Современные системы для электронного управления высоким давлением

Рубрика: Технологии и решения

Рисунок 1- Автоматизированная система регулирования давления с панелью оператора
Рисунок 1- Автоматизированная система регулирования давления с панелью оператора

Управление давлением – важный технологический процесс, который встречается во многих отраслях промышленности. Одним из самых простых и наглядных примеров, когда необходимо управлять давлением, является проверка изделия на прочность в испытательном стенде. Подобные стенды используют в машиностроительном, авиационном, космическом, нефтегазовом, химическом и многих других производствах.

При проверке на прочность необходимо организовать избыточное давление в замкнутом объеме объекта испытаний. Источником избыточного давления может быть компрессор, насос или резервуар высокого давления.

Для испытания изделия, рассчитанного на работу с высоким давлением, используют несжимаемую среду, например, воду. Если изделие испытывают на низком давлении, используют сжимаемую среду: воздух или азот.

Рисунок 2- Механический блок автоматизированной системы регулирования давления

Рисунок 2- Механический блок автоматизированной системы регулирования давления

Вода или другая жидкость практически не сжимается, поэтому даже при незначительном уменьшении количества среды давление в образце резко упадет, что сообщит о факте утечки.

В случае со сжимаемыми средами происходит по-другому. Газ равномерно заполняет весь объем объекта испытаний, и при повышении давления его концентрация увеличивается пропорционально. В результате заполнения полости газа внутри неё может стать в десятки раз больше, чем было до начала испытаний. Если возникает утечка, молекулы газа, как и воды, будут выходить через открывшееся отверстие. Разница в том, что скорость выходящего потока сжимаемой среды настолько высокая, что это создает эффект взрыва: отверстие резко увеличивается в размерах и происходит разрыв образца.

Независимо от используемый среды последствия нештатной ситуации при работе с высоким давлением опасны для оператора. Поэтому испытания проводят в закрытых бронекамерах. В этом случае управлять процессом возможно только дистанционно и встает вопрос об автоматизации части функций, в частности, контроля давления.

Кроме того, иногда стоит задача автоматизировать испытание на прочность, когда давление необходимо подавать ступенчато с шагом в несколько десятков бар и выдержкой в несколько минут. Такая методика испытаний буквально приковывает оператора к процессу.

Также необходимо учитывать, что давление внутри испытательного образца зависит от изменения объема, температуры или расхода среды. Чтобы поддерживать требуемое значение, оператору вручную приходится постоянно вносить корректировки.

Автоматизированный вариант - использовать электронный контроллер давления и организовать контур регулирования с обратной связью по значению давления. Регулирование в данном контуре будет производиться по заранее определенному правилу.

Такой автоматизированный участок системы существенно упрощает работу оператора и снижает риск человеческого фактора.

Для управления давлением чаще всего используют регуляторы трех типов взаимодействия:

  • с ручным приводом;
  • с пневматическим приводом;
  • с электрическим приводом.

Для электронного управления давлением подходят пневматический и электрический типы приводов.

Регуляторы с пневматическим управлением оснащены, соответственно, пневматическим приводом. Пример такого исполнительного механизма - мембранный привод. При подаче давления упругая мембрана формирует усилие и воздействует на регулирующий орган регулятора.

Для точной подачи давления на мембранный исполнительный механизм вместе с регулятором давления используют электронный PID-контроллер. Он управляет давлением в основной системе по заданным сценариям (корректируются на обычном компьютере). Благодаря цифровому или аналоговому сигналу PID-контроллер можно интегрировать в имеющуюся АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом). Обратную связь он получает от встроенного датчика давления или любого другого установленного на технологическую линию датчика с нормированным токовым сигналом.

Компания «НТА-Пром» проектирует и производит стенды для электронного управления давлением на базе контроллеров Tescom ER-5000. В зависимости от требований заказчика существуют разнообразные исполнения данных стендов, например, со встроенным компьютером и монитором для формирования сценария управления давлением.

Рисунок 3 - Автоматизированная система регулирования давления со встроенным ПК

Рисунок 3 - Автоматизированная система регулирования давления со встроенным ПК

Такие стенды – простые, но при этом многофункциональные приборы. Их удобно и легко эксплуатировать и обслуживать. Далее обоснуем это утверждение.

Эргономичность дизайна

Все органы управления подписаны и находятся на передней панели. Показывающие приборы (манометр, экран компьютера) расположены на уровне зрения оператора. На передней панели также изображена схема работы изделия. Стенд можно закрепить на стене, установить на стойке или заранее подготовленном рабочем месте.

Удобство обслуживания

Стенды проектируются таким образом, чтобы у оператора был доступ к внутренним элементам без необходимости использовать какие-либо инструменты. Например, на передней панели, как правило, устанавливаются лючок или дверка для удобного доступа к компонентам.

Надежность комплектующих

При производстве используются сертифицированные комплектующие, надежность которых подтверждена многолетним опытом использования. Готовые стенды проходят типовые испытания методами разрушающего контроля, чтобы подтвердить, что все элементы собраны правильно и прибор выдержит условия эксплуатации.

Заключение

Упростить работу и защитить оператора можно, если автоматизировать процесс. Если за пример взять испытательные стенды, то речь идёт про электронное управление высоким давлением. Для этого потребуются регуляторы давления с пневматическим или электрическим приводом и PID-контроллер. Кроме того, есть возможность обратиться в «НТА-Пром» для разработки готового стенда для электронного управления давлением.

Приобрести готовую систему выгодно, поскольку Вам не придется разрабатывать и собирать систему самостоятельно, не возникнет сложностей при обслуживании стенда. Вместе с тем с готовой системой Вы приобретаете гарантию ее надежности и уверенность в результатах испытаний.