Come funziona un posizionatore pneumatico?

Che cos'è un posizionatore pneumatico?
Un posizionatore pneumatico di valvole è uno strumento utilizzato per posizionare il fusto di una valvola di controllo basato su un segnale di pressione dell'aria da 3 a 15 PSI ricevuto da un controller o da una stazione di carico manuale.
 

Il posizionatore pneumatico viene utilizzato per aumentare o diminuire la pressione dell'aria per azionare un attuatore, che garantisce un funzionamento affidabile e preciso della valvola di controllo.

Come funziona un posizionatore pneumatico?
I posizionatori pneumatici funzionano secondo il principio dell'equilibrio delle forze.
 

In base a questo principio di bilanciamento della forza, la camera dispone di tre porte per l'ingresso di aria strumentale, l'uscita del segnale di controllo e il gas di scarico.
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La pressione sul braccio della leva è modificata o regolata da un diaframma flessibile attraverso un sensore esterno.
Quando il sensore preme l'estremità destra della leva, l'estremità sinistra della leva si solleva verso l'alto, aprendo la valvola d'aria.
 

Di conseguenza, sia la pressione nella camera che il segnale di controllo sul tubo di uscita aumentano, causando il movimento del dispositivo controllato.
 

Man mano che la pressione dell'aria nella camera aumenta,il diaframma è spinto verso l'alto contro la pressione del sensore fino a quando il sistema è nuovamente in equilibrio alla pressione superiore e la valvola di alimentazione dell'aria si chiude.

Qual è lo scopo di un posizionatore pneumatico?
The main role or purpose of a positioner in a control valve is to create an interface between the PLC and the actuator to accurately regulate the position of the spool to open and close the regulating valve.
 

Un posizionatore utilizzato in una valvola di controllo per un circuito specifico funge da traduttore, convertendo il linguaggio del PLC nel corrispondente linguaggio dell'attuatore.
 

Ciò significa che il posizionatore converte un dato segnale di corrente continua da 4 a 20 mA in un segnale proporzionale di pressione dell'aria da 3 a 15 PSI.
 

Il principio di funzionamento del posizionatore pneumatico è spiegato qui.

Il posizionatore pneumatico contiene un sensore IP interno.
 

(Nome: sensore IP)
I sensori IP sono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni di automazione industriale, in particolare dove è necessario un controllo preciso degli attuatori pneumatici.I sensori IP sono ampiamente utilizzati in automazione industriale, specialmente nelle applicazioni che richiedono un controllo preciso degli attuatori pneumatici.
Per esempio, nel settore della carta, della chimica, della raffinazione e della trasformazione alimentare,I sensori IP sono utilizzati per convertire i segnali elettrici standard dai sistemi di controllo in valori di pressione corrispondenti per ottenere un controllo preciso delle valvole, bombole e altre attrezzature.)

Il principio di funzionamento di questi sensori è generalmente basato sull'effetto elettromagnetico o piezoelettrico,con una capacità di accensione superiore a 50 W,, che a sua volta produce una pressione di uscita.
 

I parametri di prestazione dei sensori IP includono velocità di risposta, linearità, ripetibilità e stabilità, fattori importanti da considerare nella selezione e nell'applicazione dei sensori IP.Inoltre, per garantire un funzionamento stabile a lungo termine, il sensore IP deve anche avere una buona adattabilità ambientale e una capacità antiinterferenza.
 

In generale, questo sensore I-P converte un dato segnale di corrente continua di 4 mA in un segnale pneumatico di 3 PSI e un segnale di corrente continua di 20 mA in un segnale pneumatico di 15 PSI.
 

Tuttavia, questi segnali pneumatici sono proporzionali nell'intervallo intermedio, quindi chiamiamo segnale pneumatico la pressione dell'aria da 3 a 15 PSI.

La valvola di controllo è azionata da un PLC:
 

Quindi ora possiamo capire che affinché il PLC apra la valvola di controllo del 50%, il PLC deve inviare un segnale di corrente continua di 12 mA al posizionatore elettro-pneumatico della valvola,e quindi il posizionatore converte il segnale di corrente di 12 mA ricevuto in un corrispondente segnale pneumatico da 9 PSI, e questo segnale pneumatico verrà inviato direttamente all'attuatore.
 

La fonte d'aria dello strumento è richiesta come ulteriore ingresso al posizionatore della valvola.La fonte d'aria per lo strumento è filtrata e regolata attraverso un filtro dell'aria e un regolatore per fornire aria pulita al posizionatore della valvola. (Nelle condizioni di lavoro effettive, il posizionatore pneumatico viene utilizzato perché l'aria di ingresso contiene impurità o non è aria pulita,che è una ragione comune per cui il posizionatore di valvola pneumatica è soggetto a malfunzionamento- Sì.
 

Utilizzando sufficiente pressione dell'aria strumentale, il posizionatore di valvola è in grado di convertire il segnale di pressione desiderato nella corretta quantità di movimento dell'attuatore.
 

Il posizionatore deve inoltre ricevere feedback per posizionare con precisione il fusto della valvola per aprirla e chiuderla entro il range desiderato.Questo feedback viene inviato dalla valvola di controllo al posizionatore tramite un dispositivo meccanicoIn questo modo, il posizionatore determina la quantità di pressione necessaria per muovere il fusto sull'attuatore.

Cos'è un posizionatore di valvole?
Un posizionatore di valvola è un dispositivo che blocca una valvola di controllo fino a un punto di impostazione desiderato.
 

Un segnale di ingresso e un segnale di feedback sono i due ingressi del posizionatore della valvola.
 

Il segnale di ingresso è il segnale di controllo che fornisce il punto di impostazione per il posizionatore, mentre il segnale di feedback indica la posizione corrente della valvola di controllo.
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Il segnale di ingresso è fornito dai fuochi del sistema di controllo pneumatico, che, con l'aumento del segnale di ingresso, si espande e agisce sul fascio.Il raggio ruota e muove il deflettore associato all'ugello.
Con il mutare della posizione del deflettore, la pressione sull'ugello cambia di conseguenza e attiva il relè pneumatico.
 

In questa fase abbiamo come input un trasduttore pressione-pressione.Il feedback conferma che la valvola di controllo risponde al segnale di ingresso e che la posizione della valvola è coerente con il segnale di ingresso datoQui, i componenti meccanici forniscono il segnale di feedback dalla valvola di controllo al posizionatore.
 

Il segnale di feedback agisce anche sul fascio, creando una forza di reazione con il segnale di ingresso nei soffi.
 

Se il segnale di ingresso al dispositivo aumenta, i fuochi agiranno nuovamente sul fascio e spostano il battito della valvola più vicino all'ugello.la valvola si muove e il feedback dalla cam agisce sull'altro lato del raggio e sposta il flapper lontano dall'ugello.
 

Il fascio è indicato come elemento di sommazione. Sia l'input che il feedback agiscono sul fascio di sommazione e sono costantemente confrontati tra loro.
 

Se le forze sono uguali, il rapporto tra ugello e battistrada rimane stabile e la pressione di uscita dell'unità rimane costante.
 

Se una delle forze cambia, la posizione della valvola viene nuovamente regolata in base al cambiamento dell'ugello e della pressione di uscita fino a quando le due forze non sono nuovamente in equilibrio.
Se il posizionatore è calibrato correttamente, la posizione della valvola corrisponde al segnale di comando indicato.
 

Diamo un esempio:
Inserire un segnale di controllo utilizzando 3-15 PSI.

In riferimento alla tabella sopra.
1) Con un segnale di controllo di 3 PSI, la valvola è completamente aperta 0%.
2) Con un segnale di controllo di 9 PSI, la valvola percorre il 50%.
3) Con un segnale di controllo di 15 PSI, la valvola è completamente chiusa al 100% del tempo.
Il posizionatore consente alla valvola di controllo di superare l'attrito della valvola e le forze di processo che possono causare deviazioni della posizione della valvola.
 

Oltre alla posizione del fusto, ci sono molti altri vantaggi nell'utilizzo di un posizionatore di valvola di controllo.I posizionatori ad alta precisione sono spesso utilizzati per ottenere il controllo dello throttling degli attuatori a pistoni per accogliere segnali di controllo incompatibili. Garantire la corretta chiusura delle valvole di controllo, realizzare il controllo a intervalli divisi e modificare le caratteristiche di guadagno delle valvole di controllo.
 

E ci sono 3 tipi principali di posizionatori di valvole: 1) posizionatori pneumatici; 2) posizionatori elettro-pneumatici (EP); e 3) posizionatori digitali.Questo articolo riguarda principalmente il lavoro relativo al posizionatore di valvole pneumatiche.

Dove si trova il posizionatore della valvola?
Posizione di montaggio del posizionatore pneumatico:
 

- Nelle valvole di regolazione a corsia retta, il posizionatore della valvola è di solito montato all'esterno o nella parte superiore dell'alloggiamento dell'attuatore pneumatico.
 

- Nelle valvole di controllo angolare, il posizionatore della valvola è di solito montato vicino alla fine dell'albero.
Il posizionatore è collegato meccanicamente al fusto o al fusibile della valvola.