Механизм сопла и заслонки представляет собой детектор смещения, который преобразует механическое движение в сигнал давления, закрывая отверстие сопла плоской пластиной, называемой заслонкой . [1] Это ограничивает поток жидкости через сопло и генерирует сигнал давления.
Это широко используемый механический способ создания усилителя жидкости с высоким коэффициентом усиления. В промышленных системах управления они сыграли важную роль в разработке пневматических ПИД-регуляторов и до сих пор широко используются в пневматических и гидравлических системах управления и контрольно- измерительных приборах .
Принцип работы
Принцип работы основан на использовании эффекта высокого усиления, когда пластина «откидной створки» размещается на небольшом расстоянии от небольшого сопла, находящегося под давлением, испускающего жидкость.
Показанный пример является пневматическим. На субмиллиметровых расстояниях небольшое движение заслонки приводит к большому изменению потока. Сопло питается из камеры, которая, в свою очередь, снабжается дросселем, поэтому изменения потока приводят к изменениям давления в камере. Для работы диаметр сопла должен быть больше ограничивающего отверстия. [2] Высокое усиление механизма разомкнутого контура можно сделать линейным с помощью сильфона обратной связи по давлению на заслонке для создания системы баланса сил с линейным выходом. «Живой» ноль 0,2 бар или 3 фунта на квадратный дюйм устанавливается пружиной смещения, которая обеспечивает работу устройства в линейной области.
Стандартные промышленные диапазоны 3–15 фунтов на кв. Дюйм (США) или 0,2–1,0 бар (метрическая система) обычно используются в пневматических ПИД-регуляторах, сервомеханизмах позиционирования клапана и датчиках баланса сил.
Заявление
Форсунка и заслонка в пневматическом управлении - это простое устройство, не требующее особого обслуживания, которое хорошо работает в суровых промышленных условиях и не представляет опасности взрыва в опасной атмосфере. Они были промышленными усилителями-контроллерами в течение многих десятилетий до появления практичных и надежных электронных усилителей с высоким коэффициентом усиления. Однако они все еще широко используются для полевых устройств, таких как позиционеры регулирующих клапанов и преобразователи I в P и P в I.
Схема пропорционального регулятора показана здесь.
Заданное значение передается через пластину заслонки через точку опоры, чтобы закрыть отверстие и увеличить давление в камере. Сильфон обратной связи сопротивляется, и выходной сигнал поступает на регулирующий клапан, который открывается при увеличении давления в приводе. По мере увеличения расхода сильфон рабочего значения противодействует сильфону заданного значения до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Это будет значение ниже уставки, так как всегда должна быть ошибка для генерации выходного сигнала. Добавление встроенного сильфона или сильфона «сброса» устранит эту ошибку. [3]
Этот принцип также используется в управлении гидравлическими системами.
Рекомендации
- Артур Акерс; Макс Гассман; Ричард Смит (2006). «7.4 Клапан сопла заслонки» . Анализ гидроэнергетической системы . CRC Press. С. 182–184. ISBN 978-1-4200-1458-7.
- С. К. Сингх (2003). «13.6 АСУ ТП» . Промышленные приборы и управление 2e . Тата Макгроу-Хилл Образование. С. 481–495. ISBN 978-0070678200.