Что такое приводы арматуры

Электрический привод арматуры

Электрический привод арматуры — это устройство, являющееся видом электрических приводов, служащее для механизации и автоматизации трубопроводной арматуры, и широко применяющееся во всех отраслях промышленности, играя важнейшую роль практически во всех технологических процессах. Чаще всего электропривода используются для дистанционного управления арматурой, её открытия и закрытия, а также для определения положения арматуры. Кроме электрических приводов, существуют пневматические, гидравлические и электромагнитные арматурные привода [1] .

Содержание

Классификация

В зависимости от рода тока приводы изготовляются с двигателями переменного тока и, реже, с двигателями постоянного тока. Они могут содержать ограничительное силовое устройство или быть без него. По принципу действия этого устройства приводы подразделяются на фрикционные, фрикционно-кулачковые, электромеханические, электромагнитные, электрические, электронные.

По конструкции редуктора приводы делят на:

В зависимости от величины и вида перемещения выходного элемента различают приводы:

Устройство

Электродвигатель (1)

Источник движения. Чаще всего в приводах используются двигатели переменного тока.

Силовое ограничительное устройство и путевые выключатели (2)

Первое предназначено для предупреждения поломки или перегрузки арматуры. Иногда сочетается с тормозным (депфирующим) устройством, для исключения влияния на арматуру инерции движущихся деталей. Путевые выключатели служат для сигнализации положения рабочего органа, отключения двигателя от источника энергии, блокировки работы двигателя с работой других механизмов.

Редуктор (3)

Служит для преобразования вида и скорости движения выходного элемента двигателя в соответствии с назначением управляемой арматуры.

Крепление к арматуре (4)

Обычно состоит из фланцевого соединения, жестко скрепляющего корпуса привода и арматуры, и муфты, соединяющей валы привода и арматуры.

Ручной дублер (5)

Необходим для управления арматурой при наладочных работах, а также при отсутствии энергии для двигателя. Снабжается переключателем в ручное положение для исключения травмирования обслуживающего персонала, если во время ручного управления привод будет подключен к сети.

Указатель положения и датчики привода (6)

Указатель положения предназначен для местного указания степени открытия арматуры в любой момент времени. Датчик положения рабочего органа используется на запорной арматуре для дистанционного указания степени открытия арматуры в данный момент времени, на регулирующей — как элемент обратной связи (по положению регулирующего органа арматуры).

Электрические соединения (7)

К ним подключаются кабель питания арматуры и кабель, по которому поступают сигналы от устройств и датчиков арматуры.

Подключение промышленной сети (8)

Многие современные приводы снабжаются входами для коннекторов промышленных сетей, что играет важную роль для предприятий с развитой АСУ ТП.

Достоинства и недостатки

Достоинства

Широкое применение электропривода для управления арматурой объясняется рядом его достоинств и преимуществ по сравнению с другими видами приводов:

• он может обеспечить централизованное управление любыми типами и классами арматуры;
• способен обслуживать арматуру разных размеров условного прохода, от минимального до максимального;
• к электроприводу требуется подвод только одного вида энергии, а при монтаже схемы управления приводом имеется мало вынесенных и при этом несложных электрических соединений;
• в отличие от большинства других приводов он может монтироваться не только непосредственно на арматуре, но и на расстоянии от неё;
• может быть снятым с действующей арматуры (для ремонта), не создавая опасности самопроизвольного изменения положения рабочего органа;
• возможно его использование для механизации действующей арматуры, снабженной маховиком ручного управления, без переделки последней;
• электросеть свободна от недостатков, свойственных другим сетям (засорение, обмерзание и т. д.).

Не существует других приводов, использующих один вид энергии, которые были бы в состоянии обеспечить местную и дистанционную сигнализацию как крайних положений рабочего органа арматуры, так и промежуточных; подачу сигнала на пульт в случае заедания подвижных частей арматуры или попадания посторонних предметов в её полости; блокировку работы арматуры; остановку рабочего органа арматуры в промежуточном положении без опасности его самопроизвольного перемещения [1] .

Недостатки

Электрические приводы имеют и ряд недостатков:

• привод содержит самотормозящий элемент (червячная пара), обладающий невысоким КПД. По этой причине ресурс указанных пар не превышает нескольких десятков тысяч циклов, что явно недостаточно, например, для управления регулирующей арматурой средних и больших условных проходов;
• детали электроприводов подвержены износу в большей степени, чем детали некоторых других, поэтому они нуждаются в регулярном обслуживании, уходе;
• контакты привода являются источниками радиопомех;

Не рекомендуется использовать электропривод для управления быстродействующей (отсечной) арматурой, что связано с трудностью уменьшения влияния на арматуру инерционных масс привода. Нецелесообразно применение электропривода в случаях, когда его питание должно осуществляться от автономного источника энергии (наиболее целесообразная форма хранения энергии — сжатый воздух). Нельзя испоьзовать электропривод, если по условиям эксплуатации требуется, чтобы при отсутствии энергии рабочий орган управляемой арматуры принял одно из крайних положений. Не используется электропривод для работы на объектах особой взрывоопасности [1] .

Источник

Электроприводы для трубопроводной арматуры

Электроприводы – это устройства, используемые для автоматического, полуавтоматического или дистанционного управления задвижками, запорами, клапанами и другими видами трубопроводной арматуры.

В конструкцию исполнительного механизма электропривода входят:

• электрический двигатель с питанием от аккумулятора (24 В), бытовой (220 В) или промышленной (380 В) сети;
• червячный, планетарный или цилиндрический редуктор для уменьшения прилагаемых усилий и увеличения крутящего момента, создаваемого электродвигателем;
• фланцевое соединение для крепления привода к корпусу арматуры и муфта, соединяющая валы.

Силовое питание электропривода осуществляется посредством переменного или постоянного электрического тока. Устройство управляется с помощью дискретных или аналоговых сигналов, поступающих с пульта управления трубопроводным оборудованием или от датчиков.

Преимущества и недостатки электроприводов

Преимущества электрических приводов заключаются в многократном упрощении управления работой трубопроводных сетей, транспортирующих вещества в жидком или газообразном агрегатном состоянии.

• Закрывание и открывание прохода запорной или запорно-регулирующей арматуры осуществляется простым нажатием кнопок вместо вращения громоздких штурвалов вручную.
• Существует возможность остановки электродвигателя в любом промежуточном положении.
• Включение в конструкцию исполнительного механизма привода муфты для ограничения крутящего момента позволяет предотвратить случайное повреждение элементов и деталей трубопроводной арматуры в результате превышения допустимых усилий.
• При достижении запорным устройством крайних положений происходит автоматическое выключение электродвигателя благодаря наличию датчиков положения или концевых выключателей, отключающих электромотор от источника питания.
• Приводы можно устанавливать на любую арматуру, приводимую в действие вращающимися маховиками.
• Конструкция многих моделей электроприводов допускает ручное управление арматурой в случае возникновения аварийных или нештатных ситуаций.

К недостаткам электрических приводов для трубопроводной арматуры относят:

• повышенные требования к периодическому техническому обслуживанию и уходу в процессе эксплуатации;
• высокий износ червячной пары – самотормозящего элемента, обеспечивающего безопасность привода;
• невозможность использования на объектах с высокой взрывоопасностью.

Электропривод как средство автоматизации

Применение запорной и регулирующей арматуры с электрическим приводом позволяет на порядок повысить степень автоматизации управления работой трубопроводных систем и значительно сократить количество обслуживающего персонала. Сети, оборудованные запорами и задвижками с электроприводами, дают возможность повысить скорость выполнения технологических процессов и операций, связанных с подачей, распределением или регулировкой жидких и газообразных веществ. Централизованный контроль состояния и положений всех запорно-регулирующих органов повышает уровень безопасности на объекте и до минимума снижает риск возникновения аварийных ситуаций во время эксплуатации трубопроводов. Последний фактор особенно актуален для химической, нефтегазовой и ряда других отраслей промышленности, поэтому именно они являются основными заказчиками трубопроводной арматуры с электрическим приводом.

Источник

Приводы трубопроводной арматуры

Одним из главных векторов, определяющих развитие промышленного оборудования, является растущая автоматизация производственных процессов. Ее важнейший аспект ─ дистанционное управление трубопроводной арматурой, доля которой составляет не менее 10-15 % от общей стоимости технологических установок. Успешное и эффективное решение этой задачи невозможно без применения приводов трубопроводной арматуры.

В нормативных документах трубопроводная арматура определяется как техническое устройство, предназначенное для управления потоком рабочей среды путем изменения проходного сечения. Для того, чтобы эффективно управлять, она сама должна быть хорошо управляемой, а, значит, снаряженной необходимыми для этого средствами.

На протяжении многих не веков даже, а тысячелетий, людям приходилось обходиться ручным управлением. В крайнем случае, можно было задействовать конную тягу. Ничего другого не оставалось. А при тогдашнем уровне развития технологий и не требовалось. Но это «равновесие» отсутствия потребностей и невозможности их удовлетворения не могло продолжаться бесконечно. Конец ему положили две сначала никак не соприкасавшиеся между собой тенденции.

Начиная с изобретения паровой машины, заметно ускорил свое поступательное движение научно-технический прогресс. Важнейшей вехой на этом пути стало изобретение электродвигателя в XIX веке. Были придуманы и буквально на глазах совершенствовались конструкции пневмодвигателей и гидравлических машин. Появилась принципиальная возможность воздействовать на арматуру не только силой мускулов живых существ, но и с помощью компактного, удобного и мощного механизированного привода.

С другой стороны, по мере увеличения размеров трубопроводной арматуры и роста давления рабочей среды, справляться с ее управлением привычными способами становилось затруднительно, а иногда и вовсе невозможно. И случилось то, что должно было случиться, ─ в трубопроводную арматуру пришел механизированный привод. Его использование придало ей новое качество. Трубопроводная арматура стала намного безопасней и удобней в эксплуатации и обслуживании, а ее работа ─ более надежной. На порядок выросла эффективность управления процессами, протекающими с ее использованием. Это дало принципиально новую возможность устройства масштабных многокомпонентных технологических систем, состоящих из связанных в единую систему десятков, сотен и тысяч единиц арматуры. Наличие приводов позволило устанавливать трубопроводную арматуру в труднодоступных, неудобных местах.

О том, сколь значимый технологический скачок был совершен благодаря внедрению механизированного привода, можно судить на простом примере. Оснащение в начале XX столетия электроприводами задвижек Dn 500, 600 и 700 мм позволило сократить время их закрытия с получаса до полутора минут, т. е. в пятнадцать раз.

Привод и исполнительный механизм

В технике приводом называют устройство, приводящее машину в движение. Причем термин «привод» может адресоваться как всей совокупности необходимых для этого составляющих устройства, включающего двигатель, силовую передачу, систему управления, так и только передаче. Например, ременной привод. Часто между приводом и двигателем фактически ставят знак равенства ─ электрический привод.

Привод трубопроводной арматуры ─ это устройство для управления арматурой. Он не только обеспечивает перемещение запирающего элемента, но при необходимости создает усилие, гарантирующее требуемую герметичность затвора.

Говоря о приводе как совокупности устройств, необходимо упомянуть о входящих в его состав силовом элементе и редукторе.

Силовой элемент преобразует потребляемую приводом энергию в усилие, приводящее к перемещению соединенного с затвором штока (шпинделя).

Взаимодействие привода с трубопроводной арматурой может быть непосредственным или через переходник (редуктор). Редуктор позволяет уменьшить частоту вращения привода и увеличить крутящий момент. В приводах трубопроводной арматуры могут быть задействованы редукторы разных конструкций ─ волновые, зубчатые, комбинированные, конические, планетарные, спироидные, цилиндрические, червячные.

В приведенном выше определении привода трубопроводной арматуры был упомянут только запирающий элемент, и ничего не сказано о регулирующем элементе. Это не случайно. Приводы регулирующей арматуры, частью конструкции затвора которой является регулирующей элемент, получили отдельное название ─ исполнительный механизм.

Функция исполнительного механизма ─ обеспечивать движение регулирующего элемента в соответствии с командной информацией, поступающей от внешнего источника энергии.

Классификация приводов трубопроводной арматуры: возвратно-поступательные, неполнооборотные, многооборотные, местные, дистанционные

Различают три больших «класса» приводов трубопроводной арматуры: возвратно-поступательные (прямоходные, линейные), неполнооборотные и многооборотные.

В возвратно-поступательном приводе, используемом для задвижек (с жестким и упругим клином, параллельных, шланговых), а также для запорных и мембранных клапанов выходной элемент совершает возвратно-поступательные движения.

Преобразовать вращательное движение привода в возвратно-поступательное движение запирающего или регулирующего элементов можно с помощью ходовой гайки (резьбовой втулки).

В неполноповоротном приводе выходное кинематическое звено совершает менее одного поворота. В большинстве случаев речь идет о повороте на 90 градусов, хотя иногда он бывает и большим. Такие приводы используют для управления шаровыми и иными кранами, дисковыми затворами.

В многооборотном приводе выходной элемент совершает более одного поворота.

Механический привод может быть установлен непосредственно на арматуре (т. н. «местный привод»; в этом случае основой для его крепления служат крышка либо верхняя часть корпуса) или размещаться отдельно от нее (дистанционный привод).

И все же важнейший повод для классификации приводов трубопроводной арматуры ─ вид используемой энергии. В зависимости от потребляемой энергии они могут быть ручными, гидравлическими, пневматическими электрическими, электромагнитными или представлять собой их комбинацию.

Привод трубопроводной арматуры, одновременно использующий энергию сжатого газа и гидравлическую энергию, носит название «пневмогидропривод», а электрическую и гидравлическую энергию ─ «электрогидравлический привод».

Источник