Ustawnik pozycyjny

Ustawnik pozycyjny (pozycjoner) – urządzenie sterujące stosowane w siłowniku (pneumatycznym, elektrycznym, hydraulicznym).

Elektropneumatyczny ustawnik pozycyjny, z wbudowaną diagnostyką zaworu

Rola ustawnika pozycyjnego

Ustawnik pozycyjny zapewnia położenie siłownika zadane odpowiednim sygnałem sterującym (np. prądowym 4-20 mA).

Ustawniki stosowane są najczęściej na siłownikach pneumatycznych.

Ze względu na duże opory w dławnicy zaworu, bezwładność poruszających się elementów siłownika oraz prędkość dopływu powietrza sterującego i zasilającego, nie daje się wysterować precyzyjnie sygnałem pneumatycznym. Stosując ustawnik pozycyjny można znacznie zmniejszyć histerezę, a co się z tym wiąże precyzję regulacji procesu.

Zawór z ustawnikiem pozycyjnym, wewnątrz regulatora PID jest klasycznym przykładem regulacji kaskadowej.

Zasada działania ustawnika pozycyjnego

Zasada działania pneumatycznego ustawnika pozycyjnego

Zasadę działania omówiono na podstawie ustawnika pneumatycznego (patrz rysunek):

1. Siłownik membranowy.
2. Zawór regulacyjny.
3. Dźwignia sprzężenia zwrotnego.
4. Układ dysza-przysłona dostarczający powietrze do siłownika.
5. Powietrze zasilające.
6. Mieszek sterujący.
7. Pneumatyczny sygnał sterujący 20-100 kPa.

Podczas podania sygnału sterującego mieszek (6) oddziałuje na układ dysza-przysłona (4) podając odpowiednią ilość powietrza na siłownik, sygnałem zwrotnym jest położenie zaworu, położenie zaworu poprzez dźwignię (3) zamyka układ dysza-przysłona, wypracowując położenie równowagi układu. Istotą działania tego urządzenia jest tak naprawdę regulacja zadanego położenia siłownika.

Rodzaje sygnałów sterujących

Ustawniki pozycyjne są zwykle sterowane sygnałem:

• prądowym 0-20 lub 4-20 mA (najczęściej spotykane sterowanie), zwany ustawnikiem elektropneumatycznym,
• napięciowym 0-10 V,
• pneumatycznym 20-100 kPa (3-15 psi) zwany ustawnikiem pneumatycznym,
• sygnałem dyskretnym (przy ustawnikach stosowanych w silnikach elektrycznych "–", "0", "+".

Diagnostyka zaworów

Pojęciem związanym z elektropneumatycznym ustawnikiem pozycyjnym jest diagnostyka zaworów regulacyjnych. Diagnostykę w ustawniku pozycyjnym po raz pierwszy w roku 1994 zaproponowała amerykańska firma Fisher Controls. Diagnostyka polega na dokonywaniu przy pomocy ustawnika pozycyjnego kilku testów badających stan techniczny zaworu regulacyjnego. Diagnostyka taka możliwa jest przy zastosowaniu tzw. ustawników inteligentnych pracujących w oparciu o protokół HART®, Foundation Fieldbus® lub Profibus®. Uruchamiając odpowiednie oprogramowanie na komputerze lub w rozproszonym systemie sterowania (DCS-ie) możemy wykonać dynamiczny i statyczny test zaworu, a na ich podstawie ocenić takie parametry jak:

• histereza,
• strefa martwa,
• czas odpowiedzi,
• zużycie uszczelnienia,
• zużycie układu gniazdo-grzyb.

Zobacz też

• zawór regulacyjny
• regulator
• siłownik