Рубрика: Новые конструкции
Затворная часть трубопроводной арматуры в основном может находиться в трех состояниях: полностью закрытом состоянии, полностью открытом состоянии и в динамически меняющемся открытом состоянии в диапазоне из полностью закрытого состояния до полностью открытого состояния. Указанные положения достигаются путем воздействия на затворную часть трубопроводной арматуры, передающего движение органа исполнительного механизма, именуемого также приводом.
Передача движения и усилия от привода к затворной части трубопроводной арматуры, как правило, происходит через передаточные элементы или устройства, например: многооборотные, четверть поворотные, рычажные и прямоходные редукторы, применительно к конкретному типу трубопроводной арматуры.
Наиболее широкое распространение нашли приводы, реализованные на базе потребления ручной, пневматической и электрической энергии. Приводы с ручным управлением, устанавливаются на трубопроводных арматурах, не требующих частого срабатывания, или когда нет требований по участию в строгом согласованном, синхронизированном функционировании с другими трубопроводными арматурами.
В автоматизированных системах управления технологическими процессами, положение затворной части трубопроводной арматуры устанавливается посредством поступления командных сигналов на приводы из центральной системы АСУТП , которые потребляют пневматическую или электрическую энергию.
Однако в аварийных ситуациях, когда прекращается передача и прием энергии питания или командных сигналов, часто возникает необходимость перевода затворной части трубопроводной арматуры в безопасное закрытое, открытое положение или фиксации положения, на момент потери питания или управления.
Перевод затворной части трубопроводной арматуры, укомплектованной пневматическими приводами, в безопасное закрытое или открытое положение осуществляется достаточно легко, путем стравливания давления из привода под действием силовой пружины, а для обеспечения фиксированного положения применяются, например, обратные клапаны, приостанавливающие процесс стравливания, или используются пневмоприводы двустороннего действия. Аналогично с применением возвратной рабочей силовой пружины решается перевод в безопасное закрытое или открытое положение в случаях с электромагнитными приводами.
Гораздо сложней обстоит дело, когда затворная часть трубопроводной арматуры управляется электроприводами, где механическая передача движения и крутящего момента основана на самотормозящем принципе, поскольку применение не тормозящей механической передачи требует в разы большего потребления электрической энергии. Таким образом, при обесточивании электропривода или пропадании управляющего сигнала, автоматически сохраняется фиксированное положение затворной части трубопроводной арматуры. А в случаях пропадания только управляющего сигнала, если при этом сам электропривод не обесточен, то возможен перевод затворной части трубопроводной арматуры в безопасное закрытое или открытое положение посредством электродвигателя.
В аварийных ситуациях, при полном обесточивании электропривода, когда требуется перевод затворной части трубопроводной арматуры в безопасное закрытое или открытое положение, применяется подключение резервных стационарных или автономных источников питания, где последние могут быть встроены в корпус электропривода. Кроме этого серийно производятся электроприводы укомплектованные электромеханическими устройствами, в которых используется аккумулированная энергия силовой пружины.
Схема работы таких гибридов основана на том, что конечной целью является перевод только затворной части трубопроводной арматуры в безопасное закрытое или открытое положение, а не передающих движение элементов обесточенного электропривода, которые остаются в фиксированном положении.
Все вышеперечисленные возможности выхода из кризисной ситуации имеют свои преимущественные стороны, а также ограничения в применении. Например: создание источника резервного электропитания экономически нецелесообразно и не всегда может быть реализовано в зависимости от мест и условий эксплуатации. Кроме этого, при применении источника резервного электропитания безопасность не может быть обеспечена на 100%, поскольку аварийная ситуация может включать в себя повреждение резервных кабелей питания, а также выход из строя самого электропривода.
Очевидно, что электромеханические устройства, в которых используется аккумулированная энергия силовой пружины, более надежны, поскольку силовые пружины как правило, являются составной частью пневмоприводов и имеют достаточно долгую успешную историю эксплуатации.
Электроприводы, укомплектованные электромеханическими устройствами, в которых используется аккумулированная энергия силовой пружины для перевода затворной части трубопроводной арматуры в безопасное закрытое или открытое положение, могут применяться не только в аварийных ситуациях, а также в рабочих режимах, когда это обусловлено технологическим процессом и выполняется по специальному сигналу из АСУТП.
Таким образом, становится возможным реализовать понятие «запорно-регулирующей трубопроводной арматуры», которое сводится к одновременному выполнению двух режимов функционирования: «режима регулирования» – это применение низких скоростей перемещения затворной части трубопроводной арматуры необходимых для корректного регулирования, не допускающего попадание в режим автоколебаний, и «запорного режима» - то есть мгновенного перевода затворной части трубопроводной арматуры в закрытое или открытое положение.
При этом достигаемые временные и скоростные показатели электроприводов, укомплектованных электромеханическими устройствами, в которых используется аккумулированная энергия силовой пружины для перевода затворной части трубопроводной арматуры в безопасное закрытое или открытое положение, превосходят результаты электроприводов с частотным управлением, тем самым открывая новые функциональные возможности электроприводов, которые были под силу только пневмоприводам.
Москва, июнь 2014 года
Источник: Журнал ТПА