Достоинства и недостатки, характерные свойства гидро-, электро- и пневмоавтоматики

Сравнительная оценка и область эффективного использования гидро-, электро- и пневмосистем не являются постоянными, а изменяются со временем в связи с развитием конструкций регулирующих устройств.

В пневмоавтоматике легко получить при относительно небольшой емкости постоянную времени в несколько десятков минут, что бывает необходимо в химической и газовой промышленности. Дроссели времени изодрома градуируются экспериментально на специальных стендах.

В электроавтоматике такие большие постоянные времени получить трудно из-за необходимости применения конденсаторов весьма большой емкости и использования высокоомных сопротивлений, которые недостаточно стабильны в работе. Гидроаппаратура применяется для определенных объектов. Ее недостатками для многих объектов являются: необходимость наличия запаса рабочей жидкости и возможность ее утечки; ограниченный радиус действия, особенно по вертикали, что требует повышения рабочего давления, увеличивающего вес и стоимость аппаратуры; относительная сложность конструкций различных датчиков, преобразователей и усилителей.

Отметим положительные и отрицательные свойства регулирующей аппаратуры, отличающейся видом вспомогательного источника энергии.

Достоинства гидроавтоматики:

— Слабая сжимаемость рабочей жидкости и, следовательно, малое запаздывание в системе, что позволяет использовать ее для быстроменяющихся процессов.

— Значительные движущие усилия сервомоторов при относительно простой конструкции и небольших габаритных размерах.

— Относительно большие коэффициенты усиления усилителей на единицу веса и хорошая смазка за счет рабочей жидкости, что повышает точность работы и уменьшает износ.

Недостатки гидроавтоматики:

— Необходимость использования специальных жидкостей.

— Требования полной герметизации системы во избежание утечки рабочей жидкости.

— Ограниченный радиус действия по горизонтали и особенно вертикали, что вызывает необходимость использования повышенных давлений для рабочей жидкости относительно пневматики, утяжеляющих конструкции.

— Заметное паразитное силовое действие протекающей жидкости на подвижную систему, что особенно проявляется в датчиках и вызывает иногда необходимость перехода на электрогидравлическую систему.

См. также:  Давление в напорной магистрали

— Необходимость насосных установок питания.

Достоинства электроавтоматики:

— Использование источника энергии, всегда имеющегося в наличии.

— Практически неограниченный радиус действия. Легкость реализации телерегулирования и телекорректирования регуляторов, а также различных вычислительных и функциональных блоков.

— Возможность широкого применения деталей массового производства (реле, кнопки, переключатели, трансформаторы, электронные и полупроводниковые элементы, электродвигатели и т. д.).

Недостатки электроавтоматики:

— Взрывоопасность.

— Повышенные требования к квалификации обслуживающего персонала и ревизии аппаратуры из-за относительной сложности схем автоматики и пониженной надежности, связанной с наличием контактов.

— Относительная сложность, значительная стоимость и инерционность сервомотора с электродвигателем.

Переходя к описанию характерных свойств пневмоавтоматики, остановимся вначале на новой тенденции использовании источника низкого давления воздуха (100 мм вод. cm.) в несиловых элементах. Преимущества такого использования убедительно аргументировано немецким инженером В. Фернером (1954 г).

Переход с общепринятого максимального управляющего избыточного давления уменьшает инерционность и запаздывание в пневмолиниях и камерах, поскольку приводит к уменьшению предполагаемого количества воздуха в той же пропорции и вызывает уменьшение расхода воздуха через фиксированные отверстия.

Понижение управляющего давления дает возможность в определенной мере увеличить проходные сечения дросселей и сопел, ослабляя возможность их засорения, что в и итоге приводит к повышению надежности работы автоматики и облегчает изготовление высококачественной аппаратуры.

Как известно, в функцию всякого регулирующего устройства входят преобразование и передача информации. Поэтому для правильной оценки возможностей пневмоавтоматики полезно напомнить, какой громадный объем информации передается людьми с помощью речи и музыки, насколько точно и быстро она выполняется и по существу «беспроволочно». Передача происходит на частотах примерно от 50 до 5000 гц, и возможность такого быстродействия пневмоавтоматики является результатом использования весьма малых амплитуд давлений, составляющих доли миллиметра водяного столба.

См. также:  Зависимость момента в гидравлическом двигателе от развиваемой скорости

Достойнства пневмоавтоматики:

— Взрыво- и пожаробезопасность.

— Относительная простота датчиков, усилителей, преобразователей и сервомоторов. Большие возможности для создания системы регулирования сложных объектов и управления ими.

— Надежность в работе, легкость и компактность конструкции.

Недостатки пневмоавтоматики:

— Необходимость в специальном источнике питания и высокие требования к очистке воздуха от пыли, влаги и масла.

— Значительная сжимаемость воздуха, что порождает запаздывания в действии пневмоавтоматики, затрудняющие ее использование для малоинерционных объектов и пои значительных расстояниях (более 100 м).

— Недостаточная конструктивная отработка типовых элементов —  кранов, переключателей, фильтров, регулируемых дросселей и весьма слабое внедрение аппаратуры для низкого давления воздуха (100 мм. вод. ст), применение которого может быть весьма эффективным.

Наиболее перспективными для широкого применения являются электроавтоматика и пневмоавтоматика, которые, подобно самолету и автомобилю, не вытесняют друг друга, а взаимно дополняют.