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.
Выходной сигнал управления — это давление сжатого воздуха, которое поступает в рабочую полость исполнительного механизма и изменяет усилие тарированной пружины.
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.
Источник
8. Позиционеры
Для улучшения эксплуатационных качеств регулирующих клапанов они оснащаются мембранными исполнительными механизмами с позиционером и ручным дублером привода.
Позиционер (рис. IV.8) представляет собой устройство, предназначенное для перемещения штока строго пропорционально командному давлению путем использования обратной связи по положению штока. Таким путем исключается влияние сил трения, неуравновешенности плунжера, изменений эффективной площади мембраны с ходом плунжера и некоторых других факторов на положение плунжера, которое должно определяться только величиной командного давления воздуха. Действие указанных выше факторов приводит к рассогласованию между командным давлением воздуха и положением штока, которое в отдельных случаях может достигать 30% (диафрагмовые клапаны).
Позиционеры уменьшают гистерезис до 1,5 — 2% и менее и снижают запаздывание работы регулирующих клапанов. Применение позиционеров целесообразно в системах точного регулирования, при высоких давлениях среды, при работе регулирующих клапанов на вязких средах, пульпе, шламе, суспензиях и тому подобных средах. При условном ходе плунжера регулирующего клапана до 10 мм используется позиционер ПР-10, при ходе от 10 до 25 мм — позиционер ПР-10-25 (рис. IV.8). При условном ходе плунжера от 25 до 100 мм может быть использован позиционер ПР-10-100, снабженный рычажной передачей, благодаря которой может ступенчато изменяться передаточное отношение между ходом штока позиционера и ходом плунжера регулирующего клапана. Указанные позиционеры работают с использованием одного общего принципа — чувствительным элементом является мембранный узел, состоящий из двух мембран, имеющих неодинаковые эффективные площади: эффективная площадь нижней мембраны больше эффективной площади верхней. В связи с этим командное давление воздуха между мембранами создает усилие, направленное вниз. При перемещении в этом направлении мембранного узла сжимается пружина обратной связи, с увеличением усилия которой создается равновесное положение системы. Положение равновесия зависит от степени сжатия пружины, которое происходит с подъемом нижнего конца, связанного со штоком позиционера. Шток осуществляет обратную связь с регулирующим клапаном, упираясь в тарелку пневматического привода и перемещаясь с ней.
В позиционер подается сжатый воздух под давлением 0,2 — 1,0 кгс см2 от регулятора или устройства дистанционного управления и сжатый воздух под давлением 2 ± 0,5 кгс см2 для питания пневматического мембранного привода регулирующего клапана. Для управления используется пилотное устройство в виде клапана с двумя противоположно направленными седлами, через одно из которых воздух проходит в привод регулирующего клапана, через другое — в атмосферу. Положение пилотного клапана зависит от положения мембранного узла позиционера, которое, в свою очередь, зависит от величины командного давления воздуха и положения привода регулирующего клапана (положения плунжера). Седло пилотного клапана обычно имеет диаметр около 3 мм, ход клапана 0,15 — 0,20 мм. При достижении требуемого положения плунжера регулирующего клапана, определяемого командным давлением (положение штока позиционера), перекрывается подача сжатого воздуха в его пневмопривод и перемещение плунжера прекращается.
Источник
Что такое позиционер арматуры
ООО «Стронгарм»
(812) 677-2303,
info@strongarm.su
192019 Санкт-Петербург,
ул. Мельничная, д.18, лит. А
Диагностика запорно-регулирующей арматуры при помощи интеллектуальных позиционеров
К настоящему времени в промышленности наблюдается массовое и повсеместное внедрение высокотехнологичных решений, направленных на повышение безопасности эксплуатации промышленного и технологического оборудования, и особенно систем, представляющих повышенную опасность для экологии и жизнедеятельности человека. Это в первую очередь, газопроводы и нефтепроводы, химическое производство, атомная и тепловая энергетика. Немалую роль начинают играть в современной промышленности системы диагностики запорно-регулирующей арматуры (ЗРА), причём, заметная доля рынка встроенных систем диагностики арматуры принадлежит системам, основанным на использовании позиционеров. Цитируя интернет-источники, «Сегодня практически у каждого производителя позиционеров присутствует линейка цифровых продуктов, обладающих функциями диагностики».[1] Цифровые позиционеры для запорно-регулирующей арматуры это устройства, имеющие возможность отслеживать положение рабочего органа ЗРА и, как правило, обладающие возможностью следить за плавностью хода рабочего органа, правильностью его начального и конечного положений. Ряд позиционеров имеет возможность оценивать, говоря литературно, адекватность реакции ЗРА на управляющие сигналы. Целью этого является повышение быстродействия и отклика исполнительных механизмов путём включения обратной связи по положению выходного штока исполнительных механизмов ЗРА. Наиболее продвинутые модели производят запись большого количества данных о ходе циклов открытия-закрытия и регулирования ЗРА, сохраняют их в собственной памяти, общаются с управляющими системами посредством аналоговых и цифровых интерфейсов, имеют тесную интеграцию с блоками управления запорно-регулирующей арматуры. Некоторые простые модели позиционеров имеют цифровой индикатор или «светофор», позволяющий при отказе сразу увидеть аварийный сигнал, просто взглянув на устройство. Перечислим некоторых производителей и марки подобных устройств для запорно-регулирующей арматуры:
- Emerson (FIELDVUE)
- Flowserve (APEX)
- General Electric (Becker, Masoneilan)
- Metso Automation Inc. (Neles)
- Schubert Salzer (8049)
- SIEMENS (Sitrans)
- Young Tech Co. (YTC)
- Автоматика (ППМ)
В целом современные позиционеры решают такие задачи, как: увеличение быстроты и точности регулирования, экономия, в том числе на снижении числа обходов и осмотров при помощи полевого персонала, снижение аварийности и последствий аварийных ситуаций, снижение полной стоимости владения TCO, то есть в конечном итоге они повышают экономическую эффективность производства. Наличие в арматуре функций диагностики снижает нагрузку со стороны контролирующих органов. Общей и основной технической задачей, которая решается при помощи позиционеров, является определение качественных характеристик хода рабочего органа запорно-регулирующей арматуры и создание на основании этой информации заключения о работоспособности данной арматуры. Объектом данного заключения будет являться совокупность привода и самого устройства (крана, клапана, задвижки). Однако наряду с достоинствами данного подхода имеются проблемы выявления источника неисправности в комплексе привод+кран (клапан, задвижка). Это происходит по вполне очевидной причине, заключающейся в том, что невозможно определить источник механических проблем, в случае, когда два устройства объединены одним механическим приводом (штоком или валом). Опыт общения с представителями эксплуатирующих организаций свидетельствует, что замена всего комплекса как минимум экономически невыгодна даже с учётом того, что после ремонта или замены одного из элементов комплекса (например, только привода) как минимум половина данного агрегата может быть возвращена в строй. Существуют и другие причины, вот краткий перечень основных мнений и пожеланий эксплуатирующих организаций:
- Необходимо определить, что именно вышло из строя, кран или привод, чтобы знать, с каким набором запасных частей, материалами и инструментом необходимо прибыть к месту неисправности.
- Позиционер неспособен определить неисправность внутри пневмопривода, утечку газа или гидравлики (для гидропривода).
- Большая часть нашей запорной арматуры находится под землёй, поэтому эксплуатирующим организациям необходимо знать состояние крана, состояние привода менее актуально, поскольку привод легче диагностировать визуально (мнение представителей Газпрома). То же самое можно сказать по поводу клапанов, расположенных в опасных зонах на предприятиях Росатома.
- Касаясь состояния крана, необходимо определить в первую очередь не наличие проблем с перестановкой запорного органа в виде рывков итп, а возможность выполнения запорным краном функции перекрытия потока транспортируемой среды, в частности, целостность уплотнений.
Вместе с тем, конкуренция на рынке позиционеров породила варианты конструкций позиционеров, которые имеют сотни функций, большинство которых реально не являются значимыми и, скорее всего, никогда не будут вызываться во время их штатной работы. Для службы эксплуатации в общем случае достаточно было бы иметь на посту управления некий «светофор» или индикатор, отображающий показатель здоровья каждого элемента ЗРА. Подробная же графическая информация с указанием сотых долей процента по различным показателям скорее является пригодной только для изучения экспертами по запорной арматуре при исследовании динамики процессов.
В свете вышесказанного становится очевидно, что позиционер, или устройство, которое можно назвать диагностическим контроллером, должно обеспечивать:
- Простую базовую индикацию состояния
- Раздельную индикацию по приводу и по крану (клапану, задвижке)
- Индикацию утечек привода
- Индикацию утечек крана
- Детектирование неравномерности движения запорного органа
- Создание обратной связи для повышения точности регулирования с указанием рассогласования.
В рамках технологического проекта «Импакт Россия» была создана линейка продуктов, и решений, включающих в себя диагностические контроллеры для запорной арматуры, которые могут как сопровождать и дополнять своими функциями существующие интеллектуальные приводы с позиционерами, такие как FIELDVUE, так и работать самостоятельно, предоставляя собственный определённый функционал. Что такое Импакт? Импакт это диагностические приборы и технологии, позволяющие производить диагностику мостов, опор, трубопроводов, кранов, цилиндро-поршневых групп, клапанов, задвижек, скважин, буровых платформ, прочих машин и механизмов используя вибрацию, ультразвук, инфразвук, томографию, голографию, и прочие технологии. Например, диагностический контроллер Impact Built-In, предназначенный для установки на действующую арматуру или для комплектации вновь производимой арматуры, обладает следующими функциями:
1 Функция прослушивания шума перетока на закрытом кране/задвижке/клапане (базовая)
2 Функция вибрационного воздействия на ЗРА и прослушивания отклика (в закрытом и открытом положении)
3 Функция контроля состояния 2-х аналоговых датчиков и 5-ти дискретных входов (концевиков)
4 Запись показаний двух аналоговых входов, контроль наличия рывков и передача их на головную АСУТП для анализа
5 Функция обучения типичным шумовым картинам (SoundPrint) и выбор наиболее похожей на текущую шумовую обстановку
6 Функция вычисления спектральной плотности шума перетока и вычисление количества перетока в условных единицах
7 Анализ шумовой картины по методам 1 или 2 с использованием математической модели AudioDNA с вычислением качества крана в процентах.
8 Общение с головной АСУТП по интерфейсу Ethernet, протокол TCP/IP, возможно по Wireless LAN, GSM.
Диагностические контроллеры Импакт работают по классу методов ВД (вибродиагностика) в суперспектральном диапазоне частот. Кроме всего прочего, производство контроллеров Импакт расположено в России и согласуется с государственной программой импортозамещения.
Источник
Позиционеры
- Поможем с выбором товара
- Предоставим техническую
консультацию - Ответим на любые вопросы
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.
Источник