Поршневые исполнительные механизмы: принцип работы, виды и т.д.

Содержание

принцип работы, виды и т.д.

Пневматический исполнительный механизм — устройство, которое использует давление сжатого воздуха, чтобы произвести механическое движение. Движение, которое произведено, затем может использоваться, чтобы выполнить функцию перемещения регулирующего органа в системе автоматического регулирования.

Движение, вырабатываемое пневматическим исполнительным механизмом может быть использовано, например, для выбора положения вентиля, управляющего потоком пара, воды или других жидкостей. Для управления положением заслонки или жалюзи, течением воздуха или других продуктов технологического процесса.

Пневматический исполнительный механизм

Обратите внимание на теорию автоматического регулирования и на приборы для регулирования.

Это наиболее распространенный тип исполнительных механизмов, используемых в автоматических системах регулирования технологических процессов.

Различаются три общих вида пневматических исполнительных механизмов, используемых в промышленности: мембранные исполнительные механизмы однонаправленного действия, мембранные исполнительные механизмы двойного действия и поршневые исполнительные механизмы.

Мембранный исполнительный механизм однонаправленного действия

Мембранный исполнительный механизм однонаправленного действия классифицирован, как механизм однонаправленного действия, потому что воздушное давление вводится в исполнительный механизм только через один порт и давление воздействует только на одну сторону мембраны.

Такой тип исполнительного механизма мог бы использоваться для управления движением клапана на топливной линии или для регулирования расхода питательной воды в котел, когда очень опасно прекращение потока воды в котел.

Мембранный исполнительный механизм однонаправленного действия

В состав такого механизма входит:

1. Гибкая мембрана, часто сделанная из прорезиненной ткани;
2. Металлический диск, который принимает на себя нагрузку и поддерживает мембрану;
3. Пружина, которая прикладывает предварительное усилие на мембрану и шток, связанный с мембраной и перемещающийся при прогибе мембраны;
4. Орган управления, движение которого будет обеспечивать исполнительный механизм;

Принцип действия:

1. Давление вводится в механизм;
2. Мембрана прогибается вверх, сжимая пружину и поднимая шток;
3. Шток двигается пропорционально величине давления воздуха, приложенного к исполнительному механизму через порт ввода давления.

Связь движения штока с величиной приложенного давление воздуха означает, что управление прилагаемым давлением позволяет исполнительному механизму устанавливать регулирующий орган в любой заданной точке его зоны перемещения.

Мембранный исполнительный механизм двойного действия

Мембранные исполнительные механизмы двойного действия содержат два порта для ввода давления. Такие механизмы часто используются там, где ограничено пространство для размещения клапана. Давление воздуха обеспечивает усилия для движения в обоих направлениях и не имеется никакой потребности в применении громоздкой пружины, используемой в мембранных исполнительных механизмах однонаправленного действия.

Мембранные исполнительные механизмы двойного действия

Принцип действия:

Головка исполнительного механизма разделена на две секции или камеры, мембранной и двумя металлическими дисками. Имеются два порта, по одному для каждой камеры.
1. Давление воздуха, прилагаемое к нижнему порту, перемещает мембрану и шток вверх;
2. Давление воздуха, прилагаемое к верхнему порту, перемещает мембрану и шток вниз.

Так как давление воздуха обеспечивает силу для движения в двух направлениях, это исполнительный механизм двойного действия.

Поршневой исполнительный механизм

В поршневом пневматическом исполнительном механизме давление воздуха действует на поршень в цилиндре для развития тяги и создания движения. Поршневой исполнительный механизм позволяет обеспечивать большее перемещение штока, которое ограничено лишь практической длиной цилиндра.

Поршневой пневматический исполнительный механизм хорошо подходит для работ, где требуется передвижение на большее расстояние. Обычно используется для выбора положения жалюзи и заслонок, которые управляют потоком воздуха или других газов в промышленных процессах.

Поршневой исполнительный механизм

В состав такого механизма входит:

1. Цилиндр;
2. Две торцевые крышки, которые герметично закрывают цилиндр;
3. Два порта, через которые сжатый воздух поступает в цилиндр или выходит из него;
4. Поршень, который перемещается в цилиндре;
5. Шток поршня, который соединяет поршень с органом управления, приводимым в действие исполнительным механизмом.

Принцип действия:

1. Поршень перемещается под действием давления воздуха, подаваемого через один порт;
2. В это время воздух на другой стороне поршня выпускается наружу через другой воздушный канал, соединенный с атмосферой;

Поршневой пневматический исполнительный механизм

Исполнительный механизм
устройство, преобразующее выходной сигнал регулятора в перемещение регулирующего органа

Электрический исполнительный механизм
устройство, преобразующее выходной сигнал регулятора при помощи электрической энергии, чтобы произвести механическое движение

Гидравлический исполнительный механизм
устройство, преобразующее выходной сигнал регулятора при помощи силы жидкости под давлением.

Дифференциальное регулирование
выработка составляющей выходного сигнала регулятора в зависимости от скорости отклонения регулируемой переменной

Интегральное регулирование
формирует регулирующее воздействие пропорционально интегралу отклонения регулируемой величины так долго, пока существует отклонение

3. Гидравлические исполнительные механизмы

Гидравлические
исполнительные механизмы обычно
выполняются поршневыми или шестеренчатыми.
Поршневые исполнительные механизмы
выполняются однопоршневыми и
многопоршневыми. Однопоршневые
механизмы, в свою очередь, разделяются
на механизмы одностороннего и двустороннего
действия с поступательным и вращательным
движением. Принцип действия поршневых
исполнительных механизмов основан на
том, что создаваемая разность усилий,
действующих с двух сторон на поршень,
вызывает соответствующее перемещение
поршня.

На
рис. 3 α
показан
разрез и общий вид поршневого
исполнительного механизма без
регулирующего органа.

На рис. 3 б показан
поршневой исполнительный механизм с
кривошипной передачей и общий вид
исполнительного механизма с регулирующим
органом.

На
рис. 3 в
показан
исполнительный механизм с вращательным
движением поршня двустороннего действия
без регулирующего органа. В поршневых
исполнительных механизмах, работающих
при больших давлениях, следует обращать
особое внимание на уплотнение в местах
трения.

Существенной
характеристикой исполнительного
механизма является время полного хода,
т. е. время, в течение которого поршень
серводвигателя переместится из одного
крайнего положения в другое при полностью
открытом подводе рабочей жидкости к
двигателю.

Время полного хода
механизма можно определить из выражения

(1)

где
—
максимальное проходное сечение
трубопровода, подводящего рабочую
жидкость к механизму, см2;

— максимальный
рабочий ход поршня серводвигателя, см;
F—площадь
поршня серводвигателя, см2;

— удельный
вес рабочей среды, кг/см3;

P
— рабочее давление, кгс/см2;

Q
— суммарная нагрузка на серводвигатель,
кг;

g
—
ускорение
силы тяжести.

Рис.
3. Гидравлические исполнительные
механизмы: а
—
поршневой без регулирующего органа; б
—
поршневой с кривошипной передачей; в
—
поршневой с вращательным движением
поршня двухстороннего действия без
регулирующего органа.

Многопоршневые
исполнительные механизмы

На
рис. 4 изображен многопоршневой
исполнительный механизм, принцип
действия которого сводится к следующему.
К нескольким цилиндрам 1,
размещенным
по периферии в теле массивного ротора
2,
который
вращается в корпусе 3,
подводится
по каналу 4
поочередно
масло под давлением. Поршни 5,
перемещаясь
под давлением масла через шарнирные
сочленения 6,
воздействуют
на наклонно расположенный диск 7.
Усилие,
с которым действует каждый поршень на
диск, разлагается на нормальное к
плоскости диска, гасящееся упором, и
тангенциальное, создающее вращающий
момент на диск относительно его оси
вращения. Диск, вращаясь, поворачивает
ротор и тем самым подводит очередной
поршень к каналу 4.
При
обратном холостом ходе поршня масло
свободно выливается наружу по каналу
8.

Рис. 4. Многопоршневой
исполнительный механизм.

Изменением
наклона диска можно изменить рабочий
ход поршней, а следовательно и мощность
двигателя. Количество рабочих цилиндров
обычно колеблется в пределах от 5 до 9.
Рабочий угол α
наклона
диска 7
к
вертикальной плоскости изменяется
обычно в пределах 12—15°.

Исполнительные
механизмы данной конструкции позволяют
получить большой крутящий момент в
небольших габаритах. Инерционность
исполнительного двигателя в переходном
режиме весьма незначительна.

Шестеренчатые
исполнительные механизмы

Принцип
действия шестеренчатого исполнительного
механизма, изображенного на рис. 5,
состоит в следующем. Рабочая жидкость
под давлением подводится к отверстию
в корпусе 1
механизма
и, воздействуя на зубцы шестерен 2
и
3,
заставляет
последние вращаться. Жидкость под
давлением создает соответствующий
вращающий момент на валу шестерни 3.
С
помощью регулировки давления рабочей
жидкости можно менять вращающий момент
механизма. Шестеренчатый механизм в
динамическом режиме обладает весьма
малой инерционностью.

Рис. 5. Шестеренчатый
исполнительный механизм.

Пневматические поршневые приводы API 6A

Являясь специализированным производителем клапанов с пневматическим приводом, компания Tiger Valve нанимает сотрудников, которые усердно работают над созданием современных мембранных и поршневых приводов. В настоящее время Tiger Valve поставляет пневматические мембранные приводы и пневматические поршневые приводы в США и Канаду. Благодаря проверке заднего сиденья, противопожарному сиденью и многому другому наши приводы очень безопасны при правильном использовании. Они предназначены для правильного открытия и закрытия задвижек, когда это необходимо.

Когда вы заказываете пневматический мембранный привод и клапаны с пневматическим поршневым приводом от Tiger Valve, вы получаете качественный продукт и исключительное обслуживание клиентов. Мы гордимся тем, что поставляем клапаны с пневматическим приводом, на которые могут рассчитывать наши клиенты.

Введение и эксплуатация

Индикатор

Пневматический привод поршневого типа TVC используется для открытия и закрытия задвижки. Задвижка может быть обратного или прямого действия. Привод имеет отказоустойчивую конструкцию. Встроенная винтовая пружина помогает поднимать затвор при отсутствии давления в трубопроводе. В режиме задвижки обратного действия отказоустойчивое действие штока крышки обеспечивает закрытие при потере управляющего давления питания. В режиме задвижки прямого действия, при потере управляющего давления подачи, отказоустойчивый привод откроет задвижку.

Привод имеет прочную конструкцию, легко адаптируется к крышке и прост в обслуживании. Этот поршневой привод можно использовать на суше или в море. Нормальная работа будет в качестве вторичного главного или крыльчатого клапана.

Максимальное управляющее давление привода составляет 170 фунтов на квадратный дюйм (12 бар). Испытательное давление составляет 255 фунтов на квадратный дюйм (18 бар). Этот привод предназначен для адаптации к любой задвижке аналогичной конструкции в отрасли.

Эксплуатация

Пневматический привод поршневого типа TVC приводится в действие подачей воздуха или газа под давлением к верхнему порту головки привода. Это давление газа будет воздействовать на площадь поршня, заставляя шток крышки опускаться, открывая или закрывая задвижку в зависимости от конструкции задвижки.

В задвижке обратного действия, имеющей перепад давления на затворе, начальное открытие может иметь быструю реакцию по мере уменьшения перепада давления. Это не вызывает повреждений и не препятствует работе клапана.

При снижении управляющего давления закрытие будет плавным, без задержек. Это действие лучше всего можно описать как закрытие при отказе для ворот обратного действия и открытие при отказе для ворот прямого действия. Согласно правилу движения, чем больше выпускное отверстие в приводе, тем быстрее привод закроется.

Особенности и преимущества

• Улучшенная технология уплотнения:

Увеличенный срок службы уплотнения крышки и верхнего вала благодаря использованию уплотнений Poly Pak.

• Безопасность персонала:

Предохранительное срезное кольцо предотвращает снятие привода при обнаружении неизвестного управляющего давления. Это защищает от травм персонала.

• Защита управляющего давления:

Устройство сброса давления в верхней части корпуса поршня защищает персонал от избыточного давления в приводе. Он предназначен для легкой проверки и замены в полевых условиях.

• Коррозионная стойкость:

Детали из нержавеющей стали покрыты фосфатом для увеличения срока службы.

• Специальные инструменты не требуются:

Для установки или снятия пружины специальные инструменты не требуются.

• Проверка заднего седла:

Контрольный фитинг, расположенный над задним седлом штока крышки, обеспечивает проверку целостности уплотнения штока к крышке, металла к металлу.

• Противопожарное уплотнение:

Седло металл-металл между приводом, крышкой и штоком служит в качестве вторичного противопожарного уплотнения, если высокие температуры разрушают уплотнение нижней крышки штока.

• Пружина сжатия для тяжелых условий эксплуатации:

Пружина обеспечивает дополнительное усилие в операции аварийного закрытия и обеспечивает надежное зацепление с задним седлом, когда напорная линия находится под низким давлением.

• Индикаторный стержень или верхний вал:

Показывает положение ворот. Изготовлен из нержавеющей стали, не требует защиты от непогоды.

Детали и спецификации

Уравнения управляющего давления

Просмотр уравнений

Размеры привода, размеры, вес и объем

Мембранный пневматический привод

Введение и эксплуатация

Введение

Принципиально простая конструкция привода. Принцип работы и меньшее количество компонентов делают этот привод долговечным и безотказным. Он прочный, легко адаптируемый, легкий и простой в обслуживании.

Наш мембранный пневматический привод можно использовать как на суше, так и на море. Этот привод обеспечивает надежную отказоустойчивую работу. Он идеально подходит для вторичных главных клапанов на устье скважины, лопастных клапанов, на выкидных линиях, коллекторных клапанах, сборных линиях и для предохранительных клапанов обсадных труб. Максимальное управляющее давление составляет 170 фунтов на кв. дюйм (12 бар). Мощная пружина обеспечивает полное закрытие хода клапана, когда давление задвижки равно 0 фунтов на квадратный дюйм.

Наш мембранный пневматический привод может быть изготовлен в виде полного узла с задвижкой или в виде приводной крышки в сборе.

Привод предназначен для управления любыми задвижками промышленных производителей. Его размер обеспечивает оптимальную безопасность. Использование материалов, уплотнений и нанесение покрытия обеспечат долгие годы службы в самых суровых условиях окружающей среды. диафрагменная головка. Пневматическое давление, действующее на внутреннюю мембрану, заставит привод двигаться вниз, преодолевая противодействующие силы трения штока крышки и заслонки.

Наш мембранный пневматический привод открывает задвижки обратного или прямого действия. Затворы обратного действия имеют маркировку «Fail Closed», а задвижки прямого действия имеют маркировку «Fail Open». Когда управляющее давление привода снимается, усилие/упор на шток крышки закрывает ворота в положение «Отказ закрыт» или «Отказ открыт» для затворов прямого действия.

Когда задвижка обратного действия закрыта с перепадом давления на затворе, начальное открытие затвора или «треск» будет быстрым и внезапным. Это нормальное действие, которое не повреждает задвижку. Работа задвижки и привода не будет нарушена. Можно ожидать, что остальная часть хода будет гладкой и нормальной.

При потере управляющего давления в приводе закрывание должно быть плавным на протяжении всего хода. Никаких колебаний или ударов быть не должно. Как правило, чем больше выпускное отверстие, тем быстрее закроется привод.

Оснащен большой винтовой пружиной. Эта пружина необходима для преодоления основного трения уплотнения и общего веса всех движущихся компонентов при отсутствии давления в корпусе клапана.

Принципы работы

• Улучшенная технология уплотнения:

Мембрана имеет металлический уплотнительный элемент. Это устраняет необходимость принудительного уплотнения диафрагмы и повышает целостность конструкции.

• Безопасность персонала:

Предохранительное срезное кольцо предотвращает снятие привода в случае неосознанного захвата управляющего давления.

• Меньше техобслуживания:

Увеличенный срок службы уплотнения обеспечивается за счет использования вращающейся мембраны.

• Защита управляющего давления:

Клапан сброса давления в верхней части корпуса мембраны защищает мембрану и персонал от избыточного давления в приводе.

• Коррозионная стойкость:

Компоненты, изготовленные не из нержавеющей стали, имеют фосфатное покрытие для увеличения срока службы.

• Специальные инструменты не требуются:

Для установки или снятия пружины специальные инструменты не требуются.

• Детектор утечек сальникового уплотнения крышки:

Фитинг-таблетка, расположенный над сальниковым уплотнением, визуально подтверждает наличие утечек сальникового уплотнения.

• Проверка заднего седла:

Контрольный фитинг, расположенный над задним седлом штока крышки, обеспечивает проверку целостности уплотнения штока к крышке, металла к металлу.

• Простота обслуживания:

Верхние уплотнения вала легко заменяются в полевых условиях путем простого снятия стопорного кольца. Для замены уплотнения не требуется разборка привода или верхнего корпуса.

• Противопожарное уплотнение:

Седло металл-металл между приводом, крышкой и штоком служит в качестве вторичного противопожарного уплотнения, если высокие температуры разрушают нижнее уплотнение крышки штока.

Детали и спецификации

Уравнения управляющего давления

Просмотр уравнений

Размеры привода, размеры, вес и объем

Линейный поршневой цилиндровый привод OpTK™ • Trimteck® Optimux®

Перейти к содержимому

ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ