию между командным давлением воздуха и позицией штока, которое иногда может достигать 30%.
Позиционер для клапана сокращает гистерезис на 1,5-2% и сокращает запаздывание регулирующих клапанов. Применение устройства актуально в системах точного регулирования, когда присутствует высокое давление среды, когда регулирующие клапаны работают на вязких средах, шламе, пульпе и суспензиях.
Работают позиционеры по одному общему правилу – чувствительным компонентом выступает мембранный узел, который включает в себя две мембраны. Последние имеют неравноценные эффективные зоны – эффективная зона нижней на порядок больше эффективной зоны верхней. При перемещении мембранного узла в этом направлении пружина обратной связи сжимается, увеличивая усилие и создавая изостатическое положение системы. Положение устойчивости зависит от уровня сжатия пружины, которое сопровождается подъемом нижнего конца, объединенного со штоком позиционера.
Шток выполняет обратную связь с регулирующим клапаном, упираясь в тарелку пневматического привода и двигаясь по ней.
В позиционер для арматуры сжатый воздух подается от регулятора или устройства дистанционного управления, а также для питания пневматического мембранного привода регулирующего клапана. С целью управления применяется пилотное устройство в качестве клапана с двумя седлами, противоположно направленными друг к другу. Через одно из них воздух проходит в привод регулирующего клапана, а через другое – в атмосферу. Позиция пилотного клапана определяет позицию мембранного узла позиционера. Последний зависит от размера командного давления воздуха и позиции привода регулирующего клапана. Когда достигается требуемое положение плунжера регулирующего клапана, перекрывается подача сжатого воздуха в пневмопривод. Следовательно, движение плунжера прекращается.
Разновидности устройств
Позиционер в качестве исполнительного механизма для трубопроводной арматуры бывает:
Электропневматический позиционер – это стандартный позиционер пневмопривода, который оснащен дополнительным электропневматическим преобразователем. Последний получает аналоговый входной сигнал постоянного тока от системы управления и преобразует его в пропорциональный пневматический сигнал, который после передается стандартному позиционеру. Почти каждый позиционер пневматический может быть оснащен электропневматическим преобразователем.
Позиционер пневматический необходим, чтобы сократить рассогласование хода и повысить скорость действия пневматических мембранных и поршневых исполнительных механизмов с помощью введения обратной связи по положению выходного штока исполнительных механизмов. Позиционер привода пневматического – это комплектующее устройство для исполнительных механизмов.
Где купить?
Компания Max-Air Technology специализируется на производстве и реализации устройств с пневматическим и электропневматическим принципом действия. Поскольку мы занимаемся производством более 15 лет, то гарантируем высокое качество нашей продукции. Каждый наш товар сопровождается гарантией итальянской компании.
Продукция нашей компании является востребованной как у масштабных государственных и коммерческих компаний, так и у небольших фирм. Это обуславливают высокие технические характеристики устройств. Позиционер крана, как и другие элементы арматуры, позволяет управлять технологическими процессами. Более того, гарантирует высокую степень контроля производственного процесса, исключает появление разного рода неполадок.
Если Вы хотите купить нашу продукцию, то сделать это можно в режиме онлайн или в телефонном режиме. Кроме того, мы можем связаться с Вами в любое удобное для Вас время в телефонном режиме. Для этого на сайте следует заполнить заявку, где указать свое имя и контактный телефон. Мы принимаем оплату безналичным расчетом. Возможен возврат или обмен товара в течение 2 недель с момента приобретения.
Что такое позиционер?
Позиционер представляет собой специальный прибор, которые способен уменьшать или полностью снимать рассогласование хода. Еще одной его функцией является ускорение откликов механизмов за счет осуществления обратной связи.
Проще говоря, позиционерами можно считать любой регулятор в контролирующем оборудовании, позволяющий координировать механизмы.
В качестве первого может быть представлен любой исполнительный механизм с пневматической конструкцией. Фактически этот объект и являет тем, ради чего прибор внедряется.
Сейчас на территории России представлено несколько компаний, занимающихся разработкой и изготовлением подобных приспособлений. С одной из них не составит труда ознакомиться на сайте http://www.klapan.ru/production/navecnoe/pozitioneru.
Получается, изменяя выходное давление либо усилие тарированной пружины, позиционер обеспечивает соотношение положения штока клапана и правящего сигнала, компенсируя, помимо этого, усилия, оказывающие действие на подвижную систему клапана. Этими усилиями обычно представлены: статическое и динамическое действие регулируемой среды, или трение в подвижных соединениях.
Нужно отметить, что во многих моделях электропневматических устройств симбизно объединены функции позиционеров и преобразователей, при данном, обратная взаимосвязь по положению штока либо иного рабочего органа приспособления, осуществляется с помощью линейно перемещающихся штоков, рычагов, или эксцентрикового ролика для поворотных механизмов.
Позиционер имеет следующие характеристики:
Современные цифровые интеллектуальные позиционеры, кроме собственной главной функции – регулировки положения штока клапана, обычно исполняют бесчисленное множество добавочных функций, таковых, как: обзор характеристик состояния клапана, его автоматическая настройка и диагностика работы, а кроме того, конфигурирование, моделирование, архивирование информации, получаемой в ходе работы. Впрочем, не постоянно такие возможности позиционера популярны, из-за чего, до того, как покупать позиционер с обилием функций, задумайтесь, быть может, тем процессом, что Вам нужно запустить будет достаточно аналогового позиционера либо простого пневмопреобразователя?
Важно понимать, что электрический пневмопозиционер является сложной конструкцией, что напрямую сказывается на её стоимости. В некоторых ситуациях оптимально рассматривать и другие варианты, что позволяет сэкономить внушительную сумму. С другой стороны, именно такой прибор является наиболее современным. Если Вы уверен, что нужно именно такое приспособление, узнать подробнее можно на сайте http://www.klapan.ru/node/200,, а также приобрести по наиболее привлекательной стоимости.
Максим Малинин
3141 просмотр
16 марта 2017 г.
Позиционер или преобразователь, что выбрать?
Рассмотрим сначала разницу между этими двумя приборами, предназначенными для управления пневматическими исполнительными устройствами. Задача электропневматического преобразователя – это преобразование стандартного токового сигнала в пневматический сигнал для управления пневматическим исполнительным механизмом. Например, стандартный токовый сигнал 4 — 20 мА преобразуется в пневматический сигнал 0,2 — 1,0 бар или 0,4 — 2,0 бар или в сигнал любого другого диапазона в соответствии с имеющимся давлением сжатого воздуха. Позиционер же является регулятором положения подвижной системы регулирующего клапана и как каждый регулятор он имеет объект регулирования, параметр, задание, сигнал действующего рассогласования и выход (сигнал управления). Объект управления — это исполнительный механизм регулирующего клапана, параметр — положение штока клапана, задание — управляющий сигнал (стандартной природы и диапазона, например, 4 — 20 мА) от системы управления или регулятора, сигнал действующего рассогласования – разница между управляющим сигналом и действительным положением штока, а выход — давление сжатого воздуха, поступающее в рабочую полость исполнительного механизма. Изменяя выходное давление в диапазоне от нуля до давления питания, позиционер обеспечивает соответствие положения штока клапана управляющему сигналу, компенсируя усилия, действующие на подвижную систему клапана (трение в подвижных соединениях, статическое и динамическое воздействие регулируемой среды). Кстати, по-немецки «позиционер» — «Stellungsregler», буквально – регулятор положения.
Допустим, вы хотите исключить применение электричества в рабочей зоне, где расположен регулирующий клапан, но вы должны управлять этим клапаном от электронной системы управления. В этом случае вы применяете электропневматический преобразователь, а выход преобразователя подаёте либо на пневматический позиционер, либо непосредственно в рабочую полость пневматического исполнительного механизма.
Если вы применяете регулирующий клапан с пневматическим позиционером, и вас это устраивает, но вы хотите интегрировать этот клапан в электронную систему управления, то вы устанавливаете между системой и пневматическим позиционером электропневматический преобразователь.
К этим двум причинам применения электропневматического преобразователя добавляется третья, весьма важная: длительные и многочисленные исследования показали, что для малоинерционных систем управления (например, в случае регулирования расхода жидкости) применение позиционеров является нежелательным, так как ухудшает динамику процесса регулирования. В частности, в таких системах применение позиционера при наличии значительных сил трения вызывает высокую колебательность процесса регулирования. Более благоприятный переходный процесс регулирования может быть обеспечен именно с помощью электропневматического преобразователя. Например, известно, что управление клапанами антипомпажной защиты компрессора осуществляется при помощи электропневматического преобразователя, а не позиционера.
В остальных случаях (кроме трёх перечисленных, когда применение преобразователя необходимо или явно предпочтительно) следует выбирать между позиционером и преобразователем руководствуясь изложенными ниже доводами и соображениями.
Выше было отмечено, что основное назначение позиционера — обеспечить положение штока клапана в соответствии с управляющим сигналом, преодолевая трение в подвижных соединениях (в сальнике, в направляющей втулке и пр.), а также статическое и динамическое воздействие регулируемой среды на затвор. Если противодействующие усилия значительны, как это имеет место, например, при больших перепадах давления на регулирующем клапане, то применение позиционера оправданно и полезно. Ну а если преодолевать нечего? Если эти воздействия на подвижную систему клапана гораздо меньше, чем перестановочное усилие, определяемое произведением давления в рабочей полости исполнительного механизма на эффективную площадь его мембраны? В этом случае и позиционер и преобразователь обеспечат хорошее соответствие положения штока управляющему сигналу.
Интеллектуальные позиционеры, кроме своей главной задачи – регулировать положение штока клапана, позволяют реализовать большое количество дополнительных функций: обзор параметров состояния клапана, автоматическая настройка, диагностика, конфигурирование, моделирование, архивирование. Но существует много систем, где эти замечательные возможности не востребованы. Тогда делают выбор между аналоговым позиционером и преобразователем.
Ниже перечислен ряд дополнительных доводов в пользу применения преобразователей.
— Преобразователи существенно дешевле по сравнению с позиционерами.
— Преобразователи по габаритам и массе меньше, чем позиционеры.
— Преобразователи могут крепиться на корпусе клапана или (в отличие от позиционеров) отдельно при помощи монтажного кронштейна.
— Преобразователь может быть удалён от клапана на значительные расстояния.
— Монтаж, наладка и ремонт преобразователей существенно проще и требуют меньших трудозатрат и менее квалифицированного персонала.
Перечисленные доводы и соображения позволяют сделать вывод, что электропневматические преобразователи имеют свою «нишу», где их применение предпочтительнее по сравнению с позиционерами.
Заслуживает внимания и общемировая практика: из общего объёма продаж позиционеров и преобразователей 71% приходится на позиционеры и 29% — на преобразователи.
К сожалению, российская традиция пока ещё отличается от общемировой практики. Здесь проектировщики применяют для управления регулирующими клапанами преимущественно позиционеры, а преобразователи — мало и неохотно. Возможно, появление специальной публикации по данному вопросу будет способствовать исправлению подобного перекоса.
Электропневматические позиционеры и преобразователи
Электропневматические позиционеры и электропневматические преобразователи используются для управления исполнительными пневматическими механизмами. Несмотря на то, что эти приборы имеют схожее название, они различны по выполняемым функциям. Но при этом в некоторых моделях пневмопроборов преобразователи функционально объединяют с позиционерами, что создает определенную путаницу.
Различия между позиционерами и преобразователями
Основная функция электрического преобразователя изначально заключается в преобразовании токового стандартного сигнала в пневматический. Это необходимо, чтобы осуществить управление исполнительным пневматическим механизмом. Так, ток стандартного значения 4-20мА прибор преобразует в пневмосигнал 0,2-10бар, либо в сигнал из другого диапазона, соответствующий имеющемуся давлению сжатого воздуха.
Электрический позиционер регулирует положение (позицию) подвижной части системы регулирующего клапана. Поскольку позиционер является регулятором, он, как и каждый подобный прибор, имеет:
Все параметры направлены на объект регулирования, который представляет собой исполнительный механизм регулирующего пневмоклапана.
Принцип работы позиционера состоит в следующем: он изменяет выходное давление либо усилие, создаваемое тартрированной пружиной, тем самым обеспечивает положение штока клапана в соответствии управляющему сигналу. Для этого позиционер компенсирует усилия, которые действуют на подвижную систему клапана (это могут быть трения подвижных частей между собой, динамическое или статическое воздействие регулируемой среды).
Взаимосвязь позиционера и преобразователя
Если в исполнительном механизме используется клапан регулирующий, оснащенный пневматическим позиционером, но необходимо интегрировать этот регулирующий клапан в систему электронного управления, между позиционером и электронной системой необходимо установить преобразователь электропневматический.
Также использование преобразователя вместо позиционера также бывает необходимо в случае, когда невозможно или нежелательно использовать позиционеры. Например, в малоинерционных системах управления (при регулировании расхода жидкости) позиционеры ухудшают динамику протекающего процесса. Кроме того, эти приборы при значительных силах трения могут в таких системах вызвать высокую колебательность регулировочного процесса. Поэтому для обеспечения более благоприятного переходного процесса регулирования лучше использовать именно преобразователь.
Современные позиционеры интеллектуального типа кроме регулирования положения штока клапана способны выполнять несколько дополнительных функций, например, осуществлять автоматическую диагностику, настройку, моделирование и архивирование и ряд других. Правда, во многих системах эти функции не востребованы. В таком случае необходимо выбирать между преобразователем и аналоговым позиционером.
Кроме того, сегодня существуют такие конструкции электропневматических позиционеров, которые имеют встроенные функции преобразователей – объединенные модели. Таким образом, эти устройства способны существенно дополнить возможности регуляторов давления, оборудованных пневматическим приводом. Они исключают гистерезис и увеличивают быстродействие, точность поддержания параметров, при больших перепадах давления обеспечивают надежное закрытие клапана. Установка одного такого прибора избавляет от необходимости дополнительно комплектовать систему преобразователями или выбирать между двумя приборами.