Что такое позиционер клапана
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.
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.
Позиционеры
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.
Позиционер или преобразователь, что выбрать?
Рассмотрим сначала разницу между этими двумя приборами, предназначенными для управления пневматическими исполнительными устройствами. Задача электропневматического преобразователя – это преобразование стандартного токового сигнала в пневматический сигнал для управления пневматическим исполнительным механизмом. Например, стандартный токовый сигнал 4 — 20 мА преобразуется в пневматический сигнал 0,2 — 1,0 бар или 0,4 — 2,0 бар или в сигнал любого другого диапазона в соответствии с имеющимся давлением сжатого воздуха. Позиционер же является регулятором положения подвижной системы регулирующего клапана и как каждый регулятор он имеет объект регулирования, параметр, задание, сигнал действующего рассогласования и выход (сигнал управления). Объект управления — это исполнительный механизм регулирующего клапана, параметр — положение штока клапана, задание — управляющий сигнал (стандартной природы и диапазона, например, 4 — 20 мА) от системы управления или регулятора, сигнал действующего рассогласования – разница между управляющим сигналом и действительным положением штока, а выход — давление сжатого воздуха, поступающее в рабочую полость исполнительного механизма. Изменяя выходное давление в диапазоне от нуля до давления питания, позиционер обеспечивает соответствие положения штока клапана управляющему сигналу, компенсируя усилия, действующие на подвижную систему клапана (трение в подвижных соединениях, статическое и динамическое воздействие регулируемой среды). Кстати, по-немецки «позиционер» — «Stellungsregler», буквально – регулятор положения.
Допустим, вы хотите исключить применение электричества в рабочей зоне, где расположен регулирующий клапан, но вы должны управлять этим клапаном от электронной системы управления. В этом случае вы применяете электропневматический преобразователь, а выход преобразователя подаёте либо на пневматический позиционер, либо непосредственно в рабочую полость пневматического исполнительного механизма.
Если вы применяете регулирующий клапан с пневматическим позиционером, и вас это устраивает, но вы хотите интегрировать этот клапан в электронную систему управления, то вы устанавливаете между системой и пневматическим позиционером электропневматический преобразователь.
К этим двум причинам применения электропневматического преобразователя добавляется третья, весьма важная: длительные и многочисленные исследования показали, что для малоинерционных систем управления (например, в случае регулирования расхода жидкости) применение позиционеров является нежелательным, так как ухудшает динамику процесса регулирования. В частности, в таких системах применение позиционера при наличии значительных сил трения вызывает высокую колебательность процесса регулирования. Более благоприятный переходный процесс регулирования может быть обеспечен именно с помощью электропневматического преобразователя. Например, известно, что управление клапанами антипомпажной защиты компрессора осуществляется при помощи электропневматического преобразователя, а не позиционера.
В остальных случаях (кроме трёх перечисленных, когда применение преобразователя необходимо или явно предпочтительно) следует выбирать между позиционером и преобразователем руководствуясь изложенными ниже доводами и соображениями.
Выше было отмечено, что основное назначение позиционера — обеспечить положение штока клапана в соответствии с управляющим сигналом, преодолевая трение в подвижных соединениях (в сальнике, в направляющей втулке и пр.), а также статическое и динамическое воздействие регулируемой среды на затвор. Если противодействующие усилия значительны, как это имеет место, например, при больших перепадах давления на регулирующем клапане, то применение позиционера оправданно и полезно. Ну а если преодолевать нечего? Если эти воздействия на подвижную систему клапана гораздо меньше, чем перестановочное усилие, определяемое произведением давления в рабочей полости исполнительного механизма на эффективную площадь его мембраны? В этом случае и позиционер и преобразователь обеспечат хорошее соответствие положения штока управляющему сигналу.
Интеллектуальные позиционеры, кроме своей главной задачи – регулировать положение штока клапана, позволяют реализовать большое количество дополнительных функций: обзор параметров состояния клапана, автоматическая настройка, диагностика, конфигурирование, моделирование, архивирование. Но существует много систем, где эти замечательные возможности не востребованы. Тогда делают выбор между аналоговым позиционером и преобразователем.
Ниже перечислен ряд дополнительных доводов в пользу применения преобразователей.
— Преобразователи существенно дешевле по сравнению с позиционерами.
— Преобразователи по габаритам и массе меньше, чем позиционеры.
— Преобразователи могут крепиться на корпусе клапана или (в отличие от позиционеров) отдельно при помощи монтажного кронштейна.
— Преобразователь может быть удалён от клапана на значительные расстояния.
— Монтаж, наладка и ремонт преобразователей существенно проще и требуют меньших трудозатрат и менее квалифицированного персонала.
Перечисленные доводы и соображения позволяют сделать вывод, что электропневматические преобразователи имеют свою «нишу», где их применение предпочтительнее по сравнению с позиционерами.
Заслуживает внимания и общемировая практика: из общего объёма продаж позиционеров и преобразователей 71% приходится на позиционеры и 29% — на преобразователи.
К сожалению, российская традиция пока ещё отличается от общемировой практики. Здесь проектировщики применяют для управления регулирующими клапанами преимущественно позиционеры, а преобразователи — мало и неохотно. Возможно, появление специальной публикации по данному вопросу будет способствовать исправлению подобного перекоса.
Электропневматические позиционеры Spirax Sarco
В условиях современного производства большая часть технологических процессов, связанных с регулированием и поддержанием заданных параметров, требует максимальной точности и быстроты реакции на изменение условий. Задача автоматизации технологических процессов на большинстве производственных предприятий становится все более значимой, а требования к системам регулирования выше.
В ранее вышедшей статье мы подробно рассказали об особенностях клапанов серии Spira-TrolTM и рассмотрели варианты их применения в различных процессах. Но, как известно, сам клапан это всего лишь часть устройства для регулирования потока среды, которое также включает в себя исполнительный механизм, например, пневматический привод, который, в свою очередь, может быть оснащен позиционером.
Позиционер – это дополнительное устройство, которое обычно монтируют на стойках пневмопривода и которое имеет бесконтактную или механическую связь со штоком привода/клапана для получения обратной связи о его положении. Электропневматический позиционер преобразует электрический сигнал в пневматический сигнал сжатого воздуха, который направляется в пневмопривод для перемещения штока клапана в требуемое положение.
Схема включения пневматического позиционера, установленного на стойках пневмопривода (клапан не показан)
Позиционер клапана сравнивает управляющий сигнал, поступающий с контроллера, с текущим положением штока привода/клапана и, вырабатывает свой управляющий сигнал на пневмопривод, обеспечивающий соответствующее положение штока.
Часто задают вопрос: «В каком случае следует использовать позиционер?»
Рассматривать необходимость использования позиционера нужно в следующих обстоятельствах:
1. Когда требуется точное позиционирование штока клапана.
2. Когда нужно ускорить отклик клапана на изменение управляющего сигнала, что обеспечивается более высоким давлением воздуха управляющего сигнала, поступающего с позиционера на пневмопривод.
3. Для возможности работы клапана на более высоком перепаде давления на клапане (позиционер действует в качестве усилителя сигнала).
4. В случаях, когда трение в уплотнении штока клапана приводит к слишком сильному запаздыванию в реакции на изменение управляющего сигнала.
5. Для обеспечения линейности отклика при использовании нелинейного привода.
6. В случаях, когда изменения перепада давления в клапане могут приводить к изменению положения плунжера клапана.
Для систем регулирования большинство процессов с такими средами, как пар и вода, обычно используют либо электрические, либо пневматические привода. Пневматические более востребованные в технологических процессах благодаря быстродействию (по сравнению с электрическими) и возможности занимать безопасное положение при потере питания или управляющего сигнала под действием пружин.
Темой данной статьи будут являться электропневматические позиционеры, которые являются неотъемлемой частью системы регулирования. Мы опишем производимые нашей компанией позиционеры, их технические характеристики и отличительные особенности.
На сегодняшний день наша компания производит три различных электропневматических позиционера (нажмите на картинку, чтобы узнать больше о каждом продукте):
Электропневматический позиционер EP500S Смотреть руководство по монтажу и эксплуатации электропневматического позиционера EP500S
Электропневматический позиционер SP400 Смотреть руководство по монтажу и эксплуатации электропневматического позиционера SP400 
Электропневматический позиционер SP500 Смотреть руководство по монтажу и эксплуатации электропневматического позиционера SP500
Модель ЕР500 – это по сути обновленная версия позиционера ЕР5, который имеет достаточно простую и надежную конструкцию. Данный тип электропневматического позиционера зарекомендовал себя как надежное и высокоточное устройство, которое востребовано на рынке.
Более подробно хотелось бы остановиться на типе SP400/500. Эта серия была специально разработана с учетом требований и пожеланий наших заказчиков.
Регулирующий клапан – электропривод, МИМ или позиционер?
Многие задачи автоматизации технологических процессов в той или иной мере требуют плавного изменения параметров рабочей среды. Это может быть поддержание нужного расхода теплоносителя на входе в теплообменник, или заданного давления воздуха внутри рабочей камеры пневмоцилиндра для регулировки усилия прижима, или поддержание соотношения газ/воздух при подаче топлива в горелку котла и т. д. Эти и многие другие задачи требуют применения регулирующих клапанов для их решения.
1. Клапаны с электроприводом и трёхпозиционным управлением
Одним из наиболее распространённых типов регулирующих клапанов являются клапаны с электроприводом и трёхпозиционным управлением, который в народе часто называют «больше/меньше». Данный способ управления характеризуется наличием трёх состояний клапана: открывается (сигнал «больше»), закрывается (сигнал «меньше») и не изменяет состояния (оба сигнала: и «больше» и «меньше» отсутствуют).
Электроприводы с таким способом управления применяются как совместно с запорно-регулирующими клапанами (линейное перемещение рабочего органа), так и совместно с регулирующими шаровыми кранами или заслонками (поворот рабочего органа). В обои случаях принцип работы электропривода одинаковый: подача одного из сигналов «больше» или «меньше» приводит к вращению электромотора в различных направлениях, а редуктор преобразует это вращение в линейное (для клапанов) или поворотное (для кранов) движение. При этом необходимость обеспечения высокого выходного момента заставляет использовать редукторы с большим передаточным отношением, что приводит к уменьшению скорости работы привода.
Время полного хода регулирующих клапанов с электроприводом составляет, как правило, от нескольких десятков до нескольких сотен секунд. Для многих медленно протекающих процессов быстродействие не является критичным и на первый план при выборе выходят цена и общая надёжность конструкции. Примером таких процессов может служить задача поддержания температуры в контурах отопления или горячего водоснабжения в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП).
2. Клапаны с мембранным исполнительным механизмом (МИМ)
Использование клапанов с электроприводом и управлением «больше/меньше» требует применения специальных регуляторов. Однако, данные регуляторы не являются редкостью, а их настройка не вызывает больших трудностей, так что этот факт следует отнести скорее к особенностям таких клапанов, а не к их недостаткам.
Впрочем, некоторые процессы для качественного управления требуют быстродействующих клапанов со временем полного хода не более нескольких секунд. Примерами таких процессов могут служить пастеризационно-охладительные установки (ПОУ) или уже упоминаемый процесс поддержания оптимального соотношения газ/воздух. Для решения этих задач используют клапаны с пропорциональным способом управления и одними из наиболее распространённых клапанов такого типа являются клапаны с мембранным исполнительным механизмом (МИМ).
Рисунок 3 — ЭПП ASCO Sentronic LP
В качестве входного сигнала управления, определяющего положение рабочего органа клапана чаще всего выступает унифицированный пневматический сигнал 20…100 кПа. При этом для подключения к электронной системе автоматики используют специальные электропневмопреобразователи (ЭПП). С помощью этих устройств унифицированный электрический сигнал 4…20 мА или 0…10 В преобразуется в пневматический сигнал управления 20…100 кПа.
Клапаны с МИМ совместно с ЭПП имеют на порядок большее быстродействие по сравнению с клапанами с электроприводом, что позволяет обеспечивать большую точность в динамическом режиме работы. Однако, такой подход при построении системы управления несёт в себе одну скрытую угрозу.
Дело в том что в цепи управления присутствует преобразование без обратной связи (ЭПП ➝ МИМ ➝ процент открытия клапана) и на обоих этапах этого преобразования возможны нелинейности, вызывающие уменьшение динамической точности. Таким образом одна и та же величина сигнала управления генерируемая регулятором может приводить к различному проценту открытия клапана и, как следствие, к отличающемуся от ожидаемого воздействию на объект управления.
Рисунок 4 — Схема контура регулирования при ипользовании клапана с МИМ и ЭПП
Неточная передача управляющих воздействий на объект управления связана с естественными отклонениями реальных устройств от их идеального представления. Эти отклонения присущи любым устройствам, хотя разные модели разных производителей могут иметь различную величину данных отклонений. Применительно к пропорциональным клапанам отклонение реальных устройств от их идеальных моделей обычно характеризуют четырьмя параметрами: линейность, чувствительность, гистерезис и повторяемость.
Линейность
Характеризует отклонение реального положения рабочего органа клапана от расчётного, соответствующего текущему уровню входного сигнала. Идеальная зависимость между управляющим сигналом и положением рабочего органа клапана представляет из себя прямую линию. Однако, фактическое положение может отличаться от расчётного по ряду причин. Максимальное отклонение фактического положения от расчётного выражают в процентах и называют линейностью (или нелинейностью). На рисунке 5 характеристика идеального клапана показана чёрной линией, а реального зелёной. Для клапанов с трёхпозиционным управлением значение линейности не указывают, т. к. однозначная зависимость между сигналами управления и положением рабочего органа клапана отсутствует.
Чувствительность
Если придерживаться формального подхода, определяет минимально возможное перемещение рабочего органа клапана. Выражается в процентах от общего перемещения. Чем меньше значение чувствительности, тем более незначительные изменения управляющего сигнала может отработать регулирующий клапан. Однако, не следует забывать что частые перемещения рабочего органа на малые расстояния приводят к повышенному износу и сокращают срок службы клапана. Поэтому, чаще всего, чувствительность клапана обозначает максимально возможную точность остановки рабочего органа в требуемом положении, а для того что-бы избежать микроперемещений при работе клапана в устройстве управления Рисунок 6 – Чувствительность вводится зона нечувствительности, превышающая чувствительность клапана и предотвращающая повышенный износ.
Гистериз
Под гистерезисом регулирующих клапанов понимают разность положений рабочего органа, которые он занимает при одной и той-же величине управляющего сигнала но при движении в разных направлениях – при закрытии и открытии. Наибольшее влияние на процесс регулирования гистерезис оказывает при изменении направления движения рабочего органа. Допустим, система управления открывает клапан. При этом рабочий орган движется по нижней кривой от точки 0 до точки 1. Если в этот момент требуется изменить направление движения, система управления уменьшает величину входного сигнала, однако, положение рабочего органа клапана не изменится до тех пор пока не будет достигнута точка 2.
Высококачественные клапаны имеют небольшой гистерезис, 1…2%, который не оказывает существенного влияния на процесс управления. Однако, гистерезис некоторых типов регулирующих клапанов может достигать 10…15%, что заставляет инженеров внедрять в систему управления дополнительные устройства или программные модули для компенсации влияния гистерезиса. В процессе эксплуатации, значение гистерезиса клапана может сильно увеличиваться вследствие износа. При критическом увеличении гистерезиса его называют люфтом.
Повторяемость это способность рабочего органа клапана занимать одинаковые положения при многократной подаче на него одинаковых входных сигналов. В отличии от измерительных приборов для клапанов значение повторяемости, обычно не является критичным, т. к. повторяемости почти любого современного клапана оказывается достаточно высокой чтобы не оказывать сколько-нибудь существенного влияния на процесс регулирования. Все эти отклонения возникают в разомкнутой части системы управления (ЭПП ➝ МИМ ➝ процент открытия клапана) и их качественная компенсация без введения обратной связи является сложным процессом, требующим применения нетрадиционных регуляторов и длительной настройки на этапе пусконаладочных работ.
В связи с высокой сложностью компенсации нелинейностей в цепи управления при использовании клапанов с МИМ и ЭПП от неё часто отказываются. При этом оценить точность системы управления в динамическом режиме работы становится практически невозможно и при построении системы приходится опираться на личный опыт проектировщиков, а представления о применимости тех или иных клапанов для решения поставленных задач формируются исходя из успехов (или неудач) уже реализованных проектов. Избежать неясностей при построении подобных систем управления позволяет введение в цепь управления обратной связи по положению штока клапана с формированием второго, стабилизирующего, контура. В качестве регулятора в этом контуре используется позиционер.
Рисунок 8 — Схема контура регулирования при спользовании клапана с позиционером
3. Позиционер управления клапаном
Это устройство которое полностью берёт на себя функцию управления клапаном. Примером может служить позиционер ASCO 60566318, который устанавливается на все регулирующие клапаны серий E290(резьбовой), S290(приварной) и T290(фланцевый). После установки позиционера на клапан запускается процедура инициализации, в процессе которой позиционер в автоматическом режиме собирает всю необходимую информацию о клапане и настраивает встроенный регулятор таким образом чтобы обеспечить оптимальное управление. После завершения инициализации из системы управления достаточно подать на позиционер пропорциональный сигнал с требуемым процентом открытия клапана, а позиционер приведёт клапан в нужное положение.
Рисунок 10 — Регулирующий клапан ASCO с позиционером
Использование клапанов с позиционером позволяет скомпенсировать нелинейности на этапах преобразования пропорционального электрического сигнала от регулятора в процент открытия клапана. Благодаря этому можно почти полностью отказаться от сложной процедуры ручной настройки регуляторов, управляющих пропорциональными клапанами.
Клапан с позиционером уже имеет в своём составе замкнутый контур управления с оптимально настроенным регулятором, среди прочего в автоматическом режиме компенсирующим гистерезис и нелинейность клапана. Таким образом время пусконаладочных работ сокращается до минимума, а расчёт точности упрощается и представляет из себя один параметр – зону нечувствительности встроенного в позиционер регулятора.
Для регулирующих клапанов ASCO с позиционером заводское значение зоны нечувствительности составляет 1%. Инженерам-проектировщикам следует, однако, помнить что даже такие высокие показатели точности не гарантируют высококачественного регулирования в случае неправильно выбранного регулирующего клапана. Так, например, часто встречающейся ошибкой при проектировании систем является выбор регулирующего клапана по диаметру трубопровода на котором он устанавливается.
При таком подходе реальный расход среды через регулирующий клапан может оказаться существенно ниже номинального расхода, а значит и показатели качества процесса регулирования ухудшатся в несколько раз. Поэтому при высоких требованиях к точности регулирования следует уделить особое внимание выбору клапана с коэффициентом расхода Kv соответствующим проектируемой системе.
4. Выводы
На современном рынке технических средств автоматизации представлено большое количество различных регулирующих клапанов. Наиболее распространёнными являются три типа: клапаны с электроприводом с трёхпозиционным способом управления («больше/меньше»), клапаны с МИМ и ЭПП, клапаны с позиционером. Преимущества и недостатки каждого из них можно резюмировать следующим образом.
Клапаны с электроприводом и управлением «больше меньше»
Клапаны с МИМ и ЭПП
Клапаны с позиционером
Инженер ООО «КИП-Сервис»
Быков А.Ю.