Что такое пневматический мембранный привод регулирующего клапана

Что такое дифрагменный привод?

Сами по себе клапаны не могут контролировать процесс. Ручные клапаны требуют, чтобы оператор позиционировал их для управления параметром процесса. Клапаны, которые должны управляться дистанционно и автоматически, требуют специальных устройств для их перемещения. Эти устройства называются приводами.

Приводы могут быть пневматическими, гидравлическими или электрическими соленоидами или двигателями.

Мембранные приводы имеют пневматический привод и используют подачу воздуха из системы управления или других источников. Мембранные приводы обычно используются для регулирующих клапанов, которые представляют собой тип шарового клапана, который обычно используется для регулирования жидкости с целью регулировки некоторых переменных процесса, таких как давление, температура или скорость потока. Мембранные приводы используются во всех отраслях нефтегазовой промышленности, за исключением подводной. Наиболее распространенные типы мембранных приводов известны как «прямое действие» и «обратное действие».

Пневматические мембранные приводы

Упрощенная схема пневмопривода. Он действует за счет сочетания силы, создаваемой воздухом и силой пружины. Привод позиционирует регулирующий клапан, передавая его движение через шток.

Резиновая диафрагма разделяет корпус привода на две воздушные камеры. В верхнюю камеру поступает приточный воздух через отверстие в верхней части корпуса.

В нижней камере находится пружина, которая прижимает диафрагму к механическим упорам в верхней камере. Наконец, к штоку подсоединяется местный индикатор, указывающий положение клапана.

Положение клапана регулируется изменением давления приточного воздуха в верхней камере. Это приводит к изменению силы на верхней части диафрагмы. Первоначально, при отсутствии подачи воздуха, пружина поднимает диафрагму вверх, преодолевая механические упоры, и удерживает клапан полностью открытым.

Когда давление приточного воздуха увеличивается с нуля, его сила, действующая на верхнюю часть диафрагмы, начинает преодолевать противодействующую силу пружины. Это приводит к перемещению диафрагмы вниз и закрыванию регулирующего клапана. При увеличении подачи давления воздуха диафрагма будет продолжать двигаться вниз и сжимать пружину до полного закрытия регулирующего клапана.

И наоборот, если давление приточного воздуха уменьшится, пружина начнет поднимать диафрагму и открывать регулирующий клапан. Кроме того, если давление питания поддерживается постоянным на некотором значении между нулем и максимальным значением, клапан установится в промежуточное положение. Таким образом, клапан можно расположить в любом положении между полностью открытым и полностью закрытым в зависимости от изменений давления приточного воздуха.

Позиционер – устройство, регулирующее подачу давления воздуха к пневмоприводу. Это делается путем сравнения требуемого положения привода с фактическим положением регулирующего клапана.

Требуемое положение передается пневматическим или электрическим сигналом управления от контроллера к позиционеру. Пневматический привод на рисунке 1 показан на рисунке 2 с добавленными контроллером и позиционером.

Контроллер генерирует выходной сигнал, который представляет требуемое положение. Этот сигнал отправляется на позиционер. Внешне позиционер состоит из входного соединения для управляющего сигнала (4–20 мА), входного соединения для подачи воздуха прибора, выходного соединения приточного воздуха, соединения для выпуска воздуха приточного воздуха и цепи обратной связи.

Внутри он содержит сложную сеть электрических преобразователей, воздухопроводов, клапанов, связей и необходимых регулировок. Другие позиционеры также могут иметь средства управления локальным позиционированием клапана и манометры для индикации давления подаваемого воздуха и давления управляющего воздуха (для пневматических контроллеров – старые методы управления).

Контроллер реагирует на отклонение регулируемой переменной от заданного значения и соответствующим образом изменяет выходной сигнал управления, чтобы скорректировать отклонение. Выходной сигнал управления передается на позиционер, который реагирует увеличением или уменьшением подачи воздуха в привод.

Информация о положении привода и регулирующего клапана передается на позиционер через связь обратной связи. Когда клапан достигает положения, требуемого контроллером, позиционер прекращает изменение давления приточного воздуха и удерживает клапан в новом положении. Это, в свою очередь, корректирует отклонение регулируемой переменной от заданного значения.

Например, по мере увеличения управляющего сигнала клапан внутри позиционера пропускает больше приточного воздуха к приводу. В результате регулирующий клапан перемещается вниз. Рычаг передает информацию о положении клапана обратно на позиционер.

Это образует небольшой внутренний контур обратной связи для привода. Когда клапан достигает положения, которое соответствует управляющему сигналу, рычажный механизм прекращает подачу воздушного потока к приводу.

Это приводит к остановке привода. С другой стороны, если сигнал управления уменьшается, другой клапан внутри позиционера открывается и позволяет давлению приточного воздуха снизиться за счет стравливания приточного воздуха. Это заставляет клапан двигаться вверх и открываться. Когда клапан открывается в правильное положение, позиционер прекращает выпуск воздуха из привода и останавливает движение регулирующего клапана.

Преимущества пневматических мембранных приводов

Преимущества пневматических приводов заключаются в их простоте.

Типичные области применения пневматических приводов включают области с экстремальными температурами, типичный диапазон температур составляет от -40°F до 250°F.

С точки зрения безопасности и контроля использование пневматических и пневматических приводов позволяет избежать использования опасных материалов. Они также отвечают требованиям взрывозащиты и безопасности машин, поскольку не создают магнитных помех из-за отсутствия двигателей.

Пневматические приводы также легки, требуют минимального обслуживания и имеют долговечные компоненты, что делает пневматический привод экономически эффективным источником энергии.

Недостатки пневматических мембранных приводов

Потери давления и сжимаемость воздуха делают пневматику менее эффективной, чем другие методы. Ограничения компрессора и подачи воздуха означают, что операции при более низком давлении будут иметь меньшие силы и более низкие скорости.

Чтобы быть по-настоящему эффективными, пневматические приводы должны быть рассчитаны на конкретную работу. Следовательно, их нельзя использовать для других приложений.

Несмотря на то, что воздух легко доступен, он может быть загрязнен маслом или смазкой, что приводит к простоям и необходимости технического обслуживания. Компаниям по-прежнему приходится платить за сжатый воздух, что делает его расходным материалом, а также расходы на техническое обслуживание компрессора и линий.

Клапан ZECO