Kakšna je osnovna teorija pnevmatike in kako spreminja industrijsko avtomatizacijo?

Napačne predstave o teoriji pnevmatike proizvajalce letno stanejo več kot $30 milijard EUR zaradi neučinkovitih zasnov in okvar sistemov. Inženirji pogosto obravnavajo pnevmatske sisteme kot poenostavljene hidravlične sisteme in pri tem ne upoštevajo temeljnih načel obnašanja zraka. Razumevanje pnevmatske teorije preprečuje katastrofalne napake pri načrtovanju in odpira možnosti za optimizacijo sistema.

Pnevmatska teorija temelji na pretvorbi energije stisnjenega zraka, pri čemer se atmosferski zrak stisne, da se v njem shrani potencialna energija, ki se prenaša po distribucijskih sistemih in pretvori v mehansko delo prek aktuatorjev, ki jih urejajo termodinamična načela¹ in mehaniko tekočin.

Pred šestimi meseci sem sodeloval s švedskim inženirjem avtomatizacije Erikom Lindqvistom, katerega tovarniški pnevmatski sistem je porabil 40% več energije, kot je bilo načrtovano. Njegova ekipa je uporabila osnovne izračune tlaka, ne da bi razumela osnove pnevmatske teorije. Po uvedbi pravilnih načel pnevmatske teorije smo porabo energije zmanjšali za 45%, zmogljivost sistema pa izboljšali za 60%.

Kazalo vsebine

• Katera so temeljna načela teorije pnevmatike?
• Kako kompresija zraka ustvarja pnevmatsko energijo?
• Katera so termodinamična načela, ki veljajo za pnevmatske sisteme?
• Kako pnevmatske komponente pretvarjajo energijo zraka v mehansko delo?
• Kateri so mehanizmi prenosa energije v pnevmatskih sistemih?
• Kako se teorija pnevmatike uporablja pri načrtovanju industrijskih sistemov?
• Zaključek
• Pogosta vprašanja o teoriji pnevmatike

Katera so temeljna načela teorije pnevmatike?

Pnevmatska teorija zajema znanstvena načela, ki urejajo sisteme stisnjenega zraka, vključno s pretvorbo, prenosom in uporabo energije v industrijskih aplikacijah.

Pnevmatska teorija temelji na termodinamični pretvorbi energije, mehaniki tekočin za pretok zraka, mehanskih načelih za ustvarjanje sile in teoriji krmiljenja za avtomatizacijo sistema, ki ustvarja integrirane sisteme za napajanje s stisnjenim zrakom.

Veriga pretvorbe energije

Pnevmatski sistemi delujejo s sistematičnim procesom pretvorbe energije, pri katerem se električna energija s pomočjo stisnjenega zraka pretvori v mehansko delo.

Zaporedje pretvorbe energije:

1. Električno v mehansko: Elektromotor poganja kompresor
2. Mehansko v pnevmatsko: Kompresor ustvarja stisnjen zrak
3. Pnevmatsko skladiščenje: Stisnjen zrak, shranjen v sprejemnikih
4. Pnevmatski prenos: Zrak se razporedi po cevovodih
5. Pnevmatski v mehanski: Aktuatorji pretvarjajo zračni tlak v delo

Analiza energetske učinkovitosti:

Stisnjen zrak kot energijski medij

Stisnjen zrak je v pnevmatskih sistemih medij za prenos energije, saj shranjuje in prenaša energijo s potencialnim tlakom.

Načela shranjevanja energije v zraku:

Shranjena energija = P × V × ln(P/P₀)

Kje:

• P = tlak stisnjenega zraka
• V = prostornina shranjevanja
• P₀ = atmosferski tlak

Primerjava energijske gostote:

• Stisnjen zrak (100 PSI): 0,5 BTU na kubični čevelj
• Hidravlična tekočina (1000 PSI): 0,7 BTU na kubični čevelj
• Električna baterija: 50-200 BTU na kubični čevelj
• Bencin: 36.000 BTU na galono

Teorija sistemske integracije

Pnevmatska teorija zajema načela sistemske integracije, ki optimizirajo medsebojno delovanje komponent in splošno zmogljivost.

Načela integracije:

• Ujemanje tlaka: Sestavni deli, zasnovani za združljive tlake
• Ujemanje tokov: Oskrba z zrakom ustreza zahtevam glede porabe
• Ujemanje odzivov: Sistemski čas, optimiziran za aplikacijo
• Integracija nadzora: Usklajeno delovanje sistema

Temeljne upravljalne enačbe

Pnevmatska teorija temelji na temeljnih enačbah, ki opisujejo obnašanje in delovanje sistema.

Osnovne pnevmatske enačbe:

Kako kompresija zraka ustvarja pnevmatsko energijo?

Zračna kompresija z zmanjšanjem prostornine in povečanjem tlaka pretvori atmosferski zrak v visokoenergijski stisnjen zrak ter tako ustvari vir energije za pnevmatske sisteme.

Stiskanje zraka ustvarja pnevmatsko energijo s termodinamičnimi procesi, pri katerih mehansko delo stisne atmosferski zrak, pri čemer se potencialna energija shrani kot povečan tlak, ki se lahko sprosti za opravljanje koristnega dela.

Termodinamika stiskanja

Stiskanje zraka poteka po termodinamičnih načelih, ki določajo potrebe po energiji, temperaturne spremembe in učinkovitost sistema.

Vrste postopkov stiskanja:

Kje:

• γ = razmerje specifične toplote (1,4 za zrak)
• n = politropični eksponent (običajno 1,2-1,35)

Vrste in teorija kompresorjev

Različne vrste kompresorjev uporabljajo različna mehanska načela za stiskanje zraka.

Kompresorji s pozitivnim gibanjem:

Batni kompresorji:

• Teorija: Gibanje bata povzroča spremembe prostornine
• Kompresijsko razmerje: P₂/P₁ = (V₁/V₂)ⁿ
• Učinkovitost: 70-85% volumski izkoristek
• Aplikacije: Visok pritisk, občasno delovanje

Rotacijski vijačni kompresorji:

• Teorija: Rotorji z mrežasto strukturo zajemajo in stiskajo zrak.
• Kompresija: Neprekinjen proces
• Učinkovitost: 85-95% volumenski izkoristek
• Aplikacije: Neprekinjeno delovanje, zmeren tlak

Dinamični kompresorji:

Centrifugalni kompresorji:

• Teorija: Obročni pogon prevaja kinetično energijo, ki se pretvori v tlak.
• Dvig tlaka: ΔP = ρ(U₂² - U₁²)/2
• Učinkovitost: 75-85% splošna učinkovitost
• Aplikacije: Velika prostornina, nizek do zmeren tlak

Potrebe po energiji stiskanja

Teoretične in dejanske potrebe po energiji za stiskanje zraka določajo potrebe po moči sistema in obratovalne stroške.

Teoretična moč stiskanja:

Izotermalna energija: P = (mRT/550) × ln(P₂/P₁)
Adiabatska moč: P = (mRT/550) × (γ/(γ-1)) × [(P₂/P₁)^((γ-1)/γ) - 1]

Dejanske potrebe po električni energiji:

Zavorna moč = teoretična moč / splošna učinkovitost

Primeri porabe energije:

Proizvodnja in upravljanje toplote

Pri stiskanju zraka nastaja veliko toplote, ki jo je treba upravljati za učinkovitost sistema in zaščito sestavnih delov.

Teorija nastajanja toplote:

Proizvedena toplota = vloženo delo - koristno kompresijsko delo

Za adiabatno stiskanje:
Dvig temperature = T₁[(P₂/P₁)^((γ-1)/γ) - 1]

Metode hlajenja:

• Hlajenje zraka: Naravno ali prisilno kroženje zraka
• Hlajenje vode: Toplotni izmenjevalniki odvajajo kompresijsko toploto
• Intercooling: Večstopenjska kompresija z vmesnim hlajenjem
• Hlajenje po hlajenju: Končno hlajenje pred skladiščenjem na zraku

Katera so termodinamična načela, ki veljajo za pnevmatske sisteme?

Termodinamična načela urejajo pretvorbo energije, prenos toplote in učinkovitost v pnevmatskih sistemih ter določajo zmogljivost sistema in zahteve za načrtovanje.

Pnevmatska termodinamika vključuje prvi in drugi zakon termodinamike, enačbe obnašanja plinov, mehanizme prenosa toplote in entropijo, ki vplivajo na učinkovitost in delovanje sistema.

Prvi zakon termodinamike Uporaba

Prvi zakon termodinamike ureja ohranjanje energije v pnevmatskih sistemih in povezuje vloženo delo, prenos toplote in spremembe notranje energije.

Enačba prvega zakona:

ΔU = Q - W

Kje:

• ΔU = sprememba notranje energije
• Q = toplota, dodana sistemu
• W = delo, ki ga opravi sistem

Pnevmatske aplikacije:

• Postopek stiskanja: Vloženo delo poveča notranjo energijo in temperaturo
• Postopek širitve: Notranja energija se z opravljanjem dela zmanjšuje.
• Prenos toplote: vpliva na učinkovitost in delovanje sistema
• Energijska bilanca: Celotna vložena energija je enaka koristnemu delu in izgubam.

Drugi zakon termodinamike Vpliv

Drugi zakon določa največjo teoretično učinkovitost in opredeljuje nepovratne procese, ki zmanjšujejo učinkovitost sistema.

Upoštevanje entropije:

ΔS ≥ Q/T (za nepovratne procese)

Nepovratni procesi v pnevmatskih sistemih:

• Izgube zaradi trenja: Pretvarjanje mehanske energije v toploto
• Zmanjševanje izgub: Padec tlaka brez delovne moči
• Prenos toplote: Temperaturne razlike ustvarjajo entropijo
• Postopki mešanja: Mešanje različnih tlačnih tokov

Obnašanje plinov v pnevmatskih sistemih

Obnašanje dejanskega plina v določenih pogojih odstopa od predpostavk o idealnem plinu, kar vpliva na izračune zmogljivosti sistema.

Predpostavke o idealnem plinu:

• Točkovne molekule brez prostornine
• Ni medmolekularnih sil
• Samo elastični trki
• Kinetična energija je sorazmerna s temperaturo

Popravki za pravi plin:

Van der Waalsova enačba: (P + a/V²)(V - b) = RT

Pri čemer sta a in b za plin specifični konstanti, ki upoštevata:

• a: Medmolekulske sile privlačnosti
• b: Učinki molekulske prostornine

Faktor stisljivosti⁴:

Z = PV/(nRT)

• Z = 1 za idealni plin
• Z ≠ 1 za obnašanje realnega plina

Prenos toplote v pnevmatskih sistemih

Prenos toplote vpliva na delovanje pnevmatskega sistema zaradi temperaturnih sprememb, ki vplivajo na gostoto zraka, tlak in delovanje komponent.

Načini prenosa toplote:

Učinki prenosa toplote:

• Spremembe gostote zraka: Temperatura vpliva na gostoto in pretok zraka
• Razširitev komponent: Toplotna razteznost vpliva na razdalje
• Kondenzacija vlage: Hlajenje lahko povzroči nastanek vode
• Učinkovitost sistema: Toplotne izgube zmanjšujejo razpoložljivo energijo

Termodinamični cikli v pnevmatskih sistemih

Pnevmatski sistemi delujejo v termodinamičnih ciklih, ki določajo učinkovitost in značilnosti delovanja.

Osnovni pnevmatski cikel:

1. Kompresija: Atmosferski zrak, stisnjen do sistemskega tlaka
2. Shranjevanje: Stisnjen zrak, shranjen pri stalnem tlaku
3. Razširitev: Zrak se širi skozi aktuatorje, da opravi delo.
4. Izpušni plin: Razširjeni zrak, izpuščen v ozračje

Analiza učinkovitosti cikla:

Učinkovitost cikla = koristno opravljeno delo / vložena energija

Tipična učinkovitost pnevmatskega cikla: 20-40% zaradi:

• Neučinkovitost stiskanja
• Toplotne izgube med stiskanjem
• Padci tlaka v distribuciji
• Razširitvene izgube v aktuatorjih
• Energija izpušnih plinov se ne povrne

Pred kratkim sem norveškemu proizvodnemu inženirju Larsu Andersenu pomagal optimizirati termodinamiko pnevmatskega sistema. Z uvedbo ustrezne rekuperacije toplote in zmanjšanjem izgub pri dušenju smo izboljšali splošno učinkovitost sistema z 28% na 41%, pri čemer smo stroške obratovanja zmanjšali za 35%.

Kako pnevmatske komponente pretvarjajo energijo zraka v mehansko delo?

Pnevmatske komponente pretvarjajo energijo stisnjenega zraka v koristno mehansko delo z različnimi mehanizmi, ki pretvarjajo tlak in pretok v silo, gibanje in navor.

Pri pretvorbi pnevmatske energije se za linearno silo uporabljajo razmerja med tlakom in površino, za gibanje med tlakom in prostornino, za rotacijsko gibanje pa specializirani mehanizmi, katerih učinkovitost je odvisna od zasnove sestavnih delov in pogojev delovanja.

Pretvorba energije z linearnim pogonom

Linearno pnevmatski pogoni pretvorijo zračni tlak v linearno silo in gibanje z mehanizmi bat-valjnik.

Teorija ustvarjanja sil:

F = P × A - F_trganje - F_vzmet

Kje:

• P = sistemski tlak
• A = efektivna površina bata
• F_friction = izgube zaradi trenja
• F_spring = sila povratne vzmeti (enostransko delovanje)

Izračun delovne zmogljivosti:

Delo = sila × razdalja = P × A × hod

Izhodna moč:

Moč = sila × hitrost = P × A × (ds/dt)

Tipi valjev in zmogljivost

Različne zasnove valjev optimizirajo pretvorbo energije za posebne aplikacije in zahteve glede zmogljivosti.

Cilindri z enim delovanjem:

• Vir energije: Stisnjen zrak samo v eno smer
• Mehanizem vračanja: Vzmetni ali gravitacijski povratek
• Učinkovitost: 60-75% zaradi izgub vzmeti
• Aplikacije: Enostavno pozicioniranje, uporaba z majhno silo

Cilindri z dvojnim delovanjem:

• Vir energije: Stisnjen zrak v obe smeri
• Izhodna sila: Polna tlačna sila v obeh smereh
• Učinkovitost: 75-85% z ustrezno zasnovo
• Aplikacije: Visoka sila, natančna uporaba

Primerjava učinkovitosti:

Pretvorba energije v rotacijskem pogonu

Rotacijski pnevmatski aktuatorji pretvarjajo zračni tlak v vrtilno gibanje in navor z različnimi mehanskimi ureditvami.

Vrtljivi pogoni lamelnega tipa:

Navor = P × A × R × η

Kje:

• P = sistemski tlak
• A = efektivna površina lopatice
• R = polmer momentne roke
• η = mehanski izkoristek

Pogonski mehanizmi z zobnikom in zobnikom:

Navor = (P × A_piston) × R_pinion

Pri čemer je R_pinion polmer zobnika, ki pretvarja linearno silo v vrtilni navor.

Faktorji učinkovitosti pretvorbe energije

Na učinkovitost pretvorbe pnevmatske energije iz stisnjenega zraka v koristno delo vpliva več dejavnikov.

Viri izgube učinkovitosti:

Splošna učinkovitost pretvorbe:

η_skupaj = η_tesnilo × η_izpust × η_tlak × η_mehanski

Tipično območje: 60-80% pri dobro zasnovanih sistemih

Značilnosti dinamičnega delovanja

Delovanje pnevmatskega pogona se spreminja glede na pogoje obremenitve, zahteve glede hitrosti in dinamiko sistema.

Razmerja med silo in hitrostjo:

Pri konstantnem tlaku in pretoku:

• Visoka obremenitev: Majhna hitrost, velika moč
• Nizka obremenitev: Velika hitrost, manjša sila
• Stalna moč: Sila × hitrost = konstanta

Dejavniki odzivnega časa:

• Stisljivost zraka: Ustvarja časovne zamike
• Učinki glasnosti: Večji volumni počasnejši odziv
• Omejitve pretoka: Omejitev hitrosti odziva
• Odziv regulacijskega ventila: vpliva na dinamiko sistema

Kateri so mehanizmi prenosa energije v pnevmatskih sistemih?

Prenos energije v pnevmatskih sistemih vključuje več mehanizmov, ki prenašajo energijo stisnjenega zraka od vira do mesta uporabe in hkrati zmanjšujejo izgube.

Pri pnevmatskem prenosu energije se uporablja prenos tlaka po cevovodnih omrežjih, nadzor pretoka z ventili in armaturami ter shranjevanje energije v sprejemnikih, ki jih urejajo mehanični in termodinamični principi.

Teorija prenosa tlaka

Energija stisnjenega zraka se v pnevmatskih sistemih prenaša s tlačnimi valovi, ki se z zvočno hitrostjo širijo skozi zračni medij.

Širjenje tlačnih valov:

Hitrost valovanja = √(γRT) = √(γP/ρ)

Kje:

• γ = razmerje specifične toplote (1,4 za zrak)
• R = plinska konstanta
• T = absolutna temperatura
• P = tlak
• ρ = gostota zraka

Značilnosti prenosa tlaka:

• Hitrost valovanja: Približno 1.100 ft/s v zraku pri standardnih pogojih
• Izenačevanje tlaka: Hitro v vseh povezanih sistemih
• Učinki razdalje: Minimalno za tipične pnevmatske sisteme
• Frekvenčni odziv: Zmanjšanje visokofrekvenčnih sprememb tlaka

Prenos energije na podlagi pretoka

Prenos energije v pnevmatskih sistemih je odvisen od hitrosti pretoka zraka, ki dovede stisnjen zrak do aktuatorjev in sestavnih delov.

Prenos energije z masnim tokom:

Hitrost pretoka energije = ṁ × h

Kje:

• ṁ = masni pretok
• h = specifična entalpija stisnjenega zraka

Upoštevanje volumetričnega pretoka:

Q_aktualno = Q_standardno × (P_standardno/P_aktualno) × (T_aktualno/T_standardno)

Odnosi med energijami pretoka:

• Visok pretok: Hitra dobava energije, hiter odziv
• Majhen pretok: Počasno dovajanje energije, zapozneli odziv
• Omejitve pretoka: Zmanjšanje učinkovitosti prenosa energije
• Nadzor pretoka: uravnava hitrost dovajanja energije

Energetske izgube distribucijskega sistema

V pnevmatskih distribucijskih sistemih prihaja do izgub energije, ki zmanjšujejo učinkovitost in zmogljivost sistema.

Glavni viri izgube:

Izračun padca tlaka:

ΔP = f × (L/D) × (ρV²/2)

Kje:

• f = faktor trenja
• L = dolžina cevi
• D = premer cevi
• ρ = gostota zraka
• V = hitrost zraka

Shranjevanje in pridobivanje energije

Pnevmatski sistemi uporabljajo mehanizme za shranjevanje in vračanje energije za izboljšanje učinkovitosti in zmogljivosti.

Shranjevanje stisnjenega zraka:

Shranjena energija = P × V × ln(P/P₀)

Prednosti shranjevanja:

• Največje povpraševanje: Obvladajte začasno visoko povpraševanje
• Stabilnost tlaka: Vzdrževanje enakomernega tlaka
• Energijska varovalka: Izravnajte razlike v povpraševanju
• Zaščita sistema: Preprečevanje nihanja tlaka

Priložnosti za pridobivanje energije:

• Rekuperacija izpušnega zraka: Ujemanje energije širjenja
• Rekuperacija toplote: Izkoristite kompresijsko toploto
• Obnovitev tlaka: Ponovna uporaba delno razširjenega zraka
• Regenerativni sistemi: Večstopenjska rekuperacija energije

Nadzorni sistem Upravljanje energije

Pnevmatski nadzorni sistemi upravljajo prenos energije za optimizacijo delovanja ob čim manjši porabi.

Strategije nadzora:

• Regulacija tlaka: Vzdrževanje optimalne ravni tlaka
• Nadzor pretoka: Ujemanje ponudbe s povpraševanjem
• Nadzor zaporedja: Usklajevanje več aktuatorjev
• Spremljanje porabe energije: Spremljanje in optimizacija porabe

Napredne nadzorne tehnike:

• Spremenljiv tlak: Tlak prilagodite zahtevam obremenitve
• Nadzor na podlagi povpraševanja: dovod zraka le po potrebi
• Zaznavanje obremenitve: Prilagodite sistem glede na dejansko povpraševanje
• Prediktivni nadzor: Predvidevanje potreb po energiji

Kako se teorija pnevmatike uporablja pri načrtovanju industrijskih sistemov?

Pnevmatska teorija je znanstvena podlaga za načrtovanje učinkovitih in zanesljivih industrijskih pnevmatskih sistemov, ki izpolnjujejo zahteve glede zmogljivosti, hkrati pa zmanjšujejo porabo energije in obratovalne stroške.

Pri načrtovanju industrijskih pnevmatskih sistemov se uporabljajo termodinamična načela, mehanika tekočin, teorija krmiljenja in strojništvo za ustvarjanje optimiziranih sistemov stisnjenega zraka za proizvodnjo, avtomatizacijo in nadzor procesov.

Metodologija načrtovanja sistema

Načrtovanje pnevmatskih sistemov temelji na sistematični metodologiji, ki uporablja teoretična načela za praktične zahteve.

Koraki procesa oblikovanja:

1. Analiza zahtev: Opredelitev specifikacij zmogljivosti
2. Teoretični izračuni: Uporaba pnevmatskih načel
3. Izbor komponent: Izberite optimalne komponente
4. Integracija sistema: Usklajevanje interakcije komponent
5. Optimizacija zmogljivosti: Zmanjšajte porabo energije
6. Varnostna analiza: Zagotovite varno delovanje

Upoštevanje meril za oblikovanje:

Optimizacija ravni tlaka

Optimalni tlak v sistemu usklajuje zahteve glede zmogljivosti z energetsko učinkovitostjo in stroški sestavnih delov.

Teorija izbire tlaka:

Optimalni pritisk = f(potrebe po sili, stroški energije, stroški sestavnih delov)

Analiza ravni tlaka:

• Nizek tlak (50-80 PSI): Nižji stroški energije, večji sestavni deli
• Srednji tlak (80-120 PSI): Uravnotežena zmogljivost in učinkovitost
• Visok tlak (120-200 PSI): Kompaktne komponente, višji stroški energije

Energijski vpliv tlaka:

Moč ∝ P^0,286 (za izotermno stiskanje)

Povečanje tlaka za 20% = povečanje moči za 5,4%

Določanje velikosti in izbira komponent

Teoretični izračuni določajo optimalne velikosti komponent za zmogljivost in učinkovitost sistema.

Velikost pogona:

Zahtevani tlak = (sila obremenitve + varnostni faktor) / efektivna površina

Določanje velikosti ventilov:

Cv = Q × √(ρ/ΔP)

Kje:

• Cv = koeficient pretoka ventila
• Q = pretok
• ρ = gostota zraka
• ΔP = padec tlaka

Optimizacija velikosti cevi:

Ekonomski premer = K × (Q/v)^0,4

Kje je K, je odvisno od stroškov energije in stroškov cevi.

Teorija sistemske integracije

Pri integraciji pnevmatskih sistemov se za usklajevanje delovanja sestavnih delov uporabljata teorija krmiljenja in sistemska dinamika.

Načela integracije:

• Ujemanje tlaka: Komponente delujejo pri združljivih tlakih
• Ujemanje tokov: Zmogljivost ponudbe ustreza povpraševanju
• Ujemanje odzivov: Optimizacija časovnega razporeda sistema
• Integracija nadzora: Usklajeno delovanje sistema

Sistemska dinamika:

Prenosna funkcija⁵ = Izhodna vrednost/vhodna vrednost = K/(τs + 1)

Kje:

• K = sistemski dobiček
• τ = časovna konstanta
• s = Laplaceova spremenljivka

Optimizacija energetske učinkovitosti

Teoretična analiza opredeljuje možnosti za izboljšanje energetske učinkovitosti pnevmatskih sistemov.

Strategije za optimizacijo učinkovitosti:

Analiza stroškov življenjskega cikla:

Skupni stroški = začetni stroški + stroški poslovanja × faktor sedanje vrednosti

Pri čemer obratovalni stroški vključujejo porabo energije v celotni življenjski dobi sistema.

Pred kratkim sem sodeloval z avstralskim proizvodnim inženirjem Michaelom O'Brienom, katerega projekt prenove pnevmatskega sistema je potreboval teoretično potrditev. Z uporabo pravilnih načel pnevmatske teorije smo optimizirali zasnovo sistema in dosegli zmanjšanje porabe energije za 52%, hkrati pa izboljšali zmogljivost za 35% in zmanjšali stroške vzdrževanja za 40%.

Uporaba varnostne teorije

Pnevmatska varnostna teorija zagotavlja varno delovanje sistemov ob ohranjanju zmogljivosti in učinkovitosti.

Metode varnostne analize:

• Analiza nevarnosti: Opredelitev morebitnih varnostnih tveganj
• Ocena tveganja: količinsko opredelite verjetnost in posledice
• Oblikovanje varnostnega sistema: Izvajanje zaščitnih ukrepov
• Analiza načina odpovedi: Napovedovanje okvar komponent

Načela varnostne zasnove:

• Oblikovanje, varno pred okvarami: Sistem ne preide v varno stanje
• Redundanca: Več sistemov zaščite
• Energijska izolacija: Sposobnost odstranitve shranjene energije
• Sprostitev tlaka: Preprečevanje nadtlaka

Zaključek

Pnevmatska teorija zajema termodinamično pretvorbo energije, mehaniko tekočin in načela nadzora, ki urejajo sisteme stisnjenega zraka, ter zagotavlja znanstveno podlago za načrtovanje učinkovitih in zanesljivih sistemov industrijske avtomatizacije in proizvodnje.

Pogosta vprašanja o teoriji pnevmatike