Схема задвижки с электроприводом

3. Промышленные электрические исполнительные механизмы

3.1. Исполнительные механизмы позиционного регулирования

К таким механизмам относятся механизмы типа ДР-М, ДР-1М, ИМ-2/2,5 и ИМТ-4/2,5.

Исполнительный механизм двухпозиционного регулирования типа ДР представляет собой нереверсивный асинхронный двигатель с редуктором и блокирующим устройством, заключённый в корпус. Исполнительный механизм типа ДР-1М имеет выходное устройство для управления поворотными регулирующими органами; ДР-М может воздействовать как на поворотный орган, так и на поступательный, или одновременно на оба.

Работа исполнительных механизмов осуществляется следующим образом. Электродвигатель 1 (рис.19) через систему зубчатых колёс редуктора приводит во вращение вал исполнительного механизма. Вал редуктора кинематически связан с ползуном 2 блокирующего устройства. Пусть скользящий контакт расположен на левом старт — контакте 3. При этом исполнительный механизм работает только при включении управляющего контактаК1. После начала работы двигателя скользящий контакт переходит на блокирующую шину 4. Двигатель работает, минуя блок управления контактов до тех пор, пока скользящий контакт не перейдёт на правый 5 старт–контакт. В этом случае цепь двигателя разрывается и регулирующий орган остановится в крайнем положении. При замыкании контактаК2вновь замкнётся цепь питания электродвигателя, и он начинает вращаться в том же направлении, перемещая через редуктор регулирующий орган в противоположную сторону до тех пор, пока скользящий контакт не сойдёт с блокирующей шины на старт-контакт 3. При этом цепь питания электродвигателя разомкнётся, он остановится, а регулирующий орган установится в новое крайнее положение. КонтактыК1иК2включаются блоком управленияРБУили оператором кнопочными станциями.

Электрические исполнительные механизмы типов ИМ-2/2,5 и ИМТ-4/2,5 предназначены для быстрого перемещения регулирующих органов в системах позиционного автоматического регулирования и дистанционного управления. Они представляют собой трёхфазные асинхронные реверсивные двигатели с редукторами и конечными выключателями кулачкового типа. Исполнительный механизм типа ИМТ-4/2,5 снабжён также и электромагнитным тормозом, который прекращает движение ротора исполнительного двигателя после отключения его от сети. Схема включения исполнительного механизма показана на рис.20. В схемах автоматического регулирования исполнительные механизмы типов ММ-2/2.5 и ИМТ-4/2,5 работают следующим образом.

Таблица 3.1.

Основные характеристики

ДР–М

ДР–1М

Угол поворота выходного вала, град.

Величина хода штока, мм

Мощность электродвигателя, Вт

Частота вращения, об/мин.

Время полуоборота выходного вала или полного перемещения штока, сек.

10, 30

60, 90,120

При отклонении регулируемого параметра от заданного значения в ту или другую сторону включается один из командных контактов регулятораКР, замыкая при этом цепь соответствующей катушки магнитного пускателяКМ. Электродвигатель начинает вращаться в таком направлении, при котором перемещение регулирующего органа кинематически связанного с исполнительным механизмом восстанавливает оптимальное значение регулируемого параметра. При этом командный контакт регулятора разомкнётся, магнитный пускатель отключится и исполнительный двигатель остановится. В случае значительного отклонения регулируемого параметра или большой инерционности процесса командный контакт регулятора не разомкнётся, электродвигатель будет работать до тех пор, пока регулирующий орган не придёт в крайнее положение. В этот момент кулачок, связанный с валом ротора исполнительного двигателя, разомкнёт контакт конечного выключателяSQ, включённого в цепь соответствующего магнитного пускателя и двигатель остановится.

Технические данные электрических исполнительных механизмов типов ИМ-2/2,5 и ИМТ-4/2,5

Таблица 3.2.

Основные характеристики

ИМ-2/2,5

ИМТ-4/2,5

Номинальный момент на выходном валу, Н-м

20,4

40,8

Пусковой момент, Н-м

30,6

Рабочий угол поворота выходного вала, град.

Любой в пределах 360°

Время одного оборота, сек

2,5

2,5

Потребляемая мощность, Вт

Напряжение питания, В

3.2. Исполнительные механизмы пропорционального регулирования

Исполнительные механизмы пропорционального регулирования типов ПР-М и ПР-1М предназначена для перемещения различных регулирующих органов в системах автоматического регулирования, содержащих статический, астатический или изодромный электрический регулятор. Кроме этого, эти механизмы могут быть использованы в схемах позиционного регулирования и ручного дистанционного управления.

Исполнительные механизмы типа ПР состоят из реверсивного двигателя, редуктора и реостата обратной связи. Исполнительный механизм ПР-1М имеет на выходном валу диск и предназначен для воздействия на поворотный регулирующий орган. Исполнительный механизм ПР-М снабжён диском и штоком, поэтому он может быть применён для воздействия как поворотный регулирующий орган, так и на поступательный, или одновременно на оба.

Схема исполнительного механизма ПР-1М представлена на рис.21.

При замыкании контакта регулирующего устройстваКР1напряжение на одну из обмотокОУ1двухфазного исполнительного двигателя подается непосредственно из сети, а на другуюОУ2через конденсаторС. Двигатель вращается в одном направлении воздействуя через редуктор на регулирующий орган. При замыкании контакта регулирующего устройстваКР2двигатель реверсируется. Контакты конечных выключателейSQ1иSQ2включаются последовательно с соответствующими контактамиКР1иКР2, обеспечивая разрыв цепи питания двигателя при подходе регулирующего органа к крайним положениям. КонтактыКР1иКР2включаются с помощью блока управления,SB1 иSB2- оператором. В схему включен реостат обратной связиRО.С. по положению валаИМ.

Технические данные электрических исполнительных

механизмов типа ПР-М и ПР-1М

Таблица 3.3.

Основные характеристики

ПР-М

ПР-1М

Угол поворота выходного вала, град.

Величина хода штока, мм

Мощность электродвигателя, Вт

Сопротивление ro.c., Ом

Частота вращения, об/мин.

Время полуоборота выходного вала или полного перемещения штока, сек.

10; 30; 60; 90

Исполнительный механизм пропорционального действия типа ИМ-2/120 состоит из исполнительного двухфазного асинхронного двигателя, шестеренчатого редуктора, узла конечных выключателей и реостата обратной связи по положению вала исполнительного механизма. На рис.22 показана схема включения ИМ-2/120. Одна из обмоток двухфазного асинхронного двигателя (ОУ1илиОУ2) включается контактамиКР1илиКР2релейного блока управления непосредственно в сеть переменного тока, а вторая — через конденсатор С. ДвигательМчерез редуктор воздействует на регулирующий орган. Конечные выключателиSQ1иSQ2ограничивают перемещение регулирующего органа в пределах120°. Для уменьшения инерционного выбега после отключения двигателя параллельно контактам включены резисторыR1иR2.

При отклонении регулируемого параметра в ту или другую сторону от заданного значения подвижный контакт реостатного датчика измерительного устройства регулятора сместится от занимаемого им положения в одну или другую сторону на величину, пропорциональную величине отклонения регулируемого параметра. Это вызовет рассогласование измерительной схемы регулятора и на её выходе появится напряжение, знак которого определяется направлением изменения регулируемого параметра. В зависимости от знака напряжения, замкнется тот или иной командный контакт релейного блока регуляторами двигатель исполнительного механизма начинает вращаться перемещая регулирующий орган в сторону увеличения (уменьшения) значения регулируемой величины. Одновременно с этим контакт реостата обратной связи, включенного в измерительную схему регулятора, начнёт перемещаться уменьшая сигнал рассогласования. Когда этот сигнал будет близок к нулю, двигатель исполнительного механизма остановится.

Исполнительные механизмы пропорционального действия типа ИМТ находят применение в устройствах пропорционального автоматического управления, где для перемещения регулирующих органов требуются значительные перестановочные усилия. В этих механизмах используются трёхфазные асинхронные двигатели переменного тока. Исполнительные механизмы снабжены электромагнитным тормозом. Рабочий угол поворота выходного вала исполнительного двигателя может быть установлен любым в пределах 15345°.

Технические характеристики исполнительных механизмов типа ИМ-2/120

Таблица 3.4.

Основные характеристики

Номинальный момент на выходном валу, Н·м

Время одного оборота, сек.

Максимальный угол поворота, град.

Потребляемая мощность, Вт

Сопротивление RО.C., Ом

61,2

Технические данные исполнительных механизмов типа ИМТ

Таблица 3.5

Тип

Р потребляемая, Вт

Мн, Н·м

Время одного

оборота, сек

Рабочий угол,

град.

RО.С., Ом

ИМТ-60/120

ИМТ-250/120М

ИМТ-400/120

ИМТ-250/60

ИМТ-1000/120

ИМТ-400/60

250 400

15345

Механизм дистанционного управления типа КДУ применяются как исполнительный механизм в системах автоматического регулирования и дистанционного управления.

У исполнительных механизмов типа КДУ используют трёхфазный асинхронный двигатель с редуктором, реверсивный магнитный пускатель с ключом управления и дистанционным указателем положения ДУП.

Принципиальная схема КДУ приведена на рис.23. Ключом управления КУвключают цепи трёхфазного реверсивного магнитного пускателяКМ, обеспечивая требуемое направление вращения исполнительного двигателя.

Движок резистивного датчика указателя положения связан с рабочим валом. Резистор указателя ДУП с сопротивлениемRО.С.образует мостовую измерительную схему, в диагональ которой включёнmA, градуированный в процентах от максимального угла поворота рабочего вала. Для ограничения угла поворота в КДУ используют конечные выключателиSQ1SQ4. ВыключателиSQ1иSQ3служат для принуждающей сигнализации. При приближении к крайнему положениюSQ1размыкается и загорается сигнальная лампаHL1. Если ключ управления не включён, то исполнительный механизм продолжает работу до отключенияSQ2. Теперь движение исполнительного механизма возможно при противоположном положении ключаКУс использованием в цепи управления выключателейSQ2иSQ4.

В исполнительных механизмах дистанционного управления типа КДУ используются несколько модификаций узлов исполнительного двигателя с редуктором: РБ, РМ, РБМ.

Назначение исполнительных однооборотных механизмов типа МЭО – управление регулирующими органами в бесконтактных и контактных системах автоматического регулирования и дистанционного управления. В механизмах серии МЭО выходной электрический сигнал преобразуется с помощью асинхронного исполнительного двигателя с малоинерционными ротором и редуктором во вращательное движение постоянной скорости.

Технические данные приводов, используемых в механизмах дистанционного управления типа КДУ

Таблица 3.6.

Наименование параметра

Тип двигателя

РМ

РБ

РБМ

Тип исполнительного двигателя

АОЛ-21-4

АОЛ-22-4

АОЛ-21-4

Номинальное напряжение и частота

220/300 В, 50 Гц

Номинальная мощность, Вт

Номинальная частота вращения ротора, об/мин.

Передаточное число редуктора

Частота вращения выходного вала, об/мин,

0,5

0,5

1,0

Максимальный крутящий момент, Н·м

Управление ИМ серии МЭО осуществляется на бесконтактных элементах с помощью магнитных усилителей и контактное – при помощи реверсивных магнитных пускателей. Для привода исполнительных механизмов используют малоинерционные двухфазные асинхронные двигатели типа ДАУ или асинхронные трёхфазные типа 4А.

Для осуществления обратной связи и дистанционного указания выходного вала служат следующие узлы:

1. Блок БСПИ-10, состоящий из двух индуктивных датчиков, четырёх микропереключателей, кулачков, рычагов и элементов настройки. Блок БСПИ применяется с бесконтактными регулирующими приборами.

2. Блок БСПР-10, состоящий из двух реостатных датчиков (по 120 Ом) и четырёх микропереключателей.

3. Блок БСПТ-10, состоящий из токового датчика и четырёх микропереключателей.

Принципиальная схема механизма показана на рис.24.

В связи с большим количеством модификаций исполнительных механизмов типа МЭО их технические характеристики в данном пособии не приводятся.

3.3. Исполните механизмы переменной скорости

Электрические исполнительные механизмы переменной скорости используют в системах автоматики непрерывного действия. Сигнал управления через управляющее устройство непрерывного действия плавно изменяет скорость перестановки исполнительного органа механизма. Сейчас широко применяют исполнительные механизмы с бесконтактным управлением (БИМ, МЭК и др.), так как они наиболее полно отвечают современным требованиям. В таких исполнительных механизмах используют двух– и трёхфазные асинхронные двигатели, частота вращения которых изменяется регулированием подведенного напряжения переменного тока; в качестве бесконтактных управляющих устройств – магнитные усилители.

В системах автоматического регулирования исполнительные механизмы типа БИМ применяются с бесконтактными регуляторами типа БР-11 и БР-21, а также измерительными устройствами, имеющими реостатные датчики с R=120300 Ом.

Рассмотрим схему бесконтактного управления исполнительными механизмами переменной скорости с двухфазным асинхронным двигателем (рис.25).

В управляющую часть схемы входят фазочувствительный управляемый выпрямитель ФЧУВ, магнитные усилителиМУ1иМУ2и цепь обратной связи по частоте вращения вала исполнительного двигателя, использующая косвенный метод измерения вращения путём введения положительной обратной связи по току от трансформатора токаТАи отрицательной обратной связи по напряжению от трансформатора напряженияTV. Рабочие обмотки усилителей включают последовательно с обмотками двухфазного асинхронного двигателя. Вращение двигателя через редуктор передаётся к регулирующему органу. В зависимости от значения и фазы управляющего сигнала переменного токаUВХизменяются токи в выходных цепяхФЧУВ, а следовательно, сопротивление рабочих обмотокМУ. Если при одной фазе управляющего сигнала открываетсяМУ1и запираетсяМУ2, то при изменении фазы сигнала на180°запираетсяМУ1и открываетсяМУ2. При этом асинхронный двигатель реверсируется. ЕслиUBX = 0, тоМУ1иМУ2не подмагничены и двигатель неподвижен.

Для расширения диапазона пропорциональной зависимости между частотой вращения двигателя и управляющим сигналом используют отрицательную обратную связь. Коэффициент пропорциональности определяется значением обратной связи в зависимости от положения движка делителя напряжения сопротивления Ro.cю. Конечные выключатели SQ1 и SQ2 , включённые в цепях управления магнитных усилителей, обеспечивают остановку двигателя при подходе регулирующего органа к крайним положениям.

Основные характеристики исполнительных механизмов типа БИМ

Таблица 3.7.

Тип исполнительного механизма

Рн, Вт

nС, об/мин

Мн, Н·м

ТС, сек

Бим с двухфазным асинхронным двигателем

Бим с трехфазным асинхронным двигателем

Исполнительные механизмы типов МЭК-К и МЭК-Б, предназначены для использования в автоматических системах с контактным и бесконтактным управлением, Принципиальная электрическая схема механизма МЭК-К представлена на рис.26. В механизме используются малоинерционный двухфазный асинхронный двигатель с полым ротором типа АДП. Наличие двух обмоток позволяет изменением напряжения на обмотке управления плавно изменять скорость вращения выходного вала исполнительного механизма. АвтотрансформаторыTV1иTV2применяются для понижения сетевого напряжения до напряжения110 ± 10 Вна обмотке возбуждения и115 ± 10 Вна обмотке управления.

Конечные выключатели SQ1 и SQ2 предназначены для остановки двигателя в крайних положениях. R1 предназначен для указания положения вала исполнительного механизма; R2 — для обратной связи с регулятором. С целью уменьшения выбега выходного вала в механизме применён электромагнитный тормоз, питаемый от выпрямителя. Управление двигателем осуществляется магнитным пускателем типа ПКР.

В исполнительных механизмах типа МЭК-Б используется двухфазный асинхронный двигатель, который получает питание от двухтактных магнитных усилителей с внутренней положительной обратной связью. В схему исполнительного механизма (рис.27) входят: двухтактный дифференциальный магнитный усилитель с выходом на переменном токе; дистанционное УД или автоматическое УА управление через командо–аппарат SA ; конечные выключатели SQ1 и SQ2 — для ограничения угла поворота выходного вала двигателя; индуктивный датчик указателя ДУП; индуктивный датчик обратной связи с регулятором; электромагнитный тормоз УА.

Технические данные исполнительных механизмов типа МЭК-К и МЭК-Б

Таблица 3.8.

Тип

Мн, Н·м

Мп, Н·м

ТС, сек

Uп, В

Рн. Вт

RО.С., Ом

МЭК-ЮК-120

МЭК-ЮБ-120

МЭК-25К-120

МЭК-25Б-120

МЭК-2К-360

МЭК-2Б-360

МЭК-ЮК-360

МЭК-ЮБ-360

Многооборотные электрические исполнительные механизмы постоянной скорости типа МЭМ предназначены для привода запорной и регулирующей аппаратуры в системах автоматического регулирования и дистанционного управления. Механизм состоит из исполнительного двигателя; муфты предельного момента, отключающей электродвигатель при перегрузках; конечных выключателей, ограничивающих перемещение механизма в крайних положениях; потенциометров для дистанционного указания и обратной связи с регулятором.

Схема дистанционного управления исполнительным механизмом запорного устройства показана на рис.28.

В момент подачи командного импульса от кнопок дистанционного управления SB2 и SB3 подаётся питание на соответствующую катушку реверсивного магнитного пускателя. Пускатель остаётся включённым через собственный блокировочный контакт (КМ1.КМ2) и контакт конечного выключателя SQ1 и SQ2. При достижении запорным органом положения полного открытия или закрытия, соответствующий конечный выключатель разрывает цепь питания катушки магнитного пускателя, Для предотвращения одновременного включения катушек предусмотрена электрическая блокировка. При случайном заклинивании запорного органа в промежуточном положении отключение электродвигателя осуществляется контактом SQ3 муфты предельного момента.

Технические данные исполнительных механизмов типа МЭМ

Таблица 3.9.

Применение арматуры

Стальная задвижка с электроприводом (диаметр ДУ50) используется в системах водоснабжения. Электропневматическую задвижку ВВ 32 монтируют в насосы, смесители и канализационные системы. Шкаф управления осуществляет контроль входящего электричества и работу затворного устройства.

Электроприводное запорное устройство ДУ100 широко используется в системах переработки сточных вод и магистралях, транспортирующих питьевую воду.

Реечные стальные задвижки с электроприводом устанавливают в том случае, когда необходима полная автоматизация погружных насосов. В этом случае задвижка с пневмоприводом обеспечивает точную регулировку скорости потока рабочей среды и ее давление.

Клиновая задвижка с электроприводом

Шкаф управления создает предельно точные сигналы для корректной работы арматуры. Помимо этого, реечные устройства с электроприводом, используемые постоянно, осуществляют регулирование количества потребляемой воды. На затворный механизм может устанавливаться дистанционная колонка, которая будет выполнять управление потоком рабочей среды.

Реечные задвижки имеют стальной прямоугольный корпус с перемещающимся по направляющим шибером. Внизу шибера прикреплена зубчатая рейка, сопряженная с шестерней. Приводной вал соединен с редуктором.

Разновидности электроприводных задвижек

Электроприводная стальная клиновая задвижка 30с941нж в системах орошения или пожаротушения с высокой степенью точности контролирует уровень подачи среды в соответствии с заданным первоначально режимом.

Может использоваться в системах транспортировки жидкости и газа – пар, газ, нефть и нефтепродукты. Клиновая задвижка может эксплуатироваться в трубопроводах с температурой рабочей среды до +4250С.

Стальная задвижка с условным ДУ80 позволяет распределять нагрузку в автоматическом режиме во время использования скважины. После установки в систему перекачки или добычи воды задвижки ДУ50, в накопительную емкость можно стабильно подавать фиксированный объем воды.

Колонка ДУ значительно упрощает управление арматурой. Устройство стальной арматуры подразумевает минимальное количество энергопотерь.

Колонка – это специальное устройство, которое предназначено для дистанционного управления операциями закрывания или открывания задвижки, установленной на глубине. В зависимости от того, каким типом привода оснащена колонка, бывают два типа устройства:

  1. Колонка с ручным управлением.
  2. Колонка с электроприводом.

Клиновая задвижка 30с941нж помимо отличных технических характеристик, еще и стоит недорого – средняя цена на такую арматуру колеблется в диапазоне 4-5$.

Колонка управления задвижкой

Стальная задвижка 30ч906бр – это автоматизированный запорно-регулирующий узел, который осуществляет открытие или закрытие арматуры посредством электропривода. Стандартные задвижки ДУ200 подают два вида команд – «закрыть/открыть».

Широкое распространение этой модели электроприводных задвижек обеспечила простота управления механизмом. Стоит электроприводная стальная арматура 30ч906бр с условным ДУ50, ДУ80 – ДУ200 несколько дороже, чем клиновая задвижка 30с941нж – 25-35$.

Клиновая задвижка 30с964нж предназначена для установки в системы транспортировки воды, газа, нефти, масла с температурой рабочей среды до +3000С. Управляется клиновая арматура при помощи электропривода. Также есть возможность ручного управления.

Стальная клиновая задвижка 30с964нж монтируется на трубопровод посредством фланцевого способа соединения. Исключение составляет вентиль с условным ДУ 1000/800, которая снабжается патрубками под приварку. Клиновая арматура устанавливается на горизонтальном трубопроводе электроприводом вверх.

Особенности задвижек с электроприводом

Технические характеристики электроприводной арматуры, в зависимости от того, какая электрическая принципиальная схема используется, позволяют иметь три варианта управления:

  1. Дистанционный режим (используется колонка для управления вручную).
  2. Автоматический режим (используется шкаф управления электроприводом).
  3. Режим наладки.

Схема-чертеж электрической колонки управления задвижкой

Схема различий изделий определяется исходя из следующих параметров:

  1. Тип управления – дистанционный или местный вид привода.
  2. Способ крепления на задвижке – штепсельный разъем или сальниковый ввод.
  3. Конструкция, тип и размер привода.

Задвижки ДУ50, ДУ 80, ДУ 100 – полнопроходные, то есть диаметр самой арматуры совпадает с диаметром трубопровода. Это соответствие обеспечивает максимально надежное соединение и герметичность перекрытия потока рабочей среды.

Однако эта особенность создает достаточно узкую сферу применения устройства: его устанавливают только в тех трубопроводах, в которых требуется полное перекрытие рабочего вещества. Если выполнить операцию «открыть», то проход будет открыт полностью.

Нельзя использовать запорные устройства для регулировки напора или скорости течения потока воды, поскольку могут сформироваться гидравлические удары, которые выведут оборудование из строя.

Шкаф управления приводом обеспечивает управление устройством в режиме «автомат» или «ручной», контролирует уровень напряжения в сети, а также формирует пакеты данных о состоянии задвижки.

Узел задвижки и электро колонки, готовый к монтажу

Шкаф управления используется в самых разных системах: водозаборах, пожарных установках или насосных станциях.

Достоинства и недостатки арматуры с электроприводом

Запорные устройства с электрическим приводом имеют ряд положительных качеств:

  • они устойчивы к воздействию коррозийных процессов;
  • арматура обладает малым гидравлическим сопротивлением;
  • стальные задвижки имеют высокий класс прочности и надежности, а также высокую частоту вращения электропривода;
  • схема подключения требует небольшое количество расходного материала: нужны всего два кабеля;
  • для работы может использоваться колонка ДУ50;
  • шкаф управления приводом отвечает за несанкционированные перепады напряжения;
  • простота в эксплуатации и обслуживании.

Из недостатков можно выделить следующие пункты:

  • для подключения необходим шкаф, поскольку электропривод должен подключаться к постоянному источнику питания;
  • некоторые модели имеют слабую сопротивляемость потоку рабочего вещества;
  • если в качестве уплотнителей используются материалы низкого качества, то не исключена разгерметизация устройства.

Особенности выбора и монтажа арматуры с электрическим приводом

При выборе арматуры учитывают ее эксплуатационные характеристики и условия эксплуатации. К ним относится температура рабочей среды и схема уровня давления в трубопроводе. Необходимо также обратить внимание на пропускную способность устройства, а также на то, что потребуется шкаф управления электроприводом.

Задвижка шиберная ножевая с электроприводом типа открыть/закрыть

Так, например, для бытового применения, этот параметр может быть минимальным. Диаметр запорной арматуры (ДУ 50, ДУ 80 и т. д.) должен соответствовать диаметру трубопровода.

При установке нельзя допускать, чтобы трубопровод оказывал на запор изгибающее или растягивающее усилие. Под задвижкой оборудуют платформу, которая избавит входные патрубки устройства от нагрузок.

Процедуру подключения арматуры необходимо осуществлять, строго придерживаясь инструкции к изделию, ориентиром также должна служить схема трубопроводной магистрали.

Также вы можете подробнее прочитать про шиберные ножевые задвижки.

Современный монтаж запорной арматуры, в подавляющем большинстве случаев, ведется с применением электрозадвижки для трубопроводов. Особенно в системах трубопроводов воды, нефти и газа. Связано это с тем, что механические задвижки в современных условиях уже морально устарели. А возможность перекрывать поток через трубопровод дистанционно, гораздо удобней, экономичней и быстрее, чем непосредственное перекрывание вентиля. Это дает возможность строить сложные автоматизированные системы управления потоками жидкости или газа в разных направлениях промышленности или водоснабжения.

Принцип работы электрозадвижки

В конструктивном исполнении существует несколько видов задвижек:

  1. Клиновые. Плоская заглушка перекрывает поток перпендикулярно, как бы вбивается клин.
  2. Поворотные. Заслонка располагается в самой трубе и при ее повороте поток перекрывается.
  3. Параллельные. Делятся на одно- или двух кольцевые. Поток перекрывается после опускания дисков в специальные углубления.
  4. Шланговые. Затвор осуществляется путем сильного сжатия шланга.

В большинстве случаев при работе электропривода используется клиновое исполнение задвижек

Чтобы из механической задвижки сделать задвижку с электроприводом, достаточно к существующей конструкции добавить асинхронный двигатель и червячный редуктор. Вращение вала передается на редуктор, который приводит в движение задвижку.

Рис. 1: Червячный редуктор

Использование электропривода позволяет дистанционно управлять процессом отпирания/запирания заглушек, что получило широкое применение во многих сферах.

Рис. 2: Внешний вид электрозадвижки

В зависимости от параметров системы на конечный выбор конструкции электрозадвижки будет влиять следующие факторы:

  • агрессивность среды потока
  • рабочее давление в системе
  • условия окружающей среды
  • необходимые системы защиты и безопасности.

Электрозадвижка всегда дублируется в механическом исполнении на случаи отсутствия питания. Для переключения на ручной режим на месте расположения трубопровода и задвижки выносят элементы управления переключением на ручной режим работы.

Блок схема устройства электрозадвижки показана на рис. 3.

Рис.3: Блок схема управления задвижкой

Приводы оснащаются концевым выключателем с помощью которого регистрируются положения задвижки и поступают сигналы в систему управления по достижении ей крайних положений. Муфта ограничения крутящего момента позволяет обезопасить трубопровод от повреждений при заклинивании задвижки или попадании в место перекрытия посторонних предметов, предотвращает повреждение всей системы.

Электрическая схема подключения электрозадвижки в общем виде без системы контроля датчиков давления или сложной системы управления электроприводом выглядит следующим образом:

Рис. 4: Электрическая схема подключения электропривода

На данной схеме сигналы с концевых выключателей останавливают работу двигателя, и задвижка находится или в состоянии «открыто» или «закрыто».

Материалы изготовления электрозадвижек

Изготавливаются задвижки из следующих видов металлов:

  • Латунь
  • Бронза
  • Сталь
  • Чугун

Наибольшее распространения получили исполнения из стали из чугуна, как наиболее надежные в работе способные прослужить достаточно долго без нареканий, что и является основным критерием выбора. Исполнения из бронзы и латуни зачастую используются в специфических системах трубопроводов, где значения выбора материала изготовления задвижек имеет большое значение.

В чем преимущество использования электрозадвижек?

Очевидным преимуществом использования электрозадвижек является возможность дистанционного управления системой, особенно это получило распространение на пожарных водопроводах. В это входит не только понятия открывание и запирание потоков, но и регистрация нештатных ситуаций и предотвращение аварийных ситуаций. Стоимость электрозадвижки хоть и выше, чем стандартной механической, но получаемые преимущества быстро окупают все расходы в процессе эксплуатации.

Также обеспечиваются другие преимущества:

  • возможность монтажа трубопроводов в труднодоступных местах, где не будет необходимости постоянно осуществлять управление системой непосредственно на трубопроводе.
  • быстрое реагирования на текущую ситуацию.
  • значительно более быстрое отпирание/запирание больших диаметров труб, в сравнении с ручными задвижками.
  • возможность построения сложных трубопроводных систем, в том числе автоматических без участия оператора.

Классификация задвижек с электроприводом.

С распространением использования запорной арматуры в начале 19 века была разработана и принята таблица фигур запорной арматуры. В ней были установлены ряд правил для более легкого и удобного чтения и обозначение различных исполнений запорной арматуры. Так как задвижка — это только один из видов запорной арматуры имеет смысл указать как будет выглядеть маркировка задвижек с электроприводом, на примере 30с941нж.

Рис. 5: Задвижка 30с941нж

«30» – обозначает непосредственно тип арматуры, а именно задвижки.

«с» – обозначает материал из которого изготовлен корпус запора, в данном случае сталь углеродистая.

«9» – тип используемого привода, в данном случае электромоторный.

«41» – обозначает номер изделия на заводе-изготовителе.

«нж» – материал уплотнителя, нержавеющая сталь.

Остальные типы маркировки указаны на рис. 6.

Рис. 6: Таблица фигур запорной арматуры

Другим важным параметром при выборе задвижки является DN (или ДУ). DN принятый современный стандарт обозначения условного прохода. ДУ (диаметр условный) устаревшее название, постепенно выходящее из оборота. Условный проход обозначает внутренний диаметр трубы, выраженный в миллиметрах. Например, DN50 (или ДУ50) обозначает трубу с внутренним диаметром в 50 мм. Условным размер называют не случайно, т.к. при изготовлении труб выдержать точные размеры внутреннего диаметра не имеет экономического смысла, поэтому он может в небольших пределах варьироваться, однако считать этот размер точным нельзя.

Не менее важным является параметр PN (или РУ) обозначающий предел давления, при котором обеспечена нормальное функционирование устройства. Например, PN15 означает, что данное изделие гарантирует функционирование при давлении в системе в 15 Бар.

Соответственно в зависимости от исполнения задвижки и диаметра трубы на котором она будет использоваться осуществляется подбор типа электропривода к данной задвижке. Разница в использовании электропривода на трубу с ДУ50 и ДУ600 очевидна, поэтому на один и тот же тип задвижки может выбираться разный электропривод.

Из отечественных изготовителей приводов самыми распространенными являются изделия заводов ОАО «ЗЭиМ» и ОАО «Тулаэлектропривод». Наибольшее распространения получили двигатели серии ПЭМ-А11 использующиеся на самые распространенные размеры труб от ДУ50 до ДУ150.

Виды электрозадвижек и систем управления

По системам управления электроприводами различают несколько типов:

  • Многооборотные. Элекрозадвижки способные запирать поток не только в двух положениях открыто/закрыто, а с возможностью контроля потока еще в нескольких промежуточных положениях.
  • Взрывозащитные. Системы с усиленной конструкцией на случай возникновения нештатных ситуаций. Используются в основном в системах с взрывоопасными жидкостями. В основном нефтяной, химической и газовой промышленности.
  • Интегрированные. Задвижки, оборудованные системой датчиков контроля состояния потока. Способные в автоматическом режиме менять положение задвижке в зависимости от текущей ситуации в арматуре.

Правила установки и регулировки

Перед началом установки задвижки в обязательном порядке необходимо убедиться в ее корректной работе. Для этого клин необходимо нанести смазку на силиконовой основе, если она отсутствует, то пролить обычной водой. Потом необходимо провести ее до состояния закрытия и вернуть в открытое состояния до упора. Убедившись, что проверка на работоспособность задвижки прошла успешно на полном цикле в ручном режиме и при работе электропривода. Убедитесь, что в трубопроводе отсутствуют посторонние предметы и приступайте к ее монтажу. Если выяснится, что заслонка не работает после монтажа это приведет не только к экономическим, но и моральным неудобствам.

Также до установки убедитесь, что изделие вам подходит по всем параметрам, если с ДУ будет трудно ошибиться, то вот значение PN обязательно необходимо проверить. Этот параметр должен обязательно соответствовать условиям эксплуатации.

Крепление задвижки к ответному фланцу должно осуществляться болтами определенного диаметра, в зависимости от ДУ оно меняется. Их значения приведены в таблице ниже.

Рис. 7: Таблица рекомендованных диаметров болтов для крепления задвижек в зависимости от значений диаметра трубы и давления в системе

Количество болтов крепления и их расположения фланцевых отверстий должны соответствовать ГОСТ 12821. Далее устанавливаете электропривод и производится окончательная установка и монтаж систем управления.

Срок службы и рекомендации по эксплуатации

Гарантийный срок стандартных задвижек составляет 2 года, срок службы – 10 лет. Средний ресурс не менее 2500 циклов. При верно выбранном значении PN и бережной эксплуатации изделия без чрезвычайных ситуаций прибор может прослужить исправно гораздо дольше. Крайне не рекомендуется обслуживать изделие персоналу не обученном работе, настройке и эксплуатации задвижек. В случае если в системе возможны запредельные значения давления, необходимо установить в ней опоры или компенсаторы.

Нельзя использовать арматуру в качестве опоры для трубопровода, это сильно уменьшает срок эксплуатации прибора. Запрещено менять набивку сальника или осуществлять его до набивку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *