Wie funktioniert ein Pneumatikventilpositionierer?

Ein pneumatischer Stellungsregler ist ein Instrument, das verwendet wird, um den Stiel eines Regelventils basierend auf einem 3- bis 15-PSI-Luftdrucksignal zu positionieren, das von einem Regler oder einer manuellen Beladestation empfangen wird.

Der pneumatische Stellungsregler wird verwendet, um den Luftdruck zu erhöhen oder zu verringern, um einen Aktuator zu betätigen, was einen zuverlässigen und genauen Betrieb des Regelventils gewährleistet.

Pneumatische Stellungsregler arbeiten nach dem Prinzip des Kräfteausgleichs.

Bei diesem Kräfteausgleichsprinzip hat die Kammer drei Anschlüsse für Instrumentenlufteingang, Steuersignalausgang und Abluft.

Der Druck auf den Hebelarm wird durch eine flexible Membran über einen externen Sensor verändert oder geregelt.

Wenn der Sensor auf das rechte Ende des Hebels drückt, hebt sich das linke Ende des Hebels nach oben und öffnet das Luftversorgungsventil.

Infolgedessen erhöhen sich sowohl der Druck in der Kammer als auch das Steuersignal am Ausgangsrohr, wodurch sich die gesteuerte Vorrichtung bewegt.

Wenn der Luftdruck in der Kammer ansteigt, wird die Membran gegen den Druck des Sensors nach oben gedrückt, bis sich das System bei dem höheren Druck wieder im Gleichgewicht befindet und das Luftversorgungsventil schließt.

Die Hauptaufgabe oder der Zweck eines Stellungsreglers in einem Regelventil besteht darin, eine Schnittstelle zwischen der SPS und dem Aktuator zu schaffen, um die Position des Schiebers genau zu regeln, um das Regelventil zu öffnen und zu schließen.

Ein Stellungsregler, der in einem Regelventil für einen bestimmten Stromkreis verwendet wird, fungiert als Übersetzer. Er wandelt die SPS-Sprache in die entsprechende Aktuatorsprache um.

Das bedeutet, dass der Stellungsregler ein gegebenes 4- bis 20-mA-DC-Stromsignal in ein proportionales Luftdrucksignal von 3 bis 15 PSI umwandelt.

Das Funktionsprinzip des pneumatischen Stellungsreglers wird hier erläutert.

Der pneumatische Stellungsregler enthält einen internen I-P-Sensor.

Das Funktionsprinzip dieser Sensoren basiert im Allgemeinen auf dem elektromagnetischen oder piezoelektrischen Effekt, wobei das empfangene elektrische Signal durch einen internen Umwandlungsmechanismus in mechanische Bewegung umgewandelt wird, wodurch wiederum ein Druckausgang erzeugt wird.

Die Leistungsparameter von I-P-Sensoren umfassen Ansprechgeschwindigkeit, Linearität, Wiederholbarkeit und Stabilität, die alle wichtige Faktoren sind, die bei der Auswahl und Anwendung von I-P-Sensoren berücksichtigt werden müssen. Darüber hinaus muss der I-P-Sensor, um einen langfristig stabilen Betrieb zu gewährleisten, auch eine gute Umweltverträglichkeit und Störfestigkeit aufweisen.

Im Allgemeinen wandelt dieser I-P-Sensor ein gegebenes 4-mA-DC-Stromsignal in ein 3-PSI-Pneumatiksignal und ein 20-mA-DC-Stromsignal in ein 15-PSI-Pneumatiksignal um.

Diese pneumatischen Signale sind jedoch im Zwischenbereich proportional, daher bezeichnen wir den Luftdruck von 3 bis 15 PSI als pneumatisches Signal.

Wir können also jetzt verstehen, dass die SPS, um das Regelventil um 50 % zu öffnen, ein 12-mA-DC-Stromsignal an den elektro-pneumatischen Stellungsregler senden muss, und dann wandelt der Stellungsregler das empfangene 12-mA-Stromsignal in ein entsprechendes 9-PSI-Pneumatiksignal um, und dieses Pneumatiksignal wird direkt an den Aktuator gesendet.

Die Instrumentenluftquelle ist als weiterer Eingang für den Stellungsregler erforderlich. Die Luftquelle für das Instrument wird durch einen Luftfilter und -regler gefiltert und geregelt, um dem Stellungsregler saubere Luft zuzuführen. (Unter realen Arbeitsbedingungen wird der pneumatische Stellungsregler verwendet, da die Eingangsluft Verunreinigungen enthält oder keine saubere Luft ist, was ein häufiger Grund dafür ist, dass der pneumatische Stellungsregler zu Fehlfunktionen neigt.)

Durch die Nutzung eines ausreichenden Instrumentenluftdrucks ist der Stellungsregler in der Lage, das gewünschte Drucksignal in die richtige Menge an Aktuatorbewegung umzuwandeln.

Der Stellungsregler muss auch Rückmeldungen empfangen, um den Ventilstiel präzise zu positionieren, um ihn innerhalb des gewünschten Bereichs zu öffnen und zu schließen. Diese Rückmeldung wird vom Regelventil über eine mechanische Vorrichtung an den Stellungsregler gesendet. Auf diese Weise bestimmt der Stellungsregler die Druckmenge, die erforderlich ist, um den Stiel am Aktuator zu bewegen.

Ein Stellungsregler ist ein Gerät, das ein Regelventil auf einen gewünschten Sollwert drosselt.

Ein Eingangssignal und ein Rückkopplungssignal sind die beiden Eingänge für den Stellungsregler.

Das Eingangssignal ist das Steuersignal, das den Sollwert für den Stellungsregler liefert, während das Rückkopplungssignal die aktuelle Position des Regelventils anzeigt.

Das Eingangssignal wird durch den Balg des pneumatischen Steuerungssystems bereitgestellt. Wenn das Eingangssignal ansteigt, dehnt sich der Balg aus und wirkt auf den Träger. Der Träger dreht sich und bewegt die mit der Düse verbundene Prallplatte.

Wenn sich die Position der Prallplatte ändert, ändert sich der Druck zur Düse entsprechend und betätigt das pneumatische Relais.

In diesem Stadium haben wir einen Druck-Druck-Wandler als Eingang. Um einen Stellungsregler zu erstellen, muss es eine Rückmeldung geben. Die Rückmeldung bestätigt, dass das Regelventil auf das Eingangssignal reagiert und dass die Ventilposition mit dem gegebenen Eingangssignal übereinstimmt. Hier liefern mechanische Komponenten das Rückkopplungssignal vom Regelventil zum Stellungsregler.

Der Nocken ist an einem Arm befestigt, der sich mit dem Ventilweg dreht. Das Rückkopplungssignal wirkt auch auf den Träger und erzeugt eine Reaktionskraft mit dem Eingangssignal im Balg.

Wenn das Eingangssignal an das Gerät ansteigt, wirkt der Balg erneut auf den Träger und bewegt die Ventilklappe näher an die Düse. Wenn die Düsen- und Ausgangsdruck ansteigen, bewegt sich das Ventil und die Rückmeldung vom Nocken wirkt auf die andere Seite des Trägers und bewegt die Prallplatte von der Düse weg.

Der Träger wird als Summationselement bezeichnet. Sowohl Eingang als auch Rückmeldung wirken auf den Summationsträger und werden ständig miteinander verglichen.

Wenn die Kräfte gleich sind, bleibt die Beziehung zwischen Düse und Prallplatte stabil und der Ausgangsdruck der Einheit bleibt konstant.

Die Ventilposition bleibt dann konstant. Wenn sich eine der Kräfte ändert, wird die Ventilposition erneut an die Änderung des Düsen- und Ausgangsdrucks angepasst, bis die beiden Kräfte wieder ausgeglichen sind.

Wenn der Stellungsregler richtig kalibriert ist, entspricht die Ventilposition dem gegebenen Steuersignal.

Lassen Sie uns ein Beispiel geben:

Geben Sie ein Steuersignal mit 3 bis 15 PSI ein.

Bezugnehmend auf die obige Tabelle.

• Mit einem Steuersignal von 3 PSI ist das Ventil zu 0 % vollständig geöffnet.
• Mit einem Steuersignal von 9 PSI fährt das Ventil 50 %.
• Mit einem Steuersignal von 15 PSI ist das Ventil zu 100 % der Zeit vollständig geschlossen.

Der Stellungsregler ermöglicht es dem Regelventil, die Ventilreibung und die Prozesskräfte zu überwinden, die zu Abweichungen der Ventilposition führen können.

Neben der Stielposition gibt es viele weitere Vorteile bei der Verwendung eines Regelventil-Stellungsreglers. Hochpräzise Stellungsregler werden häufig verwendet, um eine Drosselregelung von Kolbenaktuatoren zu erreichen, um inkompatible Steuersignale aufzunehmen. Sicherstellung des korrekten Schließens von Regelventilen, Realisierung der Split-Range-Steuerung und Änderung der Verstärkungseigenschaften von Regelventilen.

Und es gibt 3 Haupttypen von Stellungsreglern: 1) Pneumatische Stellungsregler; 2) Elektro-pneumatische (EP) Stellungsregler; und 3) Digitale Stellungsregler. Dieser Artikel hier befasst sich hauptsächlich mit der Arbeit im Zusammenhang mit dem pneumatischen Stellungsregler.

• Bei geradlinigen Regelventilen wird der Stellungsregler normalerweise an der Außenseite oder am oberen Gehäuse des pneumatischen Aktuators montiert.
• Bei Winkelhub-Regelventilen wird der Stellungsregler normalerweise in der Nähe des Wellenendes montiert.

Der Stellungsregler ist mechanisch mit dem Ventilstiel oder der Spindel verbunden.