Исследование пневматических технических средств автоматизации

Практическая работа №1
Тема: Исследование пневматических технических средств автоматизации

Пневматические средства автоматизации (ПСА) представляют собой технические устройства и приборы, использующие энергию сжатого воздуха. ПСА пожаро- и взрывобезопасны, обладают высокой надежностью при работе в условиях агрессивных сред, электромагнитных воздействий и изменений температуры; достаточно просты в эксплуатации. К недостаткам ПСА относят сравнительно низкое быстродействие, обусловленное небольшой скоростью передачи пневмосигналов (близкой к скорости звука в воздуховоде); сложность построения высокоточных вычислительных устройств; относительно высокую энергоемкость. Вследствие этого ПСА применяют чаще всего для автоматизации достаточно инерционных ТОУ с постоянными времени не менее 10-30 с; максимальная длина пневмокоммуникаций в таких системах управления не должна превышать 250-300 м.

Пневматические системы - это системы, в которых в качестве энергоносителя используется газ под определенным давлением. Название этих систем происходит от греческого слова рпеитп, что означает ветер или дыхание.
Пневматические системы занимают прочное место среди других средств автоматизации - электрических, электронных, гидравлических -благодаря своим традиционным преимуществам, к которым, в первую очередь, относятся надежность, устойчивость к механическим и электромагнитным воздействиям, высокий коэффициент отношения развиваемой мощности пневмоприводов к собственному весу, пожаровзрывобезопасность и относительно низкая стоимость.
Пневматические средства автоматизации широко применяются в различных отраслях промышленности, от пищевой до тяжелой, а также в специальных автоматических системах, например в медицинских устройствах и в мобильной робототехнике. Трудно представить современную строительную и добывающую индустрию без пневматических средств автоматизации.
Диапазон выпускаемых пневматических компонентов постоянно расширяется и становится все более доступным. Благодаря международным стандартам в этой области конструкторы имеют возможность использовать изделия различных фирм при проектировании сложных систем пневмоавтоматики.
Одна из главных характеристик пневматических систем - сжимаемость используемых в них газов. Результат этого физического явления может влиять на параметры системы как отрицательно, так и положительно в зависимости от ее назначения. Например, в пневматических приводах данное свойство приводит к ухудшению управляемости, а в устройствах амортизации - к расширению их функционального применения. Наиболее значимое преимущество сжимаемости газов заключается в возможности их компрессии в баллонах для использования в качестве автономного источника питания. В частности, такие автономные источники питания используются на космических аппаратах для бортовой пневмоавтоматики. Автономные пневматические источники питания могут хранить большее количество энергии, чем электрические батареи.
Низкая плотность и вязкость газов приводят к необходимости уплотнения движущихся частей пневмосистем. Однако наличие утечек газа часто не сказывается на работоспособности пневмсустройств, в отличие от гидравлических, и не приводит к загрязнению окружающей среды.
Одна важная причин широкого использования пневматики - большой диапазон температуры, в котором могут использоваться газы. Газообразный гелий может использоваться при температурах жидкого кислорода и азота, когда гидравлические жидкости затвердевают или имеют очень высокую вязкость. С другой стороны, газы годны к применению при температурах выше 500°С. При таких температурах электрические системы разрушаются, а гидравлические жидкости испаряются или разлагаются. Обычный воздух может использоваться при температурах выше точки плавления стали. Некоторые керамические пневмоклапаны работают при температурах до 3000°С.
Обобщенные преимущества систем пневмоавтоматики представлены в таблице 1.
Таблица 1