- Пристрій і принцип роботи електроприводів
- Основна класифікація електроприводів
- Електроприводи виробництва фірми AUMA (Німеччина)
Електроприводи отримали широке застосування в сфері автоматизації процесів управління трубопровідними системами і використовуються сьогодні в найрізноманітніших сферах господарської діяльності. Вони забезпечують оперативне дистанційне регулювання обсягів і тиску робочої рідини, що переміщується по трубопроводу, а також контроль стану елементів трубопровідної арматури, швидку відсічення і відновлення перекачування по трубопроводу. Використання електроприводів в даних процесах виключає залежність від людського чинника на місцях, дозволяючи нарощувати керованість і безпеку системи, а також знижувати економічні витрати.
Пристрій і принцип роботи електроприводів
Електропривод являє собою складний електромеханічний вузол. У більшості випадків він складається з електричною силовою частини (соленоїда або електродвигуна), системи перетворення напрямку обертання і крутного моменту (редуктора), електронного блоку, а також набору вимикачів і датчиків. Останні контролюють положення затвора і подають сигнал на включення-виключення двигуна, в залежності від заданих параметрів.
Принцип роботи електроприводу складається в передачі механічного зусилля від електродвигуна до елементів затвора, що перекриває перетин трубопроводу. В якості таких деталей можуть використовуватися найрізноманітніші види запірної арматури - штоки, клинові і шиберні засувки, запірні або регулюючі клапани, поворотні дискові затвори і кульові крани. Поступальна або обертальна енергія приводу перетворюється редуктором і приводить в рух запірний елемент арматури.
Редуктор в конструкції використовується для зміни частоти обертання, переданого затвору, з одночасною зміною крутного моменту і перетворенням напрямку обертання. Швидкість обертання валу двигуна значно перевищує значення, необхідні для переміщення клапана. При цьому тиск в трубопроводі іноді вимагає значних зусиль для закриття затвора або утримання його в необхідному положенні.
Використання механічної передачі в редукторі дозволяє вирішити проблему узгодження швидкості обертання і багаторазового збільшення моменту сили без підвищення потужності самого двигуна.
Електропривод дозволяє встановити будь-який заданий становище клапана завдяки наявності електронного блоку управління. Він також контролює значення споживаного електроживлення, крутного моменту і положення заслінки. Зазначені параметри дозволяють визначити точне стан елементів замикаючого пристрою і самого електроприводу, а також забезпечити своєчасне інформування обслуговуючого персоналу про виникнення нештатної ситуації в роботі вузла. Електронне керування електроприводом дозволяє також підтримувати задані параметри в системі при змінної вхідної навантаженні, прикордонних і нестабільних режимах роботи.
Основна класифікація електроприводів
За принципом передачі керуючого зусилля на клапан розрізняють:
- приводи поступального руху, що забезпечують перекриття перерізу трубопроводу штокової способом;
- обертальні приводи, що призводять клапан в рух за рахунок перетворення енергії обертання валу двигуна за допомогою редуктора.
У свою чергу редуктори за своїм конструктивним виконанням відрізняються великим різноманіттям і дозволяють підбирати значення крутного моменту, загальні габаритні розміри самого приводу і змінювати напрямок обертання валів. Серед них виділяють:
- редуктори з черв'ячною передачею;
- циліндричні і конічні редуктори;
- редуктори з планетарною передачею;
- редуктори складної конструкції.
Редуктори з черв'ячною і планетарної передачами дозволяють змінювати частоту обертання валу і істотно підвищувати значення крутного моменту. При цьому черв'ячна передача має властивість самоторможения, коли навантаження на ведене колесо (тобто безпосередньо пов'язане з затвором) не приводить в рух черв'як, а через нього - вал електродвигуна. На практиці це означає, що клапан буде зафіксований в тому положенні, яке йому було повідомлено двигуном, а утримання його в даному стані не зажадає додаткової енергії, незважаючи на тиск робочого середовища в трубі.
черв'ячна передача
циліндрична передача
Різновиди конструкції обертальних приводів визначаються їх цільовим призначенням. На практиці розрізняють:
- неполноповоротние (однооборотние) приводи, в яких управління клапаном здійснюється за один оборот валу двигуна. Такі приводи використовуються в системах, де досить забезпечити поворот клапана на 90 градусів (поворотні затвори і куля-крани);
- багатооборотні, в яких управління робочим ланкою запірної арматури проводитися більш ніж за один оборот ведучого вала. Такі електроприводи застосовуються для різного роду заслінок і регулюючих клапанів, де потрібна висока точність і плавність перекриття перерізу труби.
Електроприводи виробництва фірми AUMA (Німеччина)
Компанія AUMA (Armaturen- Und Maschinen-Antriebe) понад півстоліття поставляє передові рішення для автоматизації трубопровідної арматури. Вона займає лідируючі позиції на ринку електроприводів і редукторів для трубопроводів, які використовуються в промисловості, енергетиці, комунальному господарстві та сферах, пов'язаних з транспортуванням рідких продуктів. Провідні виробники запірної арматури рекомендують встановлювати разом зі своєю продукцією вироби, вироблені під брендом AUMA.
Зазначена компанія виробляє багато- і неполнооборотние електроприводи в широкому асортименті, який включає в себе вузли управління трубопроводами малого та великого діаметру, з великим і малим обертовим моментом. Електроприводи випускаються в стандартному і вибухобезпечному виконанні, пристосованому для експлуатації в агресивних промислових середовищах або при наявності небезпечних газів. Самі електроприводи мають модульну конструкцію, тому можуть комплектуватися спеціалізованими редукторами, вибухобезпечними системами управління з різним функціоналом.
Однооборотние електроприводи стандартного призначення типів SG 03.3 - SG 05.3 і SG 05.1 - SG 12.1 дозволяють управляти поворотними елементами затворів на трубопроводах різного перетину. Стандартний кут повороту затвора складає 90 градусів, однак модульна конструкція дозволяє встановлювати спеціальні редуктори, що забезпечують поворот до 360 градусів. Для труб діаметром менше 150 мм, в яких не потрібні великі значення крутного моменту, застосовуються приводи SG 03.3 - SG 05.3 з діапазоном моменту 32-63 Нм.
Електроприводи серії SG 05.1 - SG 12.1 розраховані на діаметри трубопроводів понад 150 мм, що має на увазі під собою великі навантаження на клапан в результаті тиску перекачується. Тому дані типи приводів мають діапазон крутного моменту в межах від 90 до 1200 Нм з періодом спрацьовування від 4 до 63 секунд. Всі перераховані приводи можуть комплектуватися різними системами управління - від простих до комплексних електронних блоків з фіксацією даних про прокачаних обсягах середовища і режимах роботи приводу. У сукупності з високими технічними характеристиками самих приводів, такі системи управління дозволяють значно розширити сферу їх застосування.
В умовах впливу агресивних промислових середовищ і при роботі з вибухонебезпечними продуктами і можливістю витоку небезпечної рідини або газу, застосовуються електроприводи типу SGExC 05.1 - SGExC 12.1. Так само, як і стандартні моделі приводів, вони можуть видавати різні крутний момент і характеризуються широкими межами значень робочого часу. Такі електроприводи комплектуються керуючими блоками різної складності і функціоналу, що мають захищену автоматику і електричні контакти.
Крім захисту електроніки приводи і керуючі системи розраховані на великий діапазон температурних параметрів і виконані в спеціальній оболонці, має високу механічну міцність і стійкість до корозії. Різні значення крутного моменту досягаються завдяки використанню окремих типів приводів, а також спеціалізованих черв'ячних редукторів або їх комбінацій. Так, приводи SGExC 05.1 - SGExC 12.1 розраховані на крутний момент від 90 Нм до 1200 Нм з робочим часом повороту запірного елемента на кут 90 градусів від 4 до 63 секунд.
Комбінація приводів типу SA ... ExC з черв'ячними редукторами GS дозволяє реалізувати надвисокі значення крутного моменту аж до 360 000 Нм з робочим часом від 9 до 780 секунд. Черв'ячні редуктори даного типу також можуть застосовуватися з багатооборотні електроприводами SA, результатом чого є фактичне їх перетворення в неполнооборотние приводи з високим крутним моментом. Це дає можливість застосовувати їх в трубопроводах великого діаметру, які використовуються в комунальному господарстві або продуктопроводах в енергетиці.
Багатооборотні приводи c відсічним робочим режимом в залежності від типу і конфігурації використовуваного редуктора можуть відрізнятися різним тимчасовими діапазонами безперервного функціонування. Залежно від даних особливостей такі електроприводи здатні видавати крутний момент до 32000 Нм з вихідною частотою обертання від 4 до 180 об / хв. До них відносяться моделі типів SA 07.1 - SA 48.1, при цьому модифікації SA 07.1 - SA 16.1 можуть комбінуватися з різними за складністю та функціоналу системами управління.
Типи приводів SAR 07.1 - SAR 30.1 передбачають переривчастий режим роботи S4 з закриттям заслінок на 25%. Спеціальні версії приводів дозволяють забезпечувати закриття заслінок в режимі S4 на 50%, а в режимі S5 - на 25%. Їх крутний момент відрізняються від приводів отсечного режиму і знаходяться в діапазоні від 15 Нм до 4,000 Нм (до 1600 Нм, якщо момент регульований) з частотою обертання валу до 45 об / хв.
Так само, як і неполнооборотние приводи, компанією AUMA випускаються вибухозахищені вузли з безпечними системами управління різної складності. До них відносяться приводи типів SA ... ExC 07.1 - SA ... ExC 16.1, мають основні технічні параметри, аналогічні приводам отсечной роботи типів SA 07.1 - SA 48.1. Для зручності застосування вибухобезпечні приводи можуть комбінуватися з вибухозахищеними конічними редукторами GK або циліндричними редукторами GST, які дозволяють змінювати кут між вхідними та вихідними валами і спрямування їх обертання, за рахунок його істотно збільшуються значення крутного моменту.