Studiul Comportării la Transfer a unui Traductor de Debit Industrial și a unui Element de Execuție Pneumatic

1. Scopul lucrării

Studiul comportării statice a unor echipamente industriale: traductor de debit, convertor electropneumatic şi element de execuţie pneumatic.

2. Consideraţii teoretice

2.1. Traductorul de debit industrial

Traductorul de debit industrial este un element de automatizare având funcţia de a sesiza debitul de lichid (apa) şi de a genera, la ieşirea lui, un semnal corespunzător valorii debitului.

Traductorul este compus din următoarele elemente:

- o rezistenţă hidraulică, RH, în calitate de element sensibil;

- un traductor de presiune diferenţială, TPD, care converteşte diferenţa de presiune (mărimea de intrare) într-un semnal electric (mărimea de ieşire).

Traductorul de debit are ca mărime de intrare debitul, iar ca mărime de ieşire curentul electric (în domeniul 4 - 20 mA).

Rezistenţa hidraulică, prezentată în figura 1, este montată pe conducta în care se reglează debitul de lichid. Prizele de presiune sunt amplasate la capetele ştrangulării.

Figura 1. Rezistenţa hidraulică

Sesizarea debitului volumic de lichid, Qv, (mărimea de intrare a rezistenţei hidraulice) se face cu ajutorul căderii de presiune de pe rezistenţa hidraulică RH, P=P2-P1 (mărimea de ieşire a rezistenţei hidraulice). Dacă curgerea lichidului prin rezistenţa este laminară, atunci căderea de presiune P este proporţională cu debitul volumic de lichid care trece prin rezistenţă:

Traductorul de presiune diferenţială (TPD)

Presiunile P1 şi P2 se aplică pe suprafeţele burdufului (2) ale traductorului de presiune diferenţială (TPD) prezentat principial în figura 2.

Diferenţele de presiune generează o deplasare orizontală a axului (3), proporţională cu P. Deplasările axului (3) sunt transmise tubului de torsiune (4) care se deformează cu o anumită valoare unghiulară . Adaptorul (5) al traductorului de presiune diferenţială prezentat are ca mărime de intrare valoarea unghiului  a tubului de torsiune, iar ca mărime de ieşire un semnal electric: (4-20) mA. Semnalul de ieşire al adaptorului este semnalul de ieşire al întregului traductor de debit. Acest semnal constituie mărimea de reacţie, r.

Figura 2. Traductorul de presiune diferenţială

2.2. Elementul de execuţie pneumatic

Robinetele de reglare se numără printre cele mai des întâlnite elemente de execuţie (E) din industria chimică.

Robinetele de reglare sunt alcătuite din două părţi principale: un servomotor şi un organ de execuţie.

În figura 3 este prezentat un robinet de reglare industrial cu servomotor pneumatic denumit şi ventil pneumatic precum şi schema sa principială. Acţionarea servomotorului se face cu ajutorul presiunii de comandă, Pc (mărime de intrare), care are valori cuprinse între 0,2 şi 1 bar. Unei anumite valori a presiunii de comandă îi corespunde o anumită poziţie a cursei tijei T, respectiv realizarea unui grad de deschidere a sistemului obturator-scaun. Această poziţie a cursei tijei, în regim staţionar de funcţionare, este rezultatul echilibrării forţelor care acţionează asupra tijei:

- forţa datorată acţiunii presiunii de comandă, Pc;

- forţa datorată acţiunii resortului elastic, R;

- forţa datorată curgerii fluidului prin sistemul obturator-scaun.

lucrare laborator