Автоматическое управление запорной арматурой

Особенность конструкции и принцип управления задвижки с электроприводом

Задвижка с электроприводом – это запирающая поток арматура трубопровода, которая приводится в движение действием электрического тока. Подобные устройства применяют для быстрой регулировки потока рабочей среды в трубопроводе. Управление задвижкой с электроприводом осуществляется дистанционно или в ручном режиме.

Такие устройства расширяют возможности регулирования потоков в зависимости от выбранных или реальных параметров давления и температуры. Инициирует непосредственное движение запора специальное устройство – электрический привод.

Где используют задвижки с электроприводом

Установить запорную арматуру, которая приводится в действие электрическим током, можно как на бытовой трубопровод, так и на промышленные коммуникации, магистрали. Вариативность диаметра труб от 1,5 см до 200 см. Задвижки имеют тот же диаметр, что и участок трубы, на который они устанавливаются.

Установка запорных устройств с электроприводом целесообразна в местах, где ручное управление потоком затруднено.

  • в местах, где доступ для ручной регулировки затруднён;
  • на трубопроводах, находящихся в местах, представляющих опасность для здоровья человека;
  • на участках, нуждающихся в автоматическом регулировании.

Задвижки применяют для регулирования, открывания, закрывания потоков жидкостей, газов. В строительстве это коммуникации жизнеобеспечения:

  • водоснабжения (ДУ 50, ДУ 32);
  • водоотведения (ДУ 50, ДУ 100);
  • канализации (ДУ 100).

Особые, реечные задвижки с электроприводом используют в погружных насосах для автоматизации регулировки подачи воды. Запорное устройство оснащено шибером.

В промышленности задвижки с электроприводом позволяют автоматизировать подачу, отведение жидкостей, газов в автоматическом режиме. Работа электрозадвижки осуществляется через коммуникационный шкаф.

Обратите внимание! Задвижки с электроприводом без специальной защиты не устанавливают во взрывоопасных трубопроводах, помещениях.

Функции и принцип действия

Задвижки с электроприводом выполняют обычные функции запорной арматуры – запорную и регулирующую:

  • перекрывают трубу полностью или частично;
  • открывают просвет трубы для высвобождения потока.

Функционирование запорного устройства, приводящегося в действие электрическим приводом, осуществляется в трёх режимах:

  • наладочном;
  • автоматическом;
  • дистанционном.

Наладочный режим функционирования используют после установки или замены (ремонта). Здесь последовательно подаются команды (замыкают контакты) на электропривод, которые он «запоминает» и в дальнейшей эксплуатации использует. Наладку работы электропривода осуществляют после установки, при ручном регулировании крайних положений (открытозакрыто).

Автоматический режим — это режим функционирования запорного устройства, когда электропривод настроен на перемену параметров потока, его давления, температуры. Изменение параметров фиксирую специальные датчики. Они же «подают сигнал» на контролирующую схему, замыкаются контакты, подаётся магнитный Электропривод устанавливает перекрывающий механизм в требуемое положение.

Дистанционный режим – это когда работа электропривода задвижки регулируется с пульта управления оператором в ручном режиме.

Обратите внимание! Каждая задвижка, оснащённая электроприводным устройством, остаётся доступной для ручного управления.

Достоинства и недостатки

Задвижка с электроприводом по своему функционалу ничем не отличается от обычной запорной арматуры, которая регулируется в ручном режиме.

К достоинствам электрорегулировки относят:

  • возможность быстро, но плавно регулировать потоки в трубопроводе;
  • возможность установки регулирования в автоматическом режиме;
  • доступность установки запорной арматуры на труднодоступных, удалённых участках трубопровода;
  • возможность без больших физических усилий закрывать, открывать запорные вентили на трубопроводах большого диаметра;
  • возможность дистанционного управления потоками, мгновенное срабатывание механизма после включения;
  • антикоррозийная устойчивость;
  • механизм запорного устройства в положении «открыто» не создаёт сопротивления потоку;
  • механизмы просты в управлении, хотя и требуют установки шкафа регулировки работы (этот же шкаф обеспечивает ровное напряжение, подаваемое на механизм привода).
  • запрет на установку электропривода на взрывоопасных объектах;
  • возможность разгерметизации механизма, в случае некачественных прокладок;
  • необходимость бесперебойного электроснабжения.

Обратите внимание! На случай отключения электроснабжения, падения напряжения на транспортировочных сетях устанавливают специальные системы безопасности. Эти устройства срабатывают в зависимости от показателей рабочего напряжения электросети.

Разновидности запорной электроарматуры

Для электрозапорной арматуры нет ограничений по диаметру трубы. Соединение с трубопроводом фланцевое.

По конструкции различают запорную арматуру:

  • Дисковую. Запорная мембрана представляет собой диск, который установлен либо под углом к потоку, либо перпендикулярно (закрытое положение). Дисковые задвижки просты в устройстве, несложны в ремонте, недороги. Экономичный вариант подобного устройства комбинированный, когда мембрана изготовлена из нержавеющей стали, а корпус из обычной. Не применяется в трубопроводах, которые находятся под высоким давлением.
  • Коническую или клиновую. Запорный механизм выполнен в виде клина с выдвижным шпинделем, который входит в клиновидное седло. Используют в трубопроводах с «чистым» носителем, поскольку устройство легко подвергается механической коррозии и выходит из строя.
  • Параллельную. Устройства имеют два параллельных седла с дисками. Различают шиберные и шланговые.

По способу расположения ходового механизма различают:

  • с выдвижным шпинделем;
  • с невыдвижным шпинделем.

Принципиально разное расположение поворотного механизма влияет на возможности сферу использования запорного устройства.

  • Резьба выдвижного шпинделя располагается вне тела задвижки. Это требует простора для установки, но защищает механизм от повреждения внутренней, часто агрессивной средой транспортируемой субстанции.
  • Невыдвижной шпиндель тот, у которого резьба ходового узла находится в любом положении (открыто, закрыто) внутри тела задвижки. Такую арматуру можно установить в ограниченном пространстве, в труднодоступном месте. Однако в процессе эксплуатации механизм подвергается разрушительному действию агрессивной среды транспортируемого вещества. Это приводит к поломкам, а ремонт осложняется труднодоступностью.

Различают следующие разновидности электропривода для запорной арматуры:

  • многооборотный;
  • интегрированный многооборотный;
  • взрывозащищенный;
  • интегрированный многооборотный взрывозащищенный.

Электроарматура запорная изготавливается как из чугуна, так и из стали. Выбирают задвижку исходя из особенностей эксплуатационных условий (температуры, давления потока).

Стальные устройства имеют перед чугунными следующие преимущества:

  • они более устойчивы для работы с высоким давлением в трубопроводе (зависит от типа запорного механизма);
  • долговечны, не подвержены коррозии (нержавейка);
  • устойчивы к гидроударам, перепадам температурного режима.

Обратите внимание! Без электрозапорных устройств функционирование современных коммуникаций жизнеобеспечения, промышленное производство (с применением транспортировки жидкостей и газов) невозможны.

Особенности монтажа

Для установки задвижки на трубу к ней приваривают фланцы, после чего болтами крепят на предусмотренное место. Установка называется фланцевой. Она позволяет в любой момент демонтировать, проверить, отремонтировать или заменить устройство. Перед установкой задвижки следует проверить целостность фланцев, состояние и расположение уплотнительных колец между фланцами. Завершающим этапом установки задвижки является равномерное и плотное затягивание крепёжных болтов.

Установка электропривода на задвижку также не представляет трудностей.

Для этого следует:

  • установить на задвижку специальную приводную втулку электропривода;
  • проверить положение электропривода и задвижки – их состояние должно быть одинаковым «открыто/закрыто»;
  • установить электропривод на задвижку (на втулку);
  • закрутить все соединительные болты.

Если вы приобрели привод, соответствующий вашей арматуре, то установка занимает пару минут. Все детали, отверстия под крепежи, крепежи точно подойдут по локации, длине.

Автоматическое управление запорной арматурой трубопроводных систем

Функции контроля и управления сложными системами редко возлагаются на рабочий персонал. Они оснащаются сотнями отсечных, регулирующих и распределительных клапанов, каждый из которых должен своевременно сработать при возникновении штатных или аварийных ситуаций. Настолько сложные системы, как бытовая сеть противопожарной защиты или принудительной вентиляции многоэтажных зданий, управляются автоматически при помощи электроприводов и линейных актуаторов. В промышленности единая система АСУТП может контролировать работу целых производственных цехов с тысячами датчиков и элементов регулирующей арматуры.

В системах автоматического управления используются приводы для клапанов, контролирующие поток воздуха, газов или жидкостей. В большинстве случаев (за исключением автономных систем) они запитываются от электрической сети или аккумулятора.

Принцип работы приводов

Конструкция электроприводов включает блок с редукторным или поршневым механизмом, подсоединение к питающей сети и размыкающее устройство. Последнее активирует или отключает приводной механизм при получении сигнала. В большинстве систем пожаротушения размыкающий элемент реагирует на нагрев. При превышении допустимой температуры в нем срабатывают плавкие вставки, разрывая цепь. Сигнал на срабатывание привода может подаваться от АСУТП. Таким образом, к примеру, управляются системы реакторов, емкостей и трубопроводной обвязки. Электропривод открывает или закрывает клапан при достижении заданных значений уровня, давления или температуры. В широком ассортименте электроприводы выпускает компания «Belimo» — belimo.

В нормальном режиме работы к приводу постоянно подводится питание. Благодаря небольшой мощности двигателя, уровень расхода электроэнергии минимален. Силовые элементы надежно защищены от возникающих в процессе работы перегрузок специальным контроллером. При подаче сигнала от системы управления или размыкающего устройства привод обесточивается. Заслонка клапана при этом возвращается в исходное положение под действием установленной в электроприводе возвратной пружины.

Классификация приводов

Исполнительные устройства с электроприводом различаются по типу приводного механизма:

  • Редукторные. Питание подводится к двигателю с большим числом оборотов и малым крутящим моментом. Благодаря системе зубчатых передач усилие растет и достигает значения, необходимого для поворота заслонки клапана. Редукторные устройства широко распространены в промышленности и системах пожаротушения.
  • Термоэлектрические. Заслонка клапана движется под действием штока привода, выталкиваемого избыточным давлением. Оно создается в поршневой полости при нагреве рабочего вещества. Повышение температуры происходит при подаче напряжения на нагревательную спираль. Термоэлектрические датчики чаще всего устанавливают на бытовые системы принудительной вентиляции.
Читайте также  Гидравлические испытания запорной арматуры это

Автоматическое управление запорной арматурой может выполняться как в стационарных сетях, так и в мобильных автономных системах. В первом случае на блок привода подается двухфазное напряжение в 220 В. Бортовые системы запитываются от аккумулятора и имеют входное напряжение в 24 В.

Привод устанавливается на клапан при помощи специальных монтажных креплений. Они способны выдержать максимальный крутящий момент, развиваемый актуатором. Усилие приводных механизмов выбирается из стандартного ряда в диапазоне 90-5000 Н. Устройства с большим усилием оснащаются многоступенчатым редуктором, поэтому время их срабатывание увеличивается. Для маломощных приводов этот показатель составляет до 4 секунд. Время срабатывания устройств с максимальным моментом может увеличиваться до 15 секунд.

Сферы применения

Без установки электроприводов не может обойтись ни одна автоматическая система пожаробезопасности и дымоотвода. В аварийной ситуации устройства регулируют заслонки вентиляционной системы таким образом, чтобы минимизировать распространение дыма внутри помещений. Корпуса устройств этого типа выполнены в термоустойчивом исполнении. Они оснащаются вспомогательной возвратной пружиной для обеспечения работоспособности в условиях отключения электроэнергии.

Дистанционные приводы широко распространены в промышленности. Их устанавливают на подводящих и отходящих патрубках емкостей с жидкостями и сжатыми газами. Приводы монтируются на контрольных участках трассы трубопроводов, в местах отбора проб и аварийного сброса. С их помощью автоматическая система управления техпроцессом определяет работоспособность системы и реагирует на возникновение аварийных ситуаций.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Трубопроводная арматура с автоматическим управлением

Трубопроводная арматура с автоматическим управлением: Справочник/ Д.Ф. Гуревич, О.Н. Заринский, С.И. Косых и др.; Под общ. ред. С.И. Косых. – Л. : Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. – 320 с., ил.

В книге приведены сведения о конструкциях трубопроводной арматуры, используемых в автоматических управляемых трубопроводных системах. Описано устройство и назначение арматуры. Указаны серийно выпускаемые изделия, их габаритные размеры и масса. Рассмотрены приводы для управления арматурой. Приведены рекомендации по выбору арматуры и приводов. Книга предназначена для инженерно-технических работников, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией трубопроводных систем с автоматическим управлением.

Предисловие

Широкая автоматизация производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства и быстрое развитие трубопроводного транспорта вызвали необходимость применения трубопроводных систем с автоматическим управлением. Для работы таких систем потребовались различные конструкции арматуры, предназначенные для разнообразных рабочих сред, различных температур и давлений, возникла необходимость применения приводов, действующих на основе использования электричества, сжатого воздуха, масла под давлением или энергии рабочей среды, перемещаемой по трубопроводу. Чтобы в этих условиях обоснованно решать задачи проектирования, выбора и эксплуатации арматуры для автоматически действующих трубопроводных систем, необходимо иметь данные о результатах накопленного в этой области опыта, сведения о выпускаемых промышленностью изделиях и областях их применения. Настоящая книга содержит такого рода сведения, предназначенные для их практического использования при решении различных технических задач. Материал книги соответствует современным данным в этой области.

Книга состоит из трех разделов. В первом разделе приведены данные об арматуре, оснащенной приводами и предназначенной для управления средствами АСУ. Второй раздел содержит сведения об арматуре, действующей автоматически, без включения её в АСУ. Эту арматуру называют также самодействующей, автономной и арматурой прямого действия. В третьем разделе приведены данные о приводах арматуры. В книге наиболее полно приведены конструкции, разработанные ЦКБА, рассмотрены также конструкции, разработанные другими организациями и предприятиями.

Оглавление

Раздел 1. Автоматически управляемая арматура с приводом (непрямого действия)

Глава 1. Краны с автоматическим управлением

1.1. Назначение, основные типы, область применения

1.2. Краны с электроприводом

1.3. Краны с поршневым приводом

Глава 2. Запорные клапаны с автоматическим управлением

2.1. Назначение, основные типы, область применения

2.2. Запорные клапаны с электроприводом

2.3. Запорные клапаны с электромагнитным приводом (электромагнитные клапаны)

2.4. Запорные клапаны с поршневым приводом

2.5. Запорные клапаны с мембранным приводом

Глава 3. Задвижки с автоматическим управлением

3.1. Назначение, основные типы, область применения

3.2. Задвижки с электроприводом

3.3. Задвижки с выдвижным шпинделем

3.4. Задвижки с невыдвижным шпинделем

3.5. Задвижки с поршневым приводом

Глава 4. Заслонки с автоматическим управлением

4.1. Устройство, назначение, область применения

4.2. Заслонки с электроприводом

4.3. Заслонки с поршневым приводом

4.4. Заслонки с мембранным приводом

Глава 5. Регулирующая арматура с автоматическим управлением

5.1. Принцип действия и классификация

5.2. Регулирующие органы трубопроводной арматуры

5.3. Двухседельные регулирующие клапаны

5.4. Односедельные регулирующие клапаны

5.5. Регулирующие клапаны с тросовым управлением от дистанционно расположенного привода

5.6. Регулирующие шиберные задвижки

5.7. Заслонки регулирующие

5.8. Шаровые регулирующие краны

5.9. Мембранные регулирующие клапаны

5.10. Шланговые регулирующие клапаны

Глава 6. Смесительные клапаны

6.1. Устройство и назначение

6.2. Смесительные клапаны с МИМом и ЭИМом

Глава 7. Распределительные клапаны с электромагнитным приводом

7.1. Назначение, основные типы, область применения

7.2. Распределительные клапаны непосредственного действия

7.3. Распределительные клапаны, работающие с использованием энергии рабочей среды

Раздел 2. Автоматически действующая арматура

Глава 8. Регуляторы давления прямого действия

8.1. Назначение и классификация

8.2. Двухседельные регуляторы давления

8.3. Односедельные регуляторы давления

Глава 9. Регуляторы уровня

9.1. Устройство и назначение

9.2. Регуляторы уровня воды в энергетических установках

Глава 10. Предохранительные клапаны прямого действия

10.1. Принцип действия, классификация

10.2. Требования, предъявляемые к предохранительным клапанам

10.3. Выбор типа предохранительных клапанов в зависимости от параметров защищаемой системы

10.4. Серийные конструкции малоподъемных предохранительныхклапанов

10.5. Серийные конструкции полноподъемных предохранительных клапанов

Глава 11. Предохранительные клапаны непрямого действия

11.1. Принцип действия, классификация

11.2. Серийные импульсно-предохранительные устройства

11.3. Импульсные предохранительные устройства с пилотным управлением

11.4. Серийно выпускаемые предохранительные клапаны непрямого действия с управлением электроэнергией

Глава 12. Обратные и отключающие клапаны

12.1. Назначение и классификация

12.2. Обратные подъемные клапаны

12.3. Обратные поворотные клапаны

12.4. Отключающие клапаны

Глава 13. Конденсатоотводчики

13.1. Устройство и назначение

13.2. Поплавковые конденсатоотводчики

13.3. Термостатные (термостатические) конденсатоотводчики

13.4. Сопловые конденсатоотводчики

13.1. Термодинамические конденсатоотводчики

Глава 14. Гидравлические характеристики арматуры

14.1. Гидравлические характеристики запорной арматуры

14.2. Гидравлические характеристики регулирующей арматуры

14.3. Кавитационные характеристики арматуры

14.4. Гидродинамические усилия в арматуре

14.5. Гидравлические характеристики обратных клапанов

14.6. Гидравлические характеристики отключающих клапанов

14.7. Расчет пропускной способности предохранительных клапанов

Раздел 3. Приводы арматуры

Глава 15. Электромоторные приводы

15.1. Классификация, область применения

15.2. Структура привода

15.3. Управление электромоторными приводами арматуры

15.4. Типовая схема управления электромоторными приводами с электромеханической муфтой двустороннего действия и механической блокировкой контактов выключателей муфты

15.6. Редукторы электромоторных приводов

15.7. Ограничительные силовые устройства

15.8. Ручные дублеры управления приводом

15.9. Путевые и моментные выключатели

15.10. Серийно выпускаемые электромоторные приводы

15.11. Неполноповоротные электроприводы с кулисно-винтовым редуктором

15.12. Выбор электропривода для управления арматурой

Глава 16. Электромагнитные приводы арматуры

16.1. Назначение, классификация и область применения

16.2. Блочные электромагнитные приводы

16.3. Встроенные герметичные электромагнитные приводы

Глава 17. Поршневые пневмо- и гидроприводы

17.1. Устройство и назначение

17.2. Поршневые прямоходные приводы двустороннего действия с поступательным движением выходного штока

17.3. Поршневые приводы двустороннего действия с фиксацией крайних положений поршня

17.4. Поршневые приводы двустороннего действия с вращательным движением выходного вала

17.5. Поршневые приводы одностороннего действия

17.6. Встроенные поршневые приводы

17.7. Сильфонные приводы

17.8. Лопастные приводы вращательного движения

Глава 18. Мембранные пневмо- и гидроприводы

18.1. Принципиальные схемы действия мембранных приводов

18.2. Мембранно-пружинные исполнительные механизмы

Автоматизация электропривода задвижки

Ни одна трубопроводная система немыслима без использования такого регулирующего органа, как задвижка. Этот тип запорной арматуры предназначен для перекрытия потока жидкости, пара или газа по трубе.

Все задвижки бывают 3 типов: конические, клинкетные и кольцевые. Наибольшее практическое применение получили клинкетные задвижки, которые перекрывают поток жидкости в трубе с помощью плоского затвора, входящего в этот поток перпендикулярно течению жидкости.

Общие сведения об автоматизации электропривода задвижки

У любой задвижки существует две функции: открытие и закрытие трубопровода. Команды на это выполняются в ходе изменения каких-либо контролируемых параметров: давления, температуры, расхода жидкости. Если задвижка включена в систему управления комплексом, то команда на открытие или закрытие может подаваться в зависимости от состояния насосов и вентиляторов.

Для осуществления дистанционного управления задвижкой используют различные типы приводов: гидравлический, пневматический, электрический. В целях автоматического управления используют электропривод, так как это наиболее удобно и рационально. Асинхронный двигатель чаще всего является электроприводом для задвижки. Его выходной вал соединен с червячным редуктором, выходная шестерня которого входит в зацепление с винтом на выходе задвижки.

Читайте также  Как правильно запаять радиатор?

В процессе работы электродвигателя перекрывающий ток жидкости затвор вместе с винтом опускается либо поднимается, осуществляя закрытие или открытие задвижки. Шестерня на выходе редуктора через промежуточные шестерни передает вращение нескольким дискам с особыми кулачками. В момент открытия задвижки эти кулачки поворачиваются в правую сторону и переключают электрические контакты выключателя КВО. В момент же закрытия задвижки напротив кулачки поворачиваются в левую сторону и замыкают контакты выключателя КВЗ. Все диски с кулачками установлены таким образом, что при полном открытии задвижки срабатывает выключатель КВО, а при полном закрытии – выключатель КВЗ.

Принципиальная электрическая схема управления электрическим приводом задвижки предполагает 3 режима управления: автоматический, дистанционный и наладочный.

Дистанционный режим применяют при управлении электрическим приводом на расстоянии, например, с диспетчерского пульта. Для перевода автоматики в данный режим переключатель управления 1ПУ устанавливается в состояние “Дистанционный”, тумблер 1ВБ в состояние “выключен”, тумблер 2ВБ в состояние “включен”. Питание на диспетчерский пульт управления подается через выключатель В.

Схема функционирования электропривода в дистанционном режиме

Для осуществления команды “открыть задвижку”, необходимо нажать кнопку 1КУ. В этом случае произойдет включение реле 1РП, которое замыкает свой открытый контакт в цепи электропитания катушки пускателя ПО. Пускатель включается и инициирует начало работы электродвигателя, который и открывает задвижку через описанный выше механизм.

При достижении задвижкой крайнего положения, тотчас происходит нажатие концевого выключателя КВО. При этом его замкнутый контакт КВО1 размыкается и производит выключение пускателя ПО. Это инициирует выключение электродвигателя задвижки. Одновременно с этим разомкнутый контакт КВО2 замыкается и производит включение лампочки ЛО, которая сигнализирует о том, что задвижка в данный момент открыта.

Аналогично изложенному сценарию происходит обратная команда “закрыть задвижку” при помощи уже кнопки 2КУ. При этом, после полного закрытия задвижки загорается лампочка ЛЗ.

Для обеспечения работы цепи сигнализации использован полярный принцип образования сигналов. Он заключается в том, что полупроводниковые диоды чувствительны к направлению течения электрического тока. Это позволяет сделать всю аппаратуру чувствительной к этому параметру. Для обеспечения того или иного направления тока на пульте управления и на объекте устанавливают по два полупроводниковых диода. Они производят однополупериодное выпрямление и полное избирание. Это обеспечивает передачу по одному проводу 2-х сигналов. В случае полностью открытой задвижки, протечка тока осуществляется через диоды 1Д и 2Д при горящей лампочке ЛО. Когда задвижка полностью закрыта, ток течет через диоды 3Д и 4Д с горящей лампочкой ЛЗ.

Схема автоматического режима

Отличие автоматического режима управления электроприводом задвижки заключается в отсутствии какого-либо участия оператора. Автоматизация электропривода задвижки достигается установкой переключателя 1ПУ в положение “Автомат”. При этом выключатель ВК должен находиться в положении “включен”, тумблер 1ВБ в позиции “выключен”, а тумблер 2ВБ в состоянии “включен”.

Датчики, осуществляющие контроль величины таких параметров, как расход жидкости или газа, уровень температуры или давления, подают сигнал при достижении заданного уровня на схему контроля, где происходит замыкание контактов 1РК или 2РК. Это заставляет включаться реле 1РП или 2РП. В свою очередь магнитные пускатели ПО или ПЗ выполняют команды открыть или закрыть задвижку соответственно. Контроль исполнения команд осуществляется по наличию загорания одной из лампочек ЛО и ЛЗ.

Особенности наладочного режима

Наладочный режим необходим для апробации работы задвижки с электроприводом после ремонта или первоначального монтажа. Для установки системы в данный режим необходимо переключить тумблер 1ВБ в позицию “включено”. Электропитание в схему управления направляется включением выключателя АВ. Для выполнения команды “открыть задвижку”, нужно нажать кнопку 4КУ. Это действие обеспечивает поступление питания к магнитному пускателю открытия задвижки ПО.

Когда происходит включение ПО, то в схеме случаются следующие изменения:

  1. Контакт ПО1 в самоблокировочной цепи замыкается и происходит запоминание команды.
  2. Контакт ПО2 в цепи взаимной блокировки размыкается, чтобы исключить подачу ложной команды.
  3. Замыкается цепь электродвигателя через 3 силовых контакта ПО3 и происходит его включение, задвижка перемещается вверх.

В момент полного открытия задвижки кулачок диска производит нажатие на выключатель КВО. Его замкнутый контакт размыкается, включая пускатель ПО. При этом его контакты возвращаются в свое начальное состояние и электродвигатель отключается, задвижка останавливается.

Для выполнения обратной команды “закрыть задвижку”, нужно нажать кнопку 5КУ, которая подает питание на магнитный пускатель закрытия задвижки ПЗ. Аналогично изложенной выше команде осуществляется схема выключения питания электродвигателя. При этом изменяется направление вращения ротора (режим реверса). Тем самым происходит полное закрытие задвижки. Выключение электродвигателя происходит после размыкания контакта выключателя КВЗ.

Виды защиты схемы управления

Как и любой сложный электромеханический прибор, автоматическая задвижка имеет несколько видов защиты схемы управления от различного рода перегрузок.

В щитке управления имеется кнопка ЗКУ, которая служит для мгновенного аварийного выключения электродвигателя. При этом существуют и автоматические элементы защиты:

  1. Защита от минимального напряжения, которую еще называют нулевой защитой. Ее срабатывание происходит в момент полного исчезновения напряжения внутри сети или его критическом понижении. Цель – исключить возможность самостоятельного запуска электродвигателя при внезапном восстановлении напряжения. Эта защита осуществляется при помощи магнитных пускателей и электромагнитных реле напряжения.
  2. Электрическая самоблокировка. Данный вид защиты достигается путем включения размыкающего контакта на пускателе ПО в цепи электропитания пускателя ПЗ и обратно. То есть, пока пускатель ПО находится во включенном положении, цепь питания пускателя ПЗ однозначно будет разомкнутой, а принудительно запустить пускатель ПЗ вместе с магнитным пускателем ПО ни при каких обстоятельствах нельзя.
  3. Защита электрического двигателя от перегрузки при аварийном заклинивании задвижки осуществляется путем размыкания контактов выключателя муфты конечного момента ВМ, который введен в общую цепь электропитания обеих индукционных катушек пускателей.
  4. Максимальная защита гарантирует полную безопасность электродвигателя при возникновении кратковременной перегрузки и короткого замыкания. Осуществляется она в результате использования плавких предохранителей либо электромагнитных автоматических выключателей.

Защита электропривода при помощи устройства ПКП1

Для осуществления защиты электропривода задвижек на насосных станциях часто устанавливается специальный прибор ПКП1:

  • ПКП1Т – контролирует текущие положения задвижки по току, который потребляется электроприводом, и времени ее движения.
  • ПКП1И – контролирует текущие положения задвижки с помощью измерения периодов импульсов, поступающих с датчика. Он расположен на валу задвижки. При этом учитывается и число оборотов вала.

Прибор ПКП1 необходим для управления затворами и задвижками в больших насосных станциях и городской системе «Водоканал», а также для обеспечения защиты их механизмов и электроприводов в случае внезапного заклинивания без применения концевых выключателей.

Главные защитные функции прибора:

  • Автоматическое отключение электропривода при достижении крайнего положения задвижкой без применения концевых выключателей.
  • Осуществление индикации и контроля текущего положения задвижек в %.
  • Аварийная остановка управления и подача сигнала «Авария» в момент проскальзывания механизмов электропривода либо заклинивания задвижки.
  • ПКП1 снабжен двумя выходными реле, управляющими задвижкой, двумя реле для имитации срабатывания концевых выключателей и реле для подачи аварийного сигнала.

Кроме того, по желанию потребителя в ПКП1 может быть установлен модуль интерфейса взаимодействия с ЭВМ RS-485 либо модуль, который создает унифицированный токовый сигнал (4-20 мА), который пропорционален степени открытия створки задвижки.

Для настройки этого прибора непосредственно на объекте, с помощью чертежа задают временные параметры движения задвижки и варианты определения ее концевых положений.

Если нам известен рабочий ток электродвигателя, то необходимо просто задать параметры защитного выключения. Эти параметры будут на долго сохранены в энергонезависимой памяти прибора и останутся неизменными даже при отключении питания. Программирование прибора осуществляется кнопками, которые располагаются на передней панели. Чтобы предотвратить несанкционированный доступ к изменениям установленных параметров, имеется специальная защита.

Автоматизация электропривода задвижки может использоваться не только на крупных промышленных предприятиях и в городских сетях водоснабжения, но и в больших по площади домохозяйствах. Эта система обеспечит качественный контроль различных параметров в системе отопления или водоснабжения. Если на вашем участке есть несколько строений, объединенных единой водопроводной сетью, то автоматизация вам не повредит.

Электроприводы для запорной арматуры, классификация и принцип работы

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.

Читайте также  Как правильно припаять конденсатор?

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.

Редуктор в конструкции используется для изменения частоты вращения, передаваемого затвору, с одновременным изменением крутящего момента и преобразованием направления вращения. Скорость вращения вала двигателя значительно превышает значения, необходимые для перемещения клапана. При этом давление в трубопроводе иногда требует значительных усилий для закрытия затвора или удержания его в требуемом положении.

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.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: