Основные преимущества и недостатки гидроавтоматики и ее место среди механических средств в автоматики

Применение средств гидроавтоматики в гидроприводах обычно диктуется необходимостью автоматизации без привлечения устройств, требующих других видов энергии, например энергии газа или электрической энергии, так как при всяком преобразовании энергии, как правило, уменьшается надежность системы управления.

Средства гидроавтоматики, реализованные в виде так называемых гидравлических регуляторов, находят всё более широкое применение во взрывоопасных технологических процессах химических предприятий по производству серной кислоты, аммиака и др.

В последнее время все чаще стали использоваться гидравлические вычислительные устройства как дискретные, так и аналоговые, построенные на базе гидравлических операционных усилителей.

Гидравлические вычислительные устройства (ГВУ) по некоторым параметрам, таким как быстродействие, размеры, вес уступают электрическим, но несмотря на это, гидравлические ВУ имеют и преимущества: взрывобезопастность, нечувствительность к электромагнитным полям, низкую стоимость, возможность работы в объектах с высоким уровнем вибраций и ударных нагрузок, невысокая стоимость, широкий температурный диапазон (200 - 980⁰).

Элементы цифровых гидравлических ВУ.

Большинство цифровых ГВУ используют разнообразные типы усилительно-преобразующих элементов, называемых обычно гидрореле. Некоторые из этих элементов содержат золотниковые или клапанные распределители. Особое место среди элементов ГВУ занимают струйные элементы, в которых отсутствуют механические подвижные части. В элементах гидропневмоавтоматики широко используются следующие виды гидрорелле

1. клапанно-поршневые. Состоят из гидроцилиндра 2 с двухсторонним штоком и 2-х сопл 3 и 4, размещенных в корпусе 1. Поршень может занимать два крайних положения (левое, правое) в зависимости от давлений в его рабочих полостях, которые подаются по гидролиниям Л3 и Л4. Если он в правом положении то соединяются гидролинии Л5 и Л6, если в левом Л1 и Л2.

2. гидрорелле с золотниковыми распределителями они просты в технологическом отношении чем клапанно-поршневые. Двухлинейное гидрорелле состоит из золотника 1, размещенного в корпусе 3 и отжатого пружиной 2 в крайнее верхнее положение. В этом положении золотника гидролинии Л1 и Л3 соединены. При подаче давления в гидролинию Л2 золотник сместиться вниз и перекроет линии Л1 и Л3. Недостатком таких гидрорелле является зависимость положения золотника от величины давления управления, подаваемого в гидролинию Л2(жесткость пружины 2). Наиболее технологичным, простым и удобным для построения любых логических схем является гидрорелле с золотниковым распределителем. Оно состоит из золотника 1 и корпуса 2. Распределитель пятилинейный. Давление управления подводится по гидролиниям Л4 и Л7 к торцам золотника. В верхнем положении золотник соединяет между собой Л3 – Л5, Л2 – Л6. В нижнем положении: Л2 – Л5, Л1- Л6. Такие гидрорелле имеют высокую надежность, возможность непосредственного управления гидрораспределителями, низкую стоимость, малые габаритные размеры, отличаются высокой частотой переключения (при dзам =3мм и давлении 20 Мпа – до 6000Гц).

3. Клапанно-мембранные гидрорелле.

Подвижный элемент представляет собой два диска 2 и 3 жестко связанных между собой стойкой 4. Верхняя нижняя и средняя камеры гидрорелле отделены одна от другой мембранами 5 и 6. Если подано давление управления в линию 5, диск 3 перекрывает линию Л4, соединяя между собой гидролинии Л1 и Л3. Если подается давление в гидролинию Л2, то соединяются между собой Л1 и Л4. Эти реле из-за невысокой прочности мембран обычно работают на низком давлении (до 0,3 Мпа) поэтому имеют невысокую частоту переключения. (до 20 Гц).

Все перечисленные реле имеют подвижные элементы, отсутствует у гидравлических элементов, работающих на принципах струйной техники. В цифровых гидравлических вычислительных устройствах построенных на струйных элементах, используются струйные гидрорелле.

4. Струйное гидрорелле. Работа данного реле основана на прилипании потока вытекающего из камеры 5, к наклонной близлежащей (в данном случае нижней) стенке, если давление в камере 4, являющейся управляющей не подводится. Поток питания направляется к камере 2. Камера 3 соединена со сливом. При подаче управления в камеру 4 поток вытекающий из камеры 5, отрывается от накладной стенки и попадает в камеру 1. Давление в камере 2 становится равным сливному. При снятии сигнала управления в камере 4 поток питания снова прилипает к наклонной стенке, в камере 2 появится давление, а в корпусе 1 оно упадет до сливного. Струйные элементы такого типа могут обеспечить устойчивое управление от 3 до6 аналогичных элементов. Частота их переключения достигает 3000 – 6000 Гц.