Łukasz Andrzejewski IV ESO MA mgr

Łukasz Witas

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego z automatyki okrętowej.

Temat: Ustawniki pozycyjne (pozycjonery).

1. Wstęp teoretyczny.

a) cel stosowania pozycjonerów:

Pozycjonery służą do obsługi siłowników zaworów pneumatycznych. Zostały one włączone do układu pomiędzy regulator a siłownik w celu zwiększenia niezawodności i dokładności pracy tych zaworów, przez zastosowanie sprzężenia zwrotnego sygnalizującego położenie zaworu. Pozwoliło to wyeliminować problemy związane ze zmiennymi w czasie oporami ruchu zaworów, które powodowały zmianę charakterystyki sterowania zaworem (skrajne sygnały regulatora odchodziły od skrajnych położeń zaworu, powodując za szybkie lub brak zamknięcia bądź otwarcia zaworu).

Pozycjonery zamontowane są pomiędzy regulatorem a elementem wykonawczym, którym jest siłownik zaworu pneumatycznego. Otrzymują one sygnał z regulatora ( ciśnienie sterowania) i z elementu wykonawczego ( położenie siłownika). Sygnałem wyjściowym pozycjonerów jest wartość ciśnienia podawanego na siłownik.

b) budowa i zasada działania pozycjonera:

Budowę i zasadę działania omówimy na podstawie pozycjonera cylindrycznego serii IP200 produkcji SMC. Pozycjoner cylindryczny serii IP200 jest pozycjonerem podwójnego działania przeznaczonym do współpracy z siłownikami cylindrycznymi o małej średnicy i zaworami o dużym skoku.

Sprzężenie zwrotne realizowane jest przez sprężynę sprzężenia zwrotnego. Zakres ciśnienia sterującego pracą pozycjonera wynosi 0,02 - 0,1 [MPa] (0,2 - 1 kG/cm²).

Rys.1. Pozycjoner IP200 serii SMC, którego schemat, budowa i zasada działania przedstawiona jest poniżej.

Schemat:

Budowa:

1) komora wejściowa,

2) sprężyna sprężenia zwrotnego,

3) membrana,

4) trzpień łączący,

5) tłoczysko,

6) dysza,

7) membrana A,

8) membrana B.

Zasada działania:

Gdy sygnał sterujący zasila komorę wejściową (1), membrana wejściowa (3) przesuwa się w lewo. Przestrzeń pomiędzy dyszą (6) i przysłoną jest zmniejszona powodując tym wzrost ciśnienia kaskadowego przed membraną (7). Membrana (7) ma większą powierzchnię niż membrana (8). A więc siła wywierana przez ciśnienie na membranę (7) jest większa niż na membranę (8). Wynikiem tego jest przesunięcie suwaka (9) w lewo, udrożnienie wyjścia 1 (EXH. OUT. 1) i zasilenie go powietrzem oraz otworzenie wyjścia 2 (EXH. OUT. 2) i połączenie z atmosferą. Powoduje to przesunięcie tłoka w prawo. Przesuwający tłok połączony jest z tłoczyskiem (3), który powiązany jest z kolei z trzpieniem łączącym (4). Do trzpienia łączącego (4) zamocowana jest sprężyna sprzężenia zwrotnego (2). Przesuwający się tłok powoduje przesunięcie trzpienia łączącego (4) oraz napięcie sprężyny i zrównoważenie siły powodującej ruch suwaka przywracając go do pozycji wyjściowej i ustalając nowe położenie tłoka w cylindrze.

Kalibracja pozycjonera:

a) Ustawienie punktu zerowego.

Regulacji punktu zerowego dokonuje się przez obrót pokrętła punktu zerowego, a tym samym zmianę napięcia sprężyny sprzężenia zwrotnego (2).

b) Ustawienie skoku zaworu.

Skok zaworu regulowany jest przez zmianę efektywnej ilości zwojów sprężyny sprzężenia zwrotnego (2) pokrętłem umieszczonym w sprężynie sprzężenia zwrotnego ( nie pokazanym na tym rysunku ).

2. Wykonanie ćwiczenia.

W ćwiczeniu przeprowadzaliśmy kalibrację opisywanego wyżej pozycjonera serii IP200 produkcji SMC. Następnie wykonaliśmy charakterystykę wysunięcia trzpienia pozycjonera w funkcji ciśnienia sterowania (zakres ciśnienia sterującego 0,2 - 1 bar). Ciśnienie zasilające wynosiło 1,6 bara.

Wnioski:

Kalibracja pozycjonera IP200 została przeprowadzona w sposób poprawny, o czym świadczy prawie liniowa charakterystyka na wykresie zależności długości wysuwania się trzpienia pozycjonera (h) od ciśnienia sterowania (P). Niewielkie odchyłki mogą być spowodowane niedokładnością odczytów z przyrządów pomiarowych, jak i samych ich klas dokładności. Można również stwierdzić, że kalibrowany pozycjoner spełnia swoją funkcję oraz nadaje się do dalszego użytku.

---