Пневматический реверсивный привод запорного органа трубопроводной арматуры

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

««863951 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.12.79 (21) 2854707/25-08 (51) М. Кл з с присоединением заявки №вЂ”

F 16 К 31/53

Геауднрстееннмй кемнтет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 15.09.81. Бюллетень, № 34

Дата опубликования описания 25.09.81 (53) УДК 621.646 (,088.8) 60 денем нзееретеннй н етермтнй

И. М. Бирюков, В. М. Бирюков, В. Н. Федорук, А:-В-;-Ямитриев, t В. И. Гагаев и В. Ф. Куницкийу. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ РЕВЕРСИВНЫЙ ПРИВОД

ЗАПОРНОГО ОРГАНА ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Изобретение относится к средствам пневмоавтоматики и может быть использовано с трубопроводной арматурой в химической, нефтехимической и газоперерабатывающей промышленности для повышения надежности работы в условиях агрессивных сред. S

Известен привод для работы с трубопроводной запорной арматурой, который содержит пневмодвигатели поршневого или мембранного типа и храповой механизм, установленный на выходном валу для преобразования возвратно-поступательного движения штока или мембраны во вращательное движение выходного вала (1).

Недостатком данного привода является его низкая надежность, за счет остановки привода, если не удается открыть (закрыть) запорный орган первым усилием. В данном случае на запорный орган действует постоянное по времени и величине усилие. В химической промышленности запорная арматура нередко работает в агрессивных средах, где седло может прикипать к клапану. Мож- 20 но увеличить крутящий момент, мощность пневмопривода, однако это потребует увеличения веса и габаритов, а это нерационально, так как такая мощность необходима кратковременно в начальный момент работы.

Наиболее близким к предлагаемому является пневматический реверсивный привод запорного органа трубопроводной арматуры, в корпусе которого расположен механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, установленный на валу и управляемый пневмодвигателями, подключенными через пневмоусилители к генератору импульсов (2).

Недостатком такого устройства является то, что если генератор настроить на большую частоту, то он быстро разрушает накипь, однако появляется большое перерегулирование, что сказывается на качестве готового продукта в системах управления, В которых не участвует. Можно настроить его на малую частоту, но появляется запаздывание, что также скажется на качестве готового продукта.

Цель изобретения — расширение области использования и повышение надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что привод снабжен датчиком положения запор863951 ного органа и связанным с ним узлом определения состояния вала, соединенным с генератором импульсов.

1!а чертеже схематически изображено и рсдла гаемое устройство.

Пневматический реверсивный привод со- » держит герметичный корпус 1 с запорным органом 2, пневмодвигатели 3 v. 4, на штоках которых установлены собачки 5 и 6, удерживаемые водилами 7 и 8 в зацеплении с храповыми колесами 9 и 10, жестко

10 установленными на валу 11. Вал 11 расположен в подшипниках !2 и 13. Входы пневмодвигателей 3 и 4 подключены к выходу усилителей 14 и 15. Входы усилителей через реле реверса 16 подключены к выходу генератора 17 импульсов. Датчик 18 положения запорной арматуры через кинематическое соединение 19 связан с валом 11. Выход датчика !8 соединен с узлом 20 определения состояния вала, выход которого связан со входом генератора 17.

Датчик 18 и узел 20 содержит одномемб20 ранный элемент 21 с проточной камерой 22, которая через дроссель 23 подключена к каналу питания Р„,д, а через сопло 24 соединена с дополнительной камерой, которая через второй дроссель 26 связана с атмосферой.

Жесткий центр мембраны соединен со струной 27, проходящей через сопло 24, причем дополнительная проточная камера 25 установлена соосно струне 27 и связана непосредственно с первым сумматором 28, второй вход которого подключен к проточной камере 22 одномембранного элемента 21, а выходной сигнал Р1внх сумматора 28 одновременно через сопло 29 пневмореле 20 подключен к первому входу 31 второго пневмореле 32, а перез пневмосоиротивление 33 к второ ду 34 пневмореле 32. Кроме того, выходной сигнал Р1вых сумматора через сопло 35 пневмореле 30 подключено непосредственно ко второму входу 34 второго пневмореле 32 и че-. рез то же пневмосопротивление 33 к первому входу 3! второго пневмореле 32. Вход 36 40 пневмореле 30 подключается в случае, если увеличивается входное усилие Гв„натяжения пружин связанное кинематически узлом 19 с валом !1, и отключается, если Гвх уменьшается. Сигнал Р вьд в одном из сопел пневмореле 32 появляется тогда, когда начинает изменяться Гвх, т.е. он характеризует динамическое состояние входного силового воздействия Гвх, а значит и вала 11. Сигнал

Р> „появляется, когда Гвх не изменяется, . т.е. он характеризует статическое состоя- S0 ние F>„, а значит и статическое состояние вала 11. Р вих характеризует текущее значение Гв„(текущее положение вала 11). Сигналы Ргвв®х и Рвв„д используются для управления частотой генератора. Импульсы с генератора 17 поступают на реле 32 и, в за- 55

ВНсНМосТН от выходов Рд»1,„или Рз в1,„изменяют скачкообразно частоту с помощью пневмосопротивлений (на схеме не показаны).

Датчик 18 с узлом 20 работает следующим образом.

Струна 27 воспринимает входное усилие

F „. Выход сумматора 28 Ржавых пропорционален F „. Если вал 11 не вращается, то не изменяется Г» и сигнал Р вых, а это значит, что P«b,„, проходя через сопло 29 или 35, пневмореле 30 и дроссель 33, приводит к равенству сигналов на входе 31 и 34 пневмореле 32, в котором под действием пружины закрыто сопло выхода Р вх и открыто сопло выхода Рвв,,х, и F» не изменяется. При этом сигнал на входе 36 пневмореле 30 может поступать или быть отключен. Если

F-, íà÷íåò увеличиваться, то начнет (вал

11 вращается, пружина растягивается) увеличиваться Р вых и на вход 36 пневмореле 30 сигнал не поступает. Под действием пружины пневмореле 30 закрывается соплом 29.

Сигнал Р вв х увеличивается во времени и через сопло 35 пневмореле 30 непосредственно поступает на вход 34 пневмореле 32. Одновременно сигнал Р вых через пневмосопротивление 33 поступает на вход 31, что вызывает увеличение сигнала на входе 31 с меньшей скоростью. 3а счет разницы давле-ний на входах 34 и 31 мембранный блок перемещается вниз и закрывает сопло канала

Рвв„„и открывает сопло Р вьц, что свидетельствует о динамическом состоянии (о изменении) F» è, следовательно, вала 11, генератор 17 уменьшает свою частоту и вал

11 вращается медленнее. Если подается команда на уменьшение Гв„, т.е. команда на вращение вала 11 в другую сторону, то одновременно появляется сигнал на реле реверса 16 и на входе 36 пневмореле 30, под действием которого мембранный блок перемещается вниз, закрывает сопло 35 и открывает сопло 29, что и приводит к равенству сигналов на входе 31 и 34 пневмореле 32, причем под действием пружины мембранный блок перемещается вверх, закрывает сопло выхода Р вых и открывает сопло Рвем, что свидетельствует о прекращении изменения Гвх и вращения вала 11. В момент команды «реверс» вал 11 останавливается иа некоторое мгновение и узел 20 принимает исходное состояние. Если команда «реверс» не поступает, а Гвх перестает увеличиваться, то перестает увеличиваться и Р1ввх, Через некоторое время за счет пневмосопротивления .ЗЗ сигналы на входе 31 и 34 сравняются (вал 11 не вращается) и под действием пружины Р» „„отключается и включается

P „,„, что говорит о статическом состоянии вала 11. Если подается команда «реверса» на уменьшение F при вращении вала 11 в другую сторону, то появляется сигнал на входе 36 реле 30 и 16. Сопло 35 закрывается, а сопло 29 открывается. Равенство сигналов

31 и 34 не меняется. При, уменьшении Fsa уменьшается Рвах и через сопло 29 непосредственно уменьшает сигнал на входе 31, а че863951 рез пневмосопротивление 33 на входе 34.

В результате на входе 34 формируется повышенное давление, которое перемещает мембранный блок пневмореле 32 вниз и закрывает сопло Р „„и открывает сопло Р,„, что характеризует динамическое состояние ва- 5 ла 11, и изменяет частоту генератора 17.

Привод работает следующим образом.

Генератор 17 -вырабатывает импульсы, которые через реле 16 поступают на усилитель 14 или, в случае подачи сигнала «реверс», на усилитель 15. Сигнал с усилителя 14 поступает на пневмодвигатель 3, шток которого с собачкой 5 совершает возвратно-поступательное движение, вращая храповое колесо 9 и вал 11, который изменяет проходное сечение запорной арматуры и, 15 следовательно, расход. Одновременно вал

11 через кинематическое соединение 19 изменяет Г „ и датчик 18 выдает сигнал Р,,„ о текущем положении вала 11 и запорной арматуры, а сигналы Р, или Р, свидетельствуют о том, вращается ли вал или 2О нет и в зависимости от этого изменяют частоту генератора. Если запорная арматура прикреплена, то частота генератора резко возрастает, что сокращает время ее разрушения. Если вал 11 начал вращаться, то 5 уменьшается частота генератора и это позволяет остановить привод с наименьшим перерегулированием, т. е. повысить точность регулирования расходов. При команде «реверс» (подача сигнала 36) работа привода аналогична вышеописанному. В этом случае - О с генератора поступают сигналы на усилитель 15 и вал 11 вращается в другую сторону, Датчик 18 работает следующим образом.

Датчик включается в работу путем пода- З5 чи давления питания и сигнала Р да„ © (с помощью последнего настраивается нуль).

Величина сигнала Р д,,д„„ должна быть больше максимально возможного давления в герметическом корпусе. Струна 27 вос- 4g принимает входное усилие Р „пружины, при этом мембрана прогибается и жесткий центр перекрывает сопло 24, что вызывает изменение давления в проточной камере 22.

По принципу компенсации в проточной камере формируется давление сжатого воздуха; пропорциональное входному усилию

Г, которое пропорционально перемещению кинематического узла !9. При этом в проточной камере 22 накапливается статическая ошибка и ошибка возмущения, например, за счет изменения давления воздуха в корпусе 1. Поток воздуха в корпусе 1, проходящий через сопло 24 и дроссель 26, создает в проточной камере 25 давление, зависящее от величины входного усилия (статической ошибки, ошибки возмущения и т. д.

Изменяя проводимость дросселя 26, изменяют величину этого давления и тем самым величину корректирующего воздействия, что позволяет настраивать градуированную характеристику датчика 18. Сигналы с камеры 22 и 25 поступают на вход сумматора

28, где и происходит коррекция статической ошибки и ошибки, возникающей за счет изменения давления в корпусе 1, возникающей, когда привод отключен и в нем понижается давление за счет возможных утечек по сравнению с рабочим состоянием привода, когда во времени может изменяться проходное сечение клапана за счет образования всевозможных отложений на клапане.

Технико-экономический эффект заключается в расширении области использования и повышении надежности работы.

Формула изобретения

Пневматический реверсивный привод запорного органа трубопроводной арматуры, в корпусе которого расположен механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, установленный на валу и управляемый пневмодвигателями, подключенными через пневмоусилители к генератору импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения области использова ния и повышения надежности работы, привод снабжен датчиком положения запорного органа и связанныи с ним узлом определения состояния вала, соединенным с генератором импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 246236, кл. F 16 К 31/56, 1968.

2. Патент ФРГ № 896440, кл. 47 g, 43/01, 1953.

863951

Редактор М. Петрова

Заказ 7740/55

Составитель Е. Анкудинова

Техред А. Бойкас Корректор С. Щомак

Тираж 1009 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4