Устройство электропривода запорной арматуры

Задвижка с электроприводом — это запорная арматура для трубопровода, шток которой приводится в движение благодаря подаче электрического тока.

Такие устройства используются для быстрого регулирования потока (воды, масла, пара). Управление приборами осуществляется вручную или дистанционно.

Они позволяют расширить возможности регулировки в зависимости от температурных параметров или показателей давления.

Принцип работы

Задвижка, в конструкции которой присутствует электрический привод, используется зачастую на сетях водоснабжения. Также она может применяться в отопительных системах и при монтаже вентиляции. Монтаж можно осуществлять только в тех случаях, когда в трубопроводах не используются агрессивные жидкости.

Электрический привод на клапане позволяет сильно упростить управление системой водоснабжения и отопления. Раньше регулировать положение вентиля приходилось вручную, а сейчас всю работу выполняет этот прибор. Электрозадвижка используется во многих отраслях промышленности. Особенно это имеет смысл в тех местах, которые являются опасными для человека.

Конструктивная схема может немного отличаться в зависимости от рабочей среды. Во время выбора оборудования следует учитывать, для чего именно предназначен конкретный тип механизма (воды, нефти и так далее).

У агрегата есть корпус и фланцы. Подключение к трубопроводу может осуществляться параллельно или под углом. Качественная герметизация обеспечивается с помощью дополнительных уплотнителей.

Между корпусом и верхней крышкой тоже есть кольцевидная прокладка. Она не позволяет протекать жидкости. Электрические задвижки имеют асинхронный двигатель, в котором установлен короткозамкнутый ротор. К ротору подсоединён червячный редуктор. У привода есть выключатель и ручной дублёр.

Конструкция имеет поворотный диск, который или открывает подачу жидкости, или полностью перекрывает. Эту функцию берёт на себя контрольный блок, функционирующий на основе данных, полученных с датчиков. Запорный механизм срабатывает только после подачи сигнала.

Работа клапана обеспечивается штоком. Этот элемент и гайка образуют резьбовую пару. Когда шток не выпирает, такое устройство не монтируется на ответственном объекте, потому что конструктивные особенности этих моделей усложняют обслуживание и ремонт. Изделие может срабатывать из-за изменения расхода жидкости, показателей давления или температуры. Всё это отслеживается при помощи датчиков.

Используемые материалы

От материала, используемого для изготовления электрической запорной арматуры, зависит качество и долговечность прибора. Также он обуславливает будущую область применения.

Зачастую производят вентили, которые сделаны из:

1. Нержавеющей или оцинкованной стали.
2. Бронзы.
3. Чугуна.
4. Латуни.

У каждого материала есть свои плюсы и минусы, но на функционировании непосредственно самого устройства в технологическом смысле это никак не влияет.

В любом случае открытие и перекрытие задвижки будет происходить благодаря электрическому приводу.

Обычные вентили из бронзы или латуни являются очень популярными, а те, что имеет электропривод, менее распространены. Зачастую приобретаются чугунные и стальные изделия.

Преимущества устройства

Основное преимущество в применении вентиля с электрическим приводом заключается в наличии возможности управлять его работой дистанционно. Также можно автоматизировать весь технологический процесс.

Несмотря на то что подобное оборудование стоит гораздо больше, чем обычные клапаны с ручным приводом, во время использования дополнительные расходы себя окупят. Это происходит благодаря точной работе и простому обслуживанию механизма.

Основные преимущества электрической задвижки:

1. Довольно сильно уменьшаются гидравлические потери.
2. Можно сравнительно быстро открыть или закрыть трубопровод большого сечения.
3. Есть возможность применять оборудование в труднодоступных местах и сложных производственных условиях.
4. Удобное управление.
5. Простое обслуживание.

Использование таких устройств позволяет очень быстро отреагировать на экстренные ситуации. Благодаря этому можно предотвратить дополнительные расходы.

Область применения

Подобная запорная арматура нашла распространение как в бытовых в системах, так и в промышленных. Такие задвижки имеет смысл устанавливать только на тех трубопроводах, сечение которых превышает 50 мм. Но в некоторых отраслях применяют электрические вентили и на трубах с меньшим диаметром.

Управление устройством зависит от того, где оно будет установлено и какие функции придётся выполнять. Электрические клапаны активно применяют в различных сферах в качестве элемента, способного сделать технологический процесс более эффективным. Из-за этого таким прибором можно управлять не только дистанционно, но и вручную.

Наиболее широкое применение автоматические клапаны нашли в системах водоснабжения. Там монтируются прямоходные вентили и устройства с сужающейся проточной частью. Но следует помнить, что второй тип нельзя применять на магистральных трубопроводах, так как сужение диаметра увеличивает перепад давления на задвижке.

В нефтяной и газовой промышленности вентиль с электрическим приводом устанавливается на трубопроводах, по которым осуществляется транспортировка продукта. Также широко применяется устройство в общественных зданиях для систем пожаротушения. Автоматический вентиль позволяет осуществить подачу воды именно к точке возгорания после приёма команды от пожарной сигнализации.

Основная классификация

Клапаны разделяют по принципу передачи усилия на поступательные и вращательные. Первые приводы перекрывают трубопровод с помощью штока. Во вращательных вентилях от двигателя вращение передаётся редуктором.

Разновидностей конструкции редукторов много. Благодаря такому разнообразию можно выбирать разные габариты, величину значения крутящего момента, а также менять направление вращения валов. Эти механизмы бывают:

1. С червячной передачей.
2. Сложной конструкции.
3. Цилиндрические и конические.
4. С планетарной передачей.

В червячном и планетарном типе устройств можно менять скорость вращения вала, из-за чего появляется возможность увеличить значение крутящего момента.

Также червячный механизм обладает функцией самоторможения, то есть, когда усилие не двигает червяк и вал электродвигателя, электропривод останавливается. Это значит, что вентиль останется в том положении, которое назначено блоком управления.

Фиксация в этом случае не требует дополнительной энергии, даже когда давление внутренней среды будет высоким.

Существует две основных разновидности электрических приводов, которые отличаются исходя из их целевого назначения:

1. Неполноповоротные.
2. Многооборотные.

В первых приводах открытие и закрытие происходит в один оборот. Эти устройства применяются, когда достаточно выполнить поворот всего лишь на 90 градусов, например, в шаровых кранах.

В многооборотных запорных арматурах электрические приводы выполняют более одного поворота вала. Эти устройства используют для регулирующих заслонок.

Здесь необходима высокая точность, а также очень плавное перекрытие трубы.

Разновидности запорной электроарматуры

Электрические запорные клапаны не имеют ограничений по сечению трубопровода. Соединение осуществляется с помощью фланцев.

Конструктивно запирающая арматура подразделяется на:

1. Дисковую. Перекрывающая мембрана сделана в виде диска, который устанавливается или перпендикулярно, или под каким-либо углом к потоку. Эти устройства очень простые в обслуживании и недорогие. Экономичным вариантом является применение комбинированного типа. Здесь мембрана изготавливается из нержавеющей стали, а все остальные металлические элементы из обычной. Нельзя использовать на трубопроводах с высоким давлением.
2. Клиновую (она ещё называется конической). Основным элементом механизма является клин, размещённый на выдвижном шпинделе. Применяется для перекрытия труб с «чистым» носителем, так как устройство быстро подвергается коррозии и ломается.
3. Параллельную. У клапанов есть 2 седла с дисками, которые располагаются параллельно. Бывают шиберные и шланговые типы.

Также механизмы различают по расположению ходового элемента. Существует кран с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Разная конструкция влияет на сферу применения, а также на возможности вентиля.

У выдвижного шпинделя резьба расположена вне корпуса задвижки. Поэтому для монтажа необходим достаточный простор. Но плюсом конструкции является то, что внешние элементы защищены от повреждений внутренней средой.

У невыдвижного типа резьба всегда расположена внутри корпуса задвижки. Такой запорный механизм довольно легко установить в труднодоступном месте и небольшом пространстве.

Но если в трубопроводе находится агрессивная среда, то механизм будет постоянно подвергаться её разрушительному действию.

Это рано или поздно приведёт к поломке, но ремонт будет осложнён из-за труднодоступности месторасположения задвижки.

Особенности монтажа

Монтаж электрической арматуры зачастую выполняется только квалифицированными бригадами. Перед началом проведения установки устройство нужно расконденсировать, убрать лишний смазочный материал, а также удалить заглушки и проверить работоспособность. Все технические параметры, прописанные в паспорте изделия, должны полностью соответствовать данным трубопровода.

Монтаж можно выполнять как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Не рекомендуется устанавливать арматуру в перевёрнутом виде, так как возле штока будет собираться грязь, а это постепенно приведёт к заклиниванию шпинделя. Клапанам с электрическим приводом диаметром более 10 см нужно оборудовать дополнительную неподвижную опору.

Подключение устройства к трубопроводам напрямую зависит от материала, из которого оно выполнено. Например, чугунную задвижку подсоединяют с помощью фланцев.

Для этого к торцам труб придётся приварить такие же отвлечённые элементы. Это соединение благодаря болтам и резиновой прокладке обеспечивает высокую герметичность.

Нельзя компенсировать дефекты сварки с помощью добавления дополнительных уплотнителей.

Стальной электроклапан обычно монтируется при помощи электросварки. Во время установки затвор должен быть полуоткрытым. Для замены сломанного вентиля его вырезают вместе с частью трубопровода.

После завершения монтажа начинается сборка блока управления механизма. Он включает в себя элементы автоматики, а также силовую часть. Первые подают сигнал от кнопки на привод. Силовая часть размещается в электрошкафу, установленном возле клапана. Последним этапом будет проверка всех видов управления.

Гидравлические испытания выполняются уже на подключённой конструкции. Нельзя устранять обнаруженные дефекты при помощи подтягивания болтов. Монтаж может считаться завершённым только после проведения всех проверок.

Задвижка с электроприводом: виды, устройство, применение и монтаж

Высокие технологии и роботизация все больше заменяют работу человека и проникают даже в такие, казалось бы простые устройства, как запорная арматура. И задвижка с электроприводом тому яркий пример.

Холодное, горячее водоснабжение не сможет работать правильно без грамотно смонтированной и правильно подобранной арматуры.

Поэтому важно понимать особенности эксплуатации привода открытия и закрытия, а также его устройство и принцип работы.

Что это такое и зачем она нужна?

Задвижка, которая имеет в конструкции электрический привод, применяется на трубопроводах водоснабжения и канализации.

Также это оборудование устанавливают в системах кондиционирования и даже отопления. Это возможно при условии, что в трубопроводах не циркулируют химические, агрессивные жидкости.

 Устройство арматуры задвижки с электроприводом позволяет системе функционировать эффективно.

Наличие электроприводов значительно упрощают управление системой отопления, водоснабжения и т. д. Если раньше приходилось отвинчивать вентиль вручную, то сейчас эту работу выполняет механизм. Такую запорную арматуру сегодня применяют на многих промышленных предприятиях. Особенно целесообразно устанавливать это оборудования в местах, небезопасных для доступа человека.

Принцип работы и устройство

Представленное оборудование работает в разной рабочей среде (вода, пар, масло нефть и т. д.). При выборе того или иного агрегата нужно учитывать, для какой среды разработан конкретный механизм.

Некоторые модели электроприводов для задвижки приводят конструкцию в два положения (открыто или закрыто). Но есть агрегаты, рассчитанные для работы в промежуточных положениях.

Спектр положения их заглушек шире.

Изделие имеет корпус и фланцы. Соединение бывает параллельным, либо под углом. Дополнительную герметизацию обеспечивают уплотнители.

Между корпусом и крышкой также установлена прокладка в виде кольца. Она препятствует подтеканию жидкости.

Задвижки оснащаются асинхронным электрическим двигателем (АСВ) с ротором короткозамкнутого типа. Мотор сочленен с червячным редуктором. Электропривод включает в себя выключатель ВП-700, а также ручной дублер.

Механизм оснащен поворотным диском. Он подает или перекрывает подачу внутренней среды (пар, вода масло и т. д.). За это отвечает контрольный блок и датчики. Запорный механизм приходит в движение только после получения соответствующего сигнала.

Движение заглушки обеспечивается штоком или шпинделем. Деталь образует вместе с гайкой резьбовую пару. Если шпиндель не выпирает, это оборудование не устанавливают на ответственном объекте. Ходовый механизм находится внутри, что усложняет его ремонт и обслуживание.

Механизм срабатывает из-за изменений температуры, давлениия или расхода жидкости трубопровода. Сигналом для перемещения заглушки может быть состояние насосов, вентиляторов.

Технические характеристики

При выборе модели учитывают, в каких условиях она будет эксплуатироваться (в помещении, на улице или под навесом). Если в маркировке есть буква «У» и цифры 1 или 2, оборудование используют при температуре окружающей среды от −40°С до +40°С.

 Обозначение «УХЛ» говорит о возможности применения аппаратуры при температуре от −60°С до +40°С. В южных регионах устанавливают приборы с маркировкой «Т». Они могут функционировать при температуре от −10°С до +50°С.

У каждого климатического исполнения есть некоторый температурный запас.

Диаметр арматуры выбирают в соответствии с особенностями трубопровода. Минимально этот показатель составляет 40 мм, а максимально — 600 мм и более.

Для самого небольшого стандартного прибора максимальный момент составляет 60 Н-м, номинальный ток — 1,7 А. Самый габаритный агрегат имеет максимальный момент 1000 Н-м, а номинальный ток — 7,6 А.

В таблице далее приведены основные характеристики существующих моделей:

Наименование	Ду	Материал корпуса	Pn (РУ)	Рабочая среда	Цена, тыс. руб.
30с541нж	300-1000	Сталь	16	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	85-955
30с941нж	50-1000	Сталь	16	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	4,2-890
30с564нж	300-1000	Сталь	16	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	70-1044
30с964нж	50-1000	Сталь	16	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	5,8-938
30с515нж	50-400	Сталь	16	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	5,5-104
30с999нж	50-250	Сталь	25	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	6,3-37,9
30с915нж	50-400	Сталь	40	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	6-200
30с576нж	50-400	Сталь	63	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	11-279
30с976нж	50-400	Сталь	63	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	9,6-355
30ч906бр	50-400	Чугун	10	Вода пар, газообразные среды, нефтепродукты	2,8-23,5
30ч915бр	50-1400	Чугун	10	Вода пар	148-1597
30ч925бр	50-1600	Чугун	2,5	Вода пар	132,5-2211
31ч917бк	50-400	Чугун	10	Вода пар	4,6-70
30лс964нж	50-400	Легированная	25	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	6,8-189
30лс915нж	50-400	Легированная	40	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	8,5-373
30лс976нж	50-400	Легированная	63	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	13-405
30лс941нж	50-1200	Легированная	16	Вода пар, нефтепродукты, неагрессивные вещества (газ, жидкость)	6,5-457
30нж941нж	50-500	Нержавейка	16	Вода пар, нефтепродукты, агрессивные вещества, кислоты	18-833
30нж915нж	50-600	Нержавейка	40	Вода пар, нефтепродукты, агрессивные вещества, кислоты	23,2-1778
30нж976нж	50-500	Нержавейка	64	Вода пар, нефтепродукты, агрессивные вещества, кислоты	33-1151

Схема автоматического режима

Автоматическая схема управления задвижкой происходит без вмешательства в процесс оператора. Чтобы включить этот режим, перемещают переключатель 1ПУ в положение «Автомат». Также нужно передвинуть тумблер ВК во включенное положение. Выключатель 1ВБ нужно выключить, а 2ВБ — включить.

Команда подается в зависимости от величин параметров при помощи замыкания контактов 1РК или 2РК. Сигнал включает реле 1РП или 2РП. После этого магнитные пускатели получают соответствующую команду. Они выполняют либо полное открытие, либо полное закрытие задвижки. Контролируют команды благодаря загоранию ламп ЛО, ЛЗ.

В схему включен переключатель коррекции момента. Для обозначения действия применяется световая индикация. В некоторых моделях предусмотрен термовыключатель для защиты от перегрева. Они дополнительно оснащаются системой автоматического сброса. Ее следует подсоединить, чтобы сохранить гарантию на аппаратуру.

Особенности наладочного режима

Наладочный режим нужен для проверки работы механизмов после ремонта или установки. Сначала тумблер 1ВБ устанавливают во включенное положение. Питание подается после включения тумблера АВ. Чтобы проверить работу электродвигателя, нажимают кнопку 4КУ. Задвижка должна открыться.

Вследствие этой команды замыкается контакт ПО1, команда запоминается. Закрытый контакт ПО2 размыкается. Это необходимо для избегания подачи ложного сигнала.

Далее ПО3 замыкает 3 силовых выключателя. Когда задвижка доходит до своего крайнего положения, срабатывает ограничитель, что значительно продлевает срок службы механизма. Чтобы закрыть задвижку, нажимают кнопку 5КУ.

Защита электропривода при помощи ПКП1

Максимальную защиту пускателей обеспечивает прибор ПКП1. Он защищает механизм и электропривод от заклинивания. Концевые выключатели не задействуются. ПКП1 автоматически выключает клапан электропривода в момент, когда задвижка достигает крайнего положения.

Также прибор выполняет контроль и индикацию положения задвижки. Он останавливает управление приводом и выдает сигнал об аварии.

Разновидности, плюсы и минусы

Сегодня выпускают механизмы с задвижкой из разных материалов. Наиболее популярными являются чугунные и стальные клиновые задвижки.

Также эти детали создаются из бронзы и латуни. Они применяются в системах с жесткими требованиями ТУ, изготавливаются в муфтовом исполнении. Гораздо чаще встречаются в применении задвижки чугунные и стальные.

Многооборотные

Более сложной системой дистанционного считывания сигналов отличаются многооборотные аппараты. Они позволяют установить заслонку в любом положении. Если обычные модели позволяют остановить ее только в двух положениях (открыто или закрыто), то в этой группе возможностей для промышленного использования гораздо больше.

Взрывозащищенные

Клиновая арматура взрывозащищенных моделей отличается повышенной защитой от неблагоприятных воздействий. Это оборудование применяется в нефтяной, химической, газовой отрасли.

Также можно устанавливать его во взрывоопасных зонах.

Интегрированные

Такие агрегаты изготавливают с использованием специального контроллера, сообщающийся с АСУ. Благодаря системе датчиков проводится контроль состояния потока. В таких моделях программирование выполняется дистанционно при помощи компьютерной программы. Это один из самых современных видов.

Дополнительные устройства

Электрический шкаф применяется для управления электрическим приводом на обводной линии узла водоснабжения в комплексе с автоматикой, которая необходима для противопожарной защиты.

Еще одним дополнительным элементом является колонка управления. Она позволяет выполнять автоматическую или ручную настройку механизма, который находится под землей дистанционно.

Применение

Основной областью применения представленных агрегатов являются системы холодного и горячего водоснабжения, отопления, канализации, а также вентиляции, кондиционирования. Здесь требуется установка контролирующего оборудования, которое осуществляет свою работу удаленно.

Срок службы и установка

В среднем срок службы оборудования составляет 10 лет. Установку выполняет обученный персонал на производстве в соответствии с инструкцией и требованиями производителя.

При выявлении дефектов запрещается их самостоятельное устранение.

Средние цены

Стоимость запорной арматуры с электрическим приводом зависит от многих факторов. Она варьируется от 45 до 300 тыс. руб. Стоимость каждой модели была приведена выше.

На этом мы будем заканчивать наш обзор. Если статья была вам интересна — подписывайтесь на обновления сайта и делитесь с коллегами нашими статьями. До встречи!

(1

Арматура запорного типа с электроприводом

Сталкиваясь с таким вопросом, как отопительные системы, часто можно слышать понятие «запорная арматура».

Арматурой принято называть вспомогательные стандартные устройства, которые не входят в состав основного оборудование, но функционирование отопительных систем без которых просто невозможно.

В котельных арматура используется для управления агрегатами и для обеспечения их непрерывного и безопасного функционирования. Принято разделять арматуру на многие виды, в частности, на запорную. Часто можно встретить арматуру с электроприводом или с пневматическим приводом.

Арматурой принято называть вспомогательные стандартные устройства, которые не входят в состав основного оборудование, но функционирование отопительных систем без которых просто невозможно

Что такое электрический привод

Электрическим видом арматуры принято называть устройство, которое является всего лишь одной из множества разновидностей простых электрических приводов. В данном случае такой привод предназначен для автоматизации трубопроводной арматуры. Подобные приводы устанавливаются не только в отопительных системах, но и во многих других, автоматизируя многие технологические процессы.

Как правило, электроприводы используются для управления арматурой на расстоянии, то есть для ее дистанционного закрытия или открытия.

Стоит заметить, что запорная арматура может быть оснащена не только электроприводом.

Действительно, сейчас есть несколько видов приводов:

• электропривод;
• пневмопривод;
• гидропривод;
• электромагнитный привод.

Классификация электроприводов

Классификация может быть осуществлена сразу по нескольким признакам. Например, по роду тока, который необходим для управления электроприводом, они могут быть оснащены двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока.

Стоит отметить, что двигатели с переменным током используются гораздо чаще, чем приводы с двигателями постоянного тока.

Стоит отметить, что двигатели с переменным и постоянным током могут иметь в своей конструкции силовой ограничитель

Кроме того, и те, и другие могут иметь в своей конструкции силовой ограничитель, а могут функционировать без него. Если привод оснащен силовым ограничителем, то можно разделить этот вид на несколько подвидов, которые классифицируются по принципу работы силового ограничительного устройства:

• фрикционный привод;
• фрикционно-кулачковый;
• электромеханический;
• электромагнитный;
• электрический;
• электронный.

Все приводы запорной арматуры оснащены редуктором. По конструкции этого механизма их можно классифицировать следующим образом:

• червячного типа;
• планетарного;
• цилиндрического;
• кулисно-винтового;
• сложного, то есть состоящего сразу из нескольких видов передач.

Вся суть работы привода состоит в том, что отдельная его часть при подаче тока перемещается, закрывая или открывая арматуру. По виду перемещения и его величине приводы делят на следующие типы:

• многооборотного типа;
• неполноповоротного;
• прямоходного.

Конструкция стандартного электропривода запорной арматуры

По своей конструкции такие устройства состоят из шести основных частей или механизмов: электродвигатель; силовой ограничитель; путевой выключатель; редуктор; крепежное приспособление; дублер ручного типа.

По своей конструкции такие устройства состоят из шести основных частей или механизмов:

• электродвигатель;
• силовой ограничитель;
• путевой выключатель;
• редуктор;
• крепежное приспособление;
• дублер ручного типа.

Электродвигатель является основным источником движения запорно-отпорного устройства.

Силовой ограничитель имеет своим основным предназначением предупреждение поломок, а также перегрузок арматуры. В некоторых случаях это устройство ставится вместе с депфирующим механизмом, то есть тормозным механизмом, который исключает влияние инерции находящихся в движении элементов на арматуру.

Путевые выключатели нужны для установления положения, в котором находится рабочий орган. Кроме того, отключение от источника питания электродвигателя осуществляется тоже этим механизмом.

Редуктор является преобразователем скорости и вида движения выходных элементов в соответствии с необходимыми параметрами арматуры.

Крепежное приспособление, как правило, состоит из соединителя фланцевого типа и муфты. Фланцевый соединитель является соединителем между электроприводом и арматурой, а муфта – валом привода и арматурой.

Датчики показывают, в какой степени открыта арматура в каждый отдельный момент времени

Дублер ручного типа представляет собой обыкновенный рычаг управления в виде колеса. Предназначен для управления арматурой вручную, например, во время производства наладки или при отсутствии электричества. Как правило, такое устройство имеет в своем составе специальный переключатель на ручное управление, который помогает избежать травм во время использования при подаче электрического тока.

В своем составе все приводы имеют датчики. Эти датчики показывают, в какой степени открыта арматура в каждый отдельный момент времени. На запорной арматуре, оснащенной электроприводом, такие датчики используются для указания степени открытия или закрытия арматуры на расстоянии. На регулирующей же арматуре – для обратной связи.

Кроме того, в конструкции обязательно должны быть различные соединения, минимум два:

• питание;
• сигнальный кабель, по которому проходят сигналы от датчиков.

Положительные и отрицательные стороны

Использование приводов электрического типа имеет целый ряд положительных моментов, которыми не обладает, например, запорная арматура с пневмоприводоми

Использование приводов электрического типа имеет целый ряд положительных моментов, которыми не обладает, например, запорная арматура с пневмоприводами:

• электроприводом может быть обеспечено централизованное управление всеми классами и типами арматуры;
• способность работы с арматурой практически любого размера, а также на месте условного перехода от максимального до минимального размера;
• электроприводом потребляется только один вид энергии, поэтому есть необходимость подвода только электричества. При установке такого рода привода могут быть вынесены различные соединения, которых достаточно мало и которые весьма несложные;
• такой вид данного устройства может быть монтирован как непосредственно на управляемую арматуру, так и на расстоянии от нее;
• при снятии для обслуживания и ремонта не создается опасность того, что рабочий орган самопроизвольно изменит свое положение;
• есть возможность установки привода на арматуру, оснащенную устройством управления ручного типа без его переоборудования;
• постоянство питания, которое обуславливается отсутствием в электросети таких недостатков, как обледенение, засорение и других.

Стоит заметить и то, что сейчас нет больше ни одного типа привода, который работал бы только от одного вида энергии, оставаясь при этом способным обеспечить сигнализацию крайних и промежуточных положений рабочего органа. Все датчики, будь то показатели положения рабочего органа или показатели наличия заеданий подвижных частей, работают исключительно за счет электричества.

Несмотря на все достоинства, существуют у таких приводов и свои недостатки:

• приводы, как правило, оборудованы демпфирующим устройством – червяной парой. Она, в свою очередь, обладает очень небольшим коэффициентом полезного действия, который в большинстве случаев не превышает 50%. По этой причине ресурс червяной пары ограничен всего несколькими десятками тысяч циклов, что очень мало для регулирования арматуры больших и даже средних условных проходов;
• все механизмы достаточно часто выходят из строя, что обуславливается большой степенью износа отдельных элементов. По этой причине необходимо постоянно производить обслуживание и уход за электроприводом;
• все контакты такого привода будут создавать дополнительные помехи, что критично, если данное устройство расположено рядом с какими-либо коммуникациями электрического типа.

Однако для управления отсечной арматурой, то есть арматурой быстрого действия, рекомендовано использование именно электроприводов. Они позволяют в значительной степени снизить влияние инерционных масс самого устройства на арматуру.

Не рекомендовано использовать привод данного вида в случаях, когда его питание должно осуществляться от отдельного источника питания – в данном случае лучше использовать энергию в виде сжатого воздуха.

Не рекомендуется использовать его и тогда, когда есть необходимость в том, чтобы управляющий орган занял одно из крайних положений при отключении энергии.

Еще одним случаем невозможности использования электропривода является объект особой взрывоопасности.

Типы и особенности электроприводов для запорной арматуры

Электроприводы получили широкое применение в сфере автоматизации процессов управления трубопроводными системами и используются сегодня в самых разных сферах хозяйственной деятельности.

Они обеспечивают оперативное дистанционное регулирование объемов и давления рабочей жидкости, перемещаемой по трубопроводу, а также контроль состояния элементов трубопроводной арматуры, быструю отсечку и возобновление перекачки по трубопроводу.

Использование электроприводов в данных процессах исключает зависимость от человеческого фактора на местах, позволяя наращивать управляемость и безопасность системы, а также снижать экономические издержки.

Устройство и принцип работы электроприводов

Электропривод представляет собой сложный электромеханический узел.

В большинстве случаев он состоит из электрической силовой части (соленоида или электродвигателя), системы преобразования направления вращения и крутящего момента (редуктора), электронного блока, а также набора выключателей и датчиков. Последние контролируют положение затвора и подают сигнал на включение-выключение двигателя, в зависимости от заданных параметров.

Принцип работы электропривода состоит в передаче механического усилия от электродвигателя к элементам затвора, перекрывающего сечение трубопровода.

В качестве таких деталей могут использоваться самые разные виды запорной арматуры – штоки, клиновые и шиберные задвижки, запорные или регулирующие клапаны, поворотные дисковые затворы и шаровые краны.

Поступательная или вращательная энергия привода преобразуется редуктором и приводит в движение запорный элемент арматуры.

Использование механической передачи в редукторе позволяет решить проблему согласования скорости вращения и многократного увеличения момента силы без повышения мощности самого двигателя.

Электропривод позволяет установить любое заданное положение клапана благодаря наличию электронного блока управления. Он также контролирует значения потребляемого электропитания, крутящего момента и положение заслонки.

Указанные параметры позволяют определить точное состояние элементов запирающего устройства и самого электропривода, а также обеспечить своевременное информирование обслуживающего персонала о возникновении нештатной ситуации в работе узла.

Электронное управление электроприводом позволяет также поддерживать заданные параметры в системе при переменной входящей нагрузке, пограничных и нестабильных режимах работы.

Основная классификация электроприводов

По принципу передачи управляющего усилия на клапан различают:

• приводы поступательного движения, обеспечивающие перекрытие сечения трубопровода штоковым способом;
• вращательные приводы, приводящие клапан в движение за счет преобразования энергии вращения вала двигателя при помощи редуктора.

В свою очередь редукторы по своему конструктивному исполнению отличаются большим многообразием и позволяют подбирать значение крутящего момента, общие габаритные размеры самого привода и изменять направление вращения валов. Среди них выделяют:

• редукторы с червячной передачей;
• цилиндрические и конические редукторы;
• редукторы с планетарной передачей;
• редукторы сложной конструкции.

Редукторы с червячной и планетарной передачами позволяют изменять частоту вращения вала и существенно повышать значение крутящего момента.

При этом червячная передача обладает свойством самоторможения, когда нагрузка на ведомое колесо (то есть непосредственно связанное с затвором) не приводит в движение червяк, а через него – вал электродвигателя.

На практике это означает, что клапан будет зафиксирован в том положении, которое ему было сообщено двигателем, а удержание его в данном состоянии не потребует дополнительной энергии, несмотря на давление рабочей среды в трубе.

Червячная передача

Цилиндрическая передача

Разновидности конструкции вращательных приводов определяются их целевым назначением. На практике различают:

• неполноповоротные (однооборотные) приводы, в которых управление клапаном осуществляется за один оборот вала двигателя. Такие приводы используются в системах, где достаточно обеспечить поворот клапана на 90 градусов (поворотные затворы и шар-краны);
• многооборотные, в которых управление рабочим звеном запорной арматуры производиться более чем за один оборот ведущего вала. Такие электроприводы применяются для разного рода заслонок и регулирующих клапанов, где требуется высокая точность и плавность перекрытия сечения трубы.

Электроприводы производства фирмы AUMA (Германия)

Компания AUMA (Armaturen- Und Maschinen-Antriebe) более полувека поставляет передовые решения для автоматизации трубопроводной арматуры.

Она занимает лидирующие позиции на рынке электроприводов и редукторов для трубопроводов, используемых в промышленности, энергетике, коммунальном хозяйстве и сферах, связанных с транспортировкой жидких продуктов.

Ведущие производители запорной арматуры рекомендуют устанавливать вместе со своей продукцией изделия, произведенные под брендом AUMA.

Указанная компания производит много- и неполнооборотные электроприводы в широком ассортименте, который включает в себя узлы управления трубопроводами малого и большого диаметра, с большим и малым крутящим моментом.

Электроприводы выпускаются в стандартном и взрывобезопасном исполнении, приспособленном для эксплуатации в агрессивных промышленных средах или при наличии опасных газов.

Сами электроприводы имеют модульную конструкцию, поэтому могут комплектоваться специализированными редукторами, взрывобезопасными системами управления с различным функционалом.

Однооборотные электроприводы стандартного назначения типов SG 03.3 — SG 05.3 и SG 05.1 — SG 12.1 позволяют управлять поворотными элементами затворов на трубопроводах различного сечения.

Стандартный угол поворота затвора составляет 90 градусов, однако модульная конструкция позволяет устанавливать специальные редукторы, обеспечивающие поворот до 360 градусов.

Для труб диаметром менее 150 мм, в которых не требуются большие значения крутящего момента, применяются приводы SG 03.3 — SG 05.3 с диапазоном момента 32-63 Нм.

Электроприводы серии SG 05.1 — SG 12.1 рассчитаны на диаметры трубопроводов свыше 150 мм, что подразумевает под собой большие нагрузки на клапан в результате давления перекачиваемой среды. Поэтому данные типы приводов имеют диапазон крутящего момента в пределах от 90 до 1200 Нм с периодом срабатывания от 4 до 63 секунд.

Все перечисленные приводы могут комплектоваться различными системами управления – от простых до комплексных электронных блоков с фиксацией данных о прокачанных объемах среды и режимах работы привода.

В совокупности с высокими техническими характеристиками самих приводов, такие системы управления позволяют значительно расширить сферу их применения.

В условиях воздействия агрессивных промышленных сред и при работе со взрывоопасными продуктами и возможностью утечки опасной жидкости или газа, применяются электроприводы типа SGExC 05.1 — SGExC 12.1.

Так же, как и стандартные модели приводов, они могут выдавать различные крутящие моменты и характеризуются широкими пределами значений рабочего времени.

Такие электроприводы комплектуются управляющими блоками различной сложности и функционала, имеющими защищенную автоматику и электрические контакты.

Помимо защиты электроники приводы и управляющие системы рассчитаны на большой диапазон температурных параметров и выполнены в специальной оболочке, имеющей высокую механическую прочность и стойкость к коррозии.

Различные значения крутящего момента достигаются благодаря использованию отдельных типов приводов, а также специализированных червячных редукторов или их комбинаций. Так, приводы SGExC 05.1 — SGExC 12.

1 рассчитаны на крутящий момент от 90 Нм до 1200 Нм с рабочим временем поворота запорного элемента на угол 90 градусов от 4 до 63 секунд.

Комбинация приводов типа SA…ExC с червячными редукторами GS позволяет реализовать сверхвысокие значения крутящего момента вплоть до 360 000 Нм с рабочим временем от 9 до 780 секунд.

Червячные редукторы данного типа также могут применяться с многооборотными электроприводами SA, результатом чего является фактическое их превращение в неполнооборотные приводы с высоким крутящим моментом.

Это дает возможность применять их в трубопроводах большого диаметра, используемых в коммунальном хозяйстве или продуктопроводах в энергетике.

Многооборотные приводы c отсечным рабочим режимом в зависимости от типа и конфигурации используемого редуктора могут отличаться различным временными диапазонами непрерывного функционирования.

В зависимости от данных особенностей такие электроприводы способны выдавать крутящий момент до 32000 Нм с выходной частотой вращения от 4 до 180 об/мин. К ним относятся модели типов SA 07.1 — SA 48.1, при этом модификации SA 07.1 — SA 16.

1 могут комбинироваться с различными по сложности и функционалу системами управления.

Типы приводов SAR 07.1 — SAR 30.1 предусматривают прерывистый режим работы S4 с закрытием заслонок на 25%.

Специальные версии приводов позволяют обеспечивать закрытие заслонок в режиме S4 на 50%, а в режиме S5 – на 25 %.

Их крутящие моменты отличаются от приводов отсечного режима и находятся в диапазоне от 15 Нм до 4,000 Нм (до 1600 Нм, если момент регулируемый) с частотой вращения вала до 45 об/мин.

Так же, как и неполнооборотные приводы, компанией AUMA выпускаются взрывозащищенные узлы с безопасными системами управления различной сложности. К ним относятся приводы типов SA … ExC 07.1 — SA … ExC 16.1, имеющие основные технические параметры, аналогичные приводам отсечной работы типов SA 07.1 — SA 48.1.

Для удобства применения взрывобезопасные приводы могут комбинироваться с взрывозащищенными коническими редукторами GK или цилиндрическими редукторами GST, которые позволяют изменять угол между входными и выходными валами и направление их вращения, за счет его существенно увеличиваются значения крутящего момента.