А.С. Плешков. Пневматический распределитель для пневмопривода ТПА. Часть 1 смотрите здесь >>>
Классификация по способу монтажа
Распределитель имеет основную пневматическую функцию – передавать воздух от входного пневматического порта на отходящие порты. С портами пневматического привода распределитель соединяется пневматическими линиями с герметичными соединениями, необходимыми для предотвращения потерь сжатого воздуха. Теоретически длина данных пневматических линий может быть достаточно большой. Тезис про длину линий в данном случае не принимает во внимание особенности работы пневматического привода, связанные с длинными пневматическими линиями.
Различают три основных способа монтажа электропневматического распределителя:
• выносной монтаж (монтаж в шкафу управления);
• монтаж непосредственно на пневматическом приводе с помощью кронштейнов;
• монтаж непосредственно на пневматическом приводе по стандарту NAMUR.
Монтаж в шкафу управления подразумевает расположение распределителя в некой оболочке, находящейся на удалении от управляемого привода. Обычно в шкаф управления входит не только непосредственно распределитель, но и блок подготовки воздуха, элементы управления (начиная от кнопок и заканчивая программируемыми логическими контроллерами), фитинги подвода воздуха КИП и отходящие фитинги. По сути, шкаф управления – это готовое изделие, позволяющее управлять пневматическими приводами с помощью распределителей во всех технологических режимах.
Основной плюс данного способа размещения – это законченность технического решения. Все пневматическое оборудование сосредоточенно в одном месте, что позволяет его легче эксплуатировать и обслуживать. В современных предприятиях и технологических линиях количество трубопроводной арматуры может достигать несколько сотен или даже тысяч. Поэтому объединение даже десяти распределителей в один блок и размещение данного блока в шкафу управления вместе с элементами воздухоподготовки выглядит технически целесообразно.
Вторым плюсом данного способа монтажа является сосредоточение в шкафу управления практически неограниченного количества распределителей и остальных элементов управления. Ограничения состоят лишь из возможных габаритов шкафа управления и здравого смысла при проектировании.
При данном типе размещения для установки распределителей обычно используют пневматические плиты. Пневматическая плита – это специальное устройство, позволяющее, используя особое исполнение монтажной поверхности распределителей, осуществить их групповой монтаж. Подвод и сброс воздуха осуществляется через общие сквозные порты пневматической плиты, а управляющие порты распределителя выведены индивидуально. Разумеется, следует понимать, что распределители для установки на плиту имеют специальное исполнение и предназначены специально для этого способа монтажа. Такой способ монтажа, кроме плюсов при проектировании и изготовлении изделия, несет и большие эксплуатационные выгоды. Во-первых, любой распределитель можно заменить, произведя кратковременную остановку. Во-вторых, возможно при эксплуатации добавить или убрать распределитель при условии наличия свободного слота на плите. Желательно при проектировании учитывать возможность потенциально необходимой модернизации в будущем и на этом этапе закладывать типоразмер плиты с возможностью установки дополнительных распределителей после ввода в эксплуатации. В-третьих, электрические контакты катушки распределителей могут быть сосредоточены в едином стандартизированном слоте, что обеспечивает удобство коммутации и подключения, а также присутствует возможность дискретного управления распределителей по промышленным сетям.
Монтаж непосредственно на пневматическом приводе – при данном типе монтажа распределитель размещают непосредственно на пневматическом приводе. Обычно используют специальные кронштейны для крепления распределителя на поверхности привода. Порты привода и порты распределителя соединяются пневматическими трубками. Также на аналогичных кронштейнах при необходимости размещают дополнительные пневматические элементы.
Монтаж по стандарту NAMUR* – распределитель смонтирован непосредственно на плоскости пневмопривода и механически и пневматически состыкован с ним через стандартизированную крепежную поверхность, разработанную инженерами ассоциации Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regeltechnik in der chemischen Industrie. Данный интерфейс присоединения распределителя позволяет состыковать его с пневмоприводом без использования переходных деталей, кронштейнов, фитингов. Наиболее очевидными техническими плюсами данного способа монтажа является экономия на соединительных пневматических фитингах, трубках. Но также необходимо принимать во внимание, что стандартизированное исполнение монтажных поверхностей на приводе и распределителе исключает необходимость проектирования и изготовления крепежных деталей и нивелирует возможность ошибки при монтаже. Кроме уменьшения прямых издержек исключается возможность получения непредвиденных финансовых потерь вследствие неверного монтажа или ошибок при проектировании. Существенным минусом является отсутствие возможности установки дополнительного пневматического оборудования в пневматическую линию между распределителем и приводом. К примеру, установить клапан быстрого выхлопа в пневматическую линию, призванный увеличить быстродействие системы и сократить время хода трубопроводной арматуры будет невозможно.
Два способа крепления – на пневматическом приводе и на приводе по стандарту NAMUR – являются наиболее распространенными способами монтажа.
По экспертной оценке, порядка 85–90 % из общего объема трубопроводной арматуры с пневматическими приводами выполняется с размещением пневматического оборудования, в том числе распределителя, непосредственно на приводе. Одними из самых больших технических плюсов данных видов монтажа являются возможность быстрой замены пневматических элементов, возможность монтажа дополнительных элементов и модернизации системы управления, наглядность системы, простота поиска и устранения неисправностей в пневматические системы управления.
Классификация по типу управления. Пилотное и прямое электрическое управление
В современной промышленности существуют конструкции распределителей с прямым и непрямым типами управления. Распределители прямого действия – якорь катушки напрямую механически связан с подвижным штоком распределителя. Данный тип управления позволяет работать на низком или близко к нулевому уровню давлении воздуха КИП. Также характерны сравнительное быстродействие, низкое требование к качеству воздуха и простота конструкции. Недостатком таких распределителей является большое энергопотребление катушки при создании достаточного усилия для переключения распределителей с большой пропускной способностью. Или же приходится изготавливать катушку с высоким потреблением электрической энергии. В большинстве современных устройств используется встроенный каскад усиления, или пилот. Он представляет собой небольшой нормально закрытый 3/2-распределитель, который переключается катушкой, а давление на выходе пилота переключает основной каскад.
Распределитель с пилотным управлением конструктивно выполнен следующим образом: якорь катушки механически связан с подвижным штоком пилотной части распределителя. Но шток распределителя управляет пилотным источником воздуха КИП. И уже пилотное давление дает сигнал на открытие силового давления. Для данного типа характерны сравнительно низкое энергопотребление и сравнительно высокие требования к качеству воздуха КИП. Также минусом является сложность конструкции и, как следствие, уменьшение надежности. По опыту автора материала, в технологических линиях, где требуется высокая надежность и гарантированная работоспособность, принято применять распределители с прямым типом управления, несмотря на высокое энергопотребление.
Классификация по виду управляющего сигнала
В основном для распределителей пневмоприводов трубопроводной арматуры применяется управление электрическим или пневматическим сигналом. Вне зависимости от количества управляющих воздействий (моностабильный или бистабильный распределитель) применяется как электрический, так и пневматический сигнал. Механику перехода электрической энергии в механическое перемещение штока распределителя сейчас рассматривать не будем. Важно лишь понимать, что в пневматических системах управления распределители могут применяться как с одним из видов управляющего воздействия, так и в виде системы, которая может иметь несколько пневматических элементов с комбинированными управляющими сигналами.
Наиболее яркий и классический пример – это управление пневмоприводом электропневматическим распределителем не напрямую, а опосредованно, через пневматический распределитель. Пневматический распределитель имеет большой расход воздуха КИП и управляет непосредственно приводом, в свою очередь электропневматический распределитель не взаимодействует с приводом, а при включении подает воздух КИП в порт управления пневматического распределителя.
Размещено в номере: Вестник арматуростроителя, №1 (94)
