محرک‌های پنوماتیک: درایو دو جهته و تنظیم مجدد فنری{0}}تحلیل اصل عمل دوگانه و تک

در سیستم‌های کنترل اتوماسیون صنعتی، محرک‌های پنوماتیکی به‌عنوان تجهیزات صنعتی «ماهیچه‌ها» عمل می‌کنند و انرژی هوای فشرده را به گشتاور مکانیکی تبدیل می‌کنند و دریچه‌ها را برای باز کردن، بسته شدن یا تنظیم کردن سوپاپ‌ها هدایت می‌کنند. محرک‌های پنوماتیکی با توجه به روش‌های انتقال انرژی و عمل بازنشانی به دو نوع تقسیم می‌شوند. تفاوت اصلی در اصل عملیاتی نهفته است: جهت‌ها، در حالی که محرک‌های تکی{3}}از طریق ترکیبی از درایو هوای فشرده و تنظیم مجدد نیروی فنر عمل می‌کنند.

محرک‌های پنوماتیکی دوگانه-بر اساس اصل "حرکات پنوماتیکی دو جهته" کار می‌کنند. در داخل، آنها معمولاً دارای یک قفسه و گیربکس پیستونی دو- هستند. سیلندرها توسط پیستون به دو محفظه جداگانه (که معمولاً به نام های A و B شناخته می شوند) تقسیم می شوند. هر دو اتاق مجهز به پورت های ورودی/خروجی هستند. هوای فشرده به صورت متناوب در داخل و خارج پیستون قرار می گیرد و سپس شفت خروجی دنده را از 0 تا 90 درجه چرخش می کند (برای شیرهای ضربه ای زاویه ای).

فرآیند کار خاص را می توان به دو مرحله تقسیم کرد: هنگامی که سیگنال کنترل باز شدن شیر را نشان می دهد، هوای فشرده پس از شیر برقی وارد ورودی محفظه A می شود. در این نقطه، هوا در محفظه B فشرده شده و از طریق درگاه اگزوز در محفظه B خارج می شود. حرکت خطی پیستون به حرکت چرخشی شفت خروجی (معمولاً 0 تا 90 درجه خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد) از طریق مش بندی قفسه و پینیون، که سوپاپ را به سمت باز شدن هدایت می کند، تبدیل می شود. هنگامی که نیاز به بستن شیر باشد، سیگنال کنترل وضعیت شیر ​​برقی را تغییر می دهد. هوای فشرده از طریق ورودی محفظه B وارد می شود و پیستون را در جهت مخالف فشار می دهد تا محفظه A فشرده شود. هوا از محفظه A از طریق درگاه اگزوز خارج می شود و شفت خروجی در جهت عقربه های ساعت از 90 درجه به 0 درجه می چرخد ​​تا بسته شدن دریچه کامل شود.

شایان ذکر است که هر دو جهت حرکت محرک-دو عملگر برای نیرو به هوای فشرده بستگی دارد. گشتاور خروجی در طول سفر پایدار و خطی است، و طراحی مدار پنوماتیک اجازه می‌دهد تا حرکت را مطابق با نیازهای واقعی تنظیم کنید - - چه درایو هوا در اتاق A در خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخد یا در جهت عقربه‌های ساعت - با مطابقت با منطق کنترل آیرودینامیکی مربوطه. هنگامی که تامین هوا قطع می شود، محرک دو عملکرده به دلیل از دست دادن توان در موقعیت فعلی خود باقی می ماند. این ویژگی به آن مزیت کنترل انعطاف پذیر بدون نیاز به تنظیم مجدد اضطراری را می دهد.

برخلاف محرک‌های "همه-پنوماتیکی" دو عملکرده-، مفهوم اصلی طراحی محرک‌های پنوماتیکی یک-"درایو پنوماتیکی یک طرفه + تنظیم مجدد فنر معکوس" است. ساختار آنها یک مجموعه فنری بازنشانی را برای طراحی دو-عملی اضافه می‌کند. فنر معمولاً در یک یا هر دو انتهای سیلندر نصب می شود. فشرده سازی و آزاد شدن فنر نیروی واکنشی را فراهم می کند، بنابراین عملکرد ایمنی "بازنشانی خودکار اتلاف هوا" را به دست می آورد. با توجه به وضعیت بازنشانی پس از اتلاف گاز، محرک‌های یک-را می‌توان به دو حالت تقسیم کرد: «بسته شدن تلفات گاز» و «بسته شدن باز شدن تلفات گاز». هر دو تقریباً در یک حالت کار می کنند، با این تفاوت که فنر در جهت مخالف منطق عمل نصب شده است.

مدل پرکاربردتر «باز کردن-باز کردن (FC)» را در نظر بگیرید. نحوه کار به این صورت است: هنگامی که نیاز به باز کردن شیر دارید، هوای فشرده از طریق ورودی محفظه A وارد می شود. فشار هوا از نیروی پیش کشنده فنر بیشتر می شود، پیستون را به کنار فنر فشار می دهد و به تدریج فنر را فشرده می کند. در عین حال، محفظه B به عنوان دریچه ای برای خروج هوا عمل می کند. پیستون مکانیزم قفسه و پینیون را به حرکت در می آورد تا محور خروجی را در خلاف جهت عقربه های ساعت از 0 تا 90 بچرخاند و دریچه را باز کند. هنگامی که سیگنال کنترل قطع می شود یا منبع گاز از کار می افتد، محفظه A ورودی را متوقف می کند و شروع به تخلیه می کند. در این زمان، درایو هوای فشرده ناپدید می شود و فنر فشرده انرژی پتانسیل الاستیک را آزاد می کند و پیستون را در جهت مخالف به حرکت در می آورد و دوباره تنظیم می شود. شفت خروجی در جهت عقربه های ساعت 90 درجه تا 0 درجه می چرخد ​​و به طور خودکار دریچه را می بندد. حالت "باز نشدن-(FO)" برعکس است: در طول فرآیند ورودی، هوای فشرده پیستون را فشار می‌دهد تا فنر را فشرده کند و دریچه را می‌بندد. پس از از دست دادن هوا، بهار تنظیم مجدد، سوپاپ را به باز کردن.

گشتاور خروجی یک محرک تک عملکردی-الگوی تغییر منحصربه‌فردی را نشان می‌دهد: در فاز محرک پنوماتیک، با افزایش فشردگی فنر، مقاومت معکوس به تدریج افزایش می‌یابد که باعث می‌شود گشتاور خروجی فاز ریست کورس پنوماتیکی از حداکثر کاهش یابد. این ویژگی گشتاور نیازمند تطبیق دقیق حداکثر گشتاور مقاومتی سوپاپ در طول فرآیند انتخاب است تا از عملکرد قابل اعتماد حتی در پایان سفر اطمینان حاصل شود.

تفاوت بین-محرک پنوماتیکی دو عملکرد و محرک‌های پنوماتیکی دو اثره و تک عملکردی- نه تنها در حالت رانندگی است، بلکه تفاوت جامع از طراحی ساختاری تا عملکرد عملکردی نیز دارد. این تفاوت ها را می توان به وضوح در سه بعد اصلی تعریف کرد:
اول، تفاوت اساسی بین مکانیسم های قدرت و تنظیم مجدد
تفاوت کلیدی بین این دو در این است که عمل "روشن" و "خاموش" یک محرک دو-به هوای فشرده به عنوان تنها منبع نیرو متکی است و عمل بازنشانی یک فرآیند فعال پنوماتیکی-است، در حالی که محرک تک-از یک مکانیسم ترکیبی از "فشار فشار" و "فشار فشار" استفاده می‌کند. دیگر توسط انفعال الاستیک فنر. این تفاوت باعث می‌شود که عملکرد محرک‌های-دو کاره انعطاف‌پذیرتر و قابل کنترل‌تر باشد، و محرک‌های تک عملکردی عملکرد بازنشانی ایمنی را دارند که در صورت از دست دادن گاز، محرک‌های- دوگانه نمی‌توانند جایگزین شوند.
ثانیاً، ویژگی های خروجی و منطق کنترل متفاوت است.
بدون مقاومت فنر، محرک‌های{0} دوگانه یک گشتاور خطی خروجی ثابت را در هر دو جهت حفظ می‌کنند، و می‌توانند در هر موقعیتی (همراه با یک شیر برقی موقعیت خنثی) توسط شیر برقی متوقف شوند، و آن را برای موقعیت‌هایی که نیاز به تنظیم دقیق دارند مناسب می‌سازد. محرک‌های تکی{2}} تحت تأثیر تغییر نیروی فنر قرار می‌گیرند و مشخصه گشتاور خروجی کاهش می‌یابد. فقط می‌تواند در موقعیت شدید «روشن» و «خاموش» بماند و نمی‌تواند کنترل دقیق موقعیت میانی را درک کند. با این حال، می‌توان آن‌ها را بدون منبع تغذیه مداوم بازنشانی کرد و منطق کنترل را ساده‌تر کرد.
سوم، ویژگی های امنیتی و سناریوهای برنامه متفاوت است.
محرک‌های دو عملکرده پس از از دست دادن گاز در موقعیت خود باقی می‌مانند، فاقد ویژگی‌های ایمنی فعال هستند، آنها را برای شرایط کاری معمولی مناسب می‌سازند، و هیچ الزام خاصی برای تلفات گاز، مانند خطوط لوله سنتی حمل و نقل مایع، ندارند. عملکرد «بازنشانی خودکار اتلاف گاز» محرک‌های یک- آن را برای انتقال مواد قابل اشتعال، مواد منفجره یا سمی مانند مواد شیمیایی، پالایش نفت و گاز طبیعی ضروری می‌کند و می‌تواند با بستن یا باز کردن سریع دریچه‌ها در صورت خرابی ناگهانی، از تشدید حوادث ایمنی جلوگیری کند.
نتیجه گیری: اصول سناریوهای سازگاری. انتخاب، ایمنی و کارایی را تعیین می کند
از نظر اصل کار، -محرک‌های پنوماتیکی دو عملکرد یک «محرک جهانی کارآمد و انعطاف‌پذیر» است که از طریق درایو پنوماتیکی دو جهته به حرکت روان و قابل کنترل دست می‌یابد. محرک های تک- یک «محرک ویژه با ایمنی به عنوان هسته آن» است، که از مکانیسم ترکیبی «پنوماتیک + فنر» برای ایجاد خط ایمنی استفاده می کند. در سناریوهای صنعتی، هیچ برتری مطلقی بین این دو وجود ندارد. نکته کلیدی این است که آیا آنها کاملاً با الزامات عملیاتی مطابقت دارند-اصل بازنشانی فنری{u7}} در هنگام بازنشانی فنر{101} نیاز به پاسخ اضطراری قابل اعتماد دارد، و اصل درایو تماماً پنوماتیکی -عملگرهای دوگانه زمانی سودمندتر است که کنترل انعطاف پذیر و خروجی پایدار در اولویت قرار گیرند.