Меню

Выключатели для управления арматурой

Управляемая арматура с механическим электрическим приводом

Стоит отметить, что электроэнергия для управления арматурой используется и в приводах, одним из основных узлов которых является электромагнит, и которые поэтому называют ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ.

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ применяют для комплектования запорной и регулирующей арматуры (в последнем случае их часто называют электрическими исполнительными механизмами).

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ могут устанавливаться непосредственно на арматуре или в месте, удобном для обслуживания, а управление арматурой в этом случае производится дистанционно через соответствующие передаточные элементы (муфты, валы и т.п.). В этом варианте электроприводы часто устанавливаются на специальные колонки, в связи с чем их называют колонковыми. Такая схема применяется на тепловых и атомных электростанцияхи в некоторых других случаях.

Использование электроприводов для управления арматурой все больше расширяется. Это объясняется автоматизацией технологических процессов, в которых применяется арматура, повышением параметров рабочих сред, требованиями повышения скорости срабатывания арматуры и рядом других условий, вытекающих из современного уровня технологии в отраслях – потребителях арматуры.

Эти обстоятельства приводят к увеличению спроса на электроприводную арматуру и расширению номенклатуры выпускаемых приводов. Так, наряду с традиционными многооборотными приводами для задвижек и запорных клапанов выпускаются ОДНООБОРОТНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ для шаровых кранов, поворотных дисковых затворов и заслонок.

Сейчас более тридцати арматуростроительных предприятий России и других стран СНГ выпускают арматуру, которая предусматривает комплектацию её электроприводами. При этом имеются ввиду приводы не только основного традиционного их изготовителя – специализированного завода «Тулаэлектропривод», но и десятка других заводов в различных регионах страны.

Для того, чтобы электропривод мог осуществлять функции управления арматурой, в его конструкции предусматриваются следующие основные узлы:

  • электродвигатель – источник движения для закрывания и полного открывания прохода арматуры, а также для остановки затвора в любом промежуточном положении, которые осуществляются нажатием соответствующих кнопок на пульте управления;
  • редуктор, при помощи которого передается движение от электродвигателя к выходному валу привода, соединенному с механизмом перемещения затвора арматуры;
  • путевой выключатель – для передачи сигнала на пульт управления о положении затвора и его автоматической остановки в заданном положении;
  • устройство (как правило, муфты) ограничения крутящего момента – для защиты электродвигателя от перегрузок путем автоматической его остановки при достижении заданной величины крутящего момента на выходном валу;
  • ручной дублер – для ручного управления арматурой при пуско-наладочных работах и при аварийном отсутствии электропитания привода.

Перечисленные здесь узлы могут иметь различные конструктивные исполнения в электроприводах, выпускаемых разными заводами, различных по мощности и предназначенных для разных условий эксплуатации. Однако общим для всех электроприводов является обязательный набор тех функций, которые здесь были названы.

Для электроприводов, которые устанавливаются непосредственно на арматуру, следует отметить два момента:

  • соединение привода с корпусными деталями арматуры;
  • зацепление выходного вала привода с соответствующим элементом арматуры, передающим движение на ее затвор.

Корпус привода имеет фланец (обычно квадратный), который устанавливается на соответствующий фланец, имеющийся на крышке арматуры. Центровка привода относительно оси шпинделя арматуры обеспечивается специальным посадочным пояском. Крепление осуществляется четырьмя шпильками и гайками.

Выходной вал привода имеет на своем торце кулачки, которые входят в зацепление с соответствующей кулачковой муфтой арматуры. В некоторых случаях вместо кулачков на выходном валу привода выполняется внутренний квадрат, в который входит соответствующий наружный квадрат хвостовика арматуры. Сразу отметим, что соединение при помощи квадрата используется для электроприводных клапанов малых DN. На клапанах больших DN и задвижках устанавливаются электроприводы, передающие движение на арматуру через кулачковое зацепление.

Управление арматурой включает в себя не только осуществление необходимых перемещений затвора. В запорном органе должны быть созданы усилия, необходимые для обеспечения герметичности при закрывании арматуры и нормального её открывания.

Усилия, развиваемые приводом, должны преодолевать воздействия рабочей среды на элементы запорного органа. Эти воздействия зависят от типа арматуры и конструктивного исполнения запорного органа, но прежде всего – от главных параметров арматуры: диаметра трубопровода и рабочего давления среды. Разумеется, чем больше диаметр и чем больше давление, тем более мощным должен быть привод для управления конкретным типоразмером арматуры. Поэтому для приводного устройства из многих его характеристик главной, определяющей можно назвать характеристику силовую. Выражается эта характеристика величиной крутящего момента (Мкр), который развивается на выходном валу привода и передается на соответствующий механизм арматуры.

Читайте также:  Выключатели шнайдер электрик wessen

Многообразием номинальных диаметров и давлений рабочей среды с учетом конструктивных разновидностей арматуры объясняется очень широкий диапазон величин крутящих моментов, которые должны развивать электроприводы для управления арматурой. Этот диапазон ориентировочно составляет от 2,5 до 1000 кгс. м.

Совершенно очевидно, что технически очень сложно, а экономически абсолютно нецелесообразно пытаться создать такой привод, который мог бы справиться с управлением арматурой любых типов, диаметров и давлений.

Многооборотные электроприводы, которые устанавливаются непосредственно на арматуру (кроме электроприводов для арматуры энергетической) делятся на шесть типов: М, А, Б, В, Г, Д.

Каждый тип привода отличается величиной максимального крутящего момента (Мкр) на выходном валу:

Источник



Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Подписка на рассылку

Многих интересует, для чего нужен автоматический выключатель, а также устройство и принцип действия автоматического выключателя. Сегодня в нашей статье мы постараемся ответить на эти вопросы.

Итак, начнем с первого вопроса. Автоматический выключатель устанавливают для того, чтобы защитить кабели, провода, а также электроприборы от короткого замыкания (к.з.) и перегрузки.

Устройство автоматического выключателя

Модульный автоматический выключатель внешне представлен в виде корпуса и рычага управления, которые выполнены из ПВХ-пластиката пониженной горючести. Также невооруженным взглядом можно определить клеммы (нижняя и верхняя) для подключения кабеля или провода. Внутри же корпуса защитного аппарата размещаются следующие элементы:

• силовые контакты (подвижный и неподвижный), обеспечивающие коммутацию;
• механизм взвода и расцепления, который взаимосвязан с рычагом управления;
• катушка (электромагнит) и подвижный сердечник (якорь), выполняющий функцию толкателя. Эти элементы являются электромагнитным расцепителем и обеспечивают защиту от токов к.з.;
• дугогасительная камера. Данное устройство выполняет быстрое гашение дугового разряда, который образуется при размыкании контактов;
• биметаллическая пластина. Данный элемент является тепловым расцепителем и обеспечивает защиту от повышенной нагрузки. Также имеется регулировочный винт, при помощи которого обеспечивается регулировка значения тока, при котором данный расцепитель должен сработать.

Принцип работы автоматического выключателя

Работа автоматического выключателя в различных режимах происходит по такому принципу:

1. Нормальный режим.

Во время взвода рычага управления выключателем приводится в движение механизма взвода и расцепления, тем самым осуществляя коммутацию силовых контактов.
После коммутации ток протекает от питающего провода или кабеля, подключенного к винтовому зажиму, через этот зажим по контактам, сначала по неподвижному, а затем и по подвижному. Далее ток проходит через гибкую связь, катушку электромагнита, снова через гибкую связь и биметаллическую пластину, и в конце через нижний винтовой зажим к отходящей линии, «питающей» электроприбор.

2. Короткое замыкание.

В данном режиме электромагнитный расцепитель автоматического выключателя должен произвести мгновенное отключение нагрузки. Принцип действия заключается в следующем: при значительном превышении номинального тока, протекающего через обмотку электромагнита, возникает мощное магнитное поле, которое тянет вниз якорь с подвижным контактом. Якорь в свою очередь надавливает на рычажок спускового механизма, в результате чего происходит отключение нагрузки.
Необходимо отметить, что в результате мгновенного возникновения магнитного поля автоматический выключатель успевает отключиться до появления нежелательных последствий.
Однако во время размыкания возможно возникновение дугового разряда между подвижным и неподвижным контактами. Дуга движется в сторону дугогасительной камеры. Попадая на пластины, дуга расщепляется, завлекается внутрь камеры и тухнет. Образовавшиеся продукты горения вместе с избыточным давлением выходят наружу через специальное отверстие в корпусе автомата.

За защиту от перегрузки отвечает тепловой расцепитель. Принцип работы данного расцепителя заключается в следующем: когда ток, протекающий через биметаллическую пластину, становится равным или больше установленного значения, пластина нагревается и постепенно изгибается. Достигнув определенного угла изгиба, она надавливает своим кончиком на рычажок спускового механизма. Таким образом автомат отключается.

Стоит отметить, что терморасцепитель, в отличие от магнитного, является более медлительным. Для его срабатывания требуется больше времени, но зато он более точный и легче поддается настройке.

Мы рассказали об устройстве и принципе работы автоматического выключателя. Также вы можете посмотреть наше видео, в котором детально показано, как устроен автомат и принцип его работы.

Источник

Трубопроводная арматура с электроприводом

Трубопроводная арматура — это специальные устройства, которые устанавливаются на трубопроводах, агрегатах или сосудах и предназначены для регулирования потока рабочей среды, находящейся в разном агрегатном состоянии (жидком, газообразном, суспензии и т. п.) путём изменения площади проходного сечения.

Читайте также:  Автоматический выключатель авв s203 с63а

Сфера применения

Сегодня мировые тенденции развития промышленности направлены на автоматизацию управления технологическими процессами. Трубопроводная арматура с электроприводом обладает большими возможностями в плане электронного управления, позволяющими в любой момент времени оценить ее состояние и работоспособность. В таких конструкциях запорный элемент арматуры приводится в движение приводом. Он может не только открыть или закрыть арматуру, но и зафиксировать затвор для обеспечения герметичности, а также в случае его заклинивания – отключить электродвигатель.

Трубопроводная арматура с электроприводом применяется как в сложных и разветвленных промышленных трубопроводных системах, так и в бытовых системах водоснабжения и отопления.

Использование электропривода обеспечивает повышение качества производственного процесса, а также возможность диагностики и предупреждения неисправностей арматуры, так как позволяет осуществлять непрерывный контроль значений крутящего момента. Благодаря этому еще на начальном этапе выявляются любые изменения в работе арматуры (например, износ или инерционность) и проводится своевременное профилактическое техобслуживание или ремонт.

Классификация электроприводов трубопроводной арматуры

Приводы классифицируются по нескольким признакам:

  1. По движению выходного звена:
    • поступательные (или прямоходные);
    • вращательные, которые в свою очередь подразделяются по количеству оборотов шпинделя на:
      • неполноповоротные (однооборотные);
      • многооборотные (имеющие более одного оборота выходного кинематического звена).

Прямоходные приводы применяют для автоматизации вентилей, имеющих гладкий шток, или регулирующих клапанов. Многооборотным электроприводом чаще всего управляются клиновые или шиберные задвижки, запорные клапаны. Неполноповоротные электроприводы, поворачивающие рабочее звено арматуры на 90°, применяют для управления поворотными дисковыми затворами и шаровыми кранами.

  • По конструкции редуктора, передающего момент вращения выходному валу, электроприводы делятся на:
    • червячные;
    • цилиндрические;
    • планетарные;
    • конические;
    • сложные, включающие два и более типа передач.

  • В зависимости от типа системы управления выделяют:
    • электронный блок концевых выключателей;
    • механический блок концевых выключателей;
    • электронный интеллектуальный модуль.
  • Мощность и передаточное число электродвигателя увеличивается пропорционально выходному моменту вращения.

    Конструкция электропривода

    В конструкцию простого электропривода трубопроводной арматуры входят следующие узлы:

    1. Электродвигатель. Для решения различных задач могут применяться двигатели, рассчитанные на разные значения электрического тока и напряжения. Также они могут отличаться по мощности, габаритам и весу.
    2. Редуктор, предназначенный для регулировки частоты вращения вала двигателя и преобразования вида движения рабочих элементов. Это наиболее тяжелый узел устройства, на который приходится до 70% его массы.
    3. Двухстороння муфта – силовой ограничитель крутящего момента, предназначенный для защиты механизма от перегрузок, возникающих в процессе работы устройства.
    4. Блок концевых выключателей – ограничивает движение выходного вала при достижении им определенного положения путем отключения электродвигателя. Как правило, концевые выключатели настроены на отключение напряжения при полностью закрытой или открытой арматуре, но их также можно настраивать на срабатывание в промежуточных положениях.
    5. Маховик ручного дублера. Трубопроводная арматура обязательно должна быть оснащена ручным приводом, позволяющим осуществлять регулирование в ходе ремонтных и наладочных работ, а также в случае отключения электроэнергии. Кроме того, дублер снабжен переключателем для ручного управления. Он предохраняет от самопроизвольного включения электропривода при наладке оборудования, и таким образом предотвращает травмирование обслуживающего персонала.
    6. Датчик и указатель положения привода. Указатель положения рабочего органа локально показывает степень открытия арматуры. Датчик положения затвора дистанционно указывает степень открытия на запорной арматуре в определенный момент времени, а на регулирующей – используется как элемент обратной связи.

    Жесткое крепление электропривода к арматуре обычно обеспечивает фланцевое соединение.

    Принцип работы электропривода

    Основная функция трубопроводной арматуры с электроприводом заключается в управлении подвижными частями затвора в результате совокупной работы всех составляющих узлов приводного механизма. Электропривод трубопроводной арматуры представляет собой управляемый электромеханический модуль, в котором взаимодействуют преобразователи, система управления, а также устройства, обеспечивающие связь привода с внешними коммуникациями системы.

    Преобразователями электрической энергии в механическую и электромеханическую выступают электродвигатель и редуктор, а взаимодействие с внешними коммуникациями обеспечивают различные электрические, механические и информационные системы.

    Электродвигатель

    Для преобразования электрической энергии в механическую в приводе устанавливают электродвигатели, рассчитанные на работу от постоянного или переменного тока, а также от разных значений напряжения. Большинство электроприводов трубопроводной арматуры переменного тока имеют следующие номинальные параметры: напряжения в однофазной сети – 220 В, в трехфазной ─ 380 В, а также частоты тока – 50 Гц.

    Читайте также:  Как подключить выключатель с двумя разъемами

    Редукторы. Безредукторный электропривод

    Крутящий момент передается от вала электродвигателя через дифференциальный редуктор выходному кинематическому звену, которое является приводным для перемещения затвора и обеспечивает необходимую степень его герметичности. Одним из главных параметров электропривода является значение максимального крутящего момента на выходном валу, определяющего прикладываемое усилие. По виду ограничения максимального момента вращения, электроприводы классифицируют на модели с двусторонним или односторонним ограничением.

    Частота вращения вала электродвигателя обычно значительно больше требуемой для трубопроводной арматуры. По этой причине в конструкцию привода входит редуктор, который уменьшает частоту вращения и увеличивает крутящий момент.

    Редукторы также отличаются по своей конструкции. Например, волновой редуктор оснащен передачей в форме цилиндра с зубчатыми колесами, способными деформироваться. Планетарный редуктор имеет в своем составе передачи с подвижными осями. В цилиндрическом редукторе применяются исключительно цилиндрические зубчатые передачи. Наиболее распространенным редуктором, используемым для регулировки трубопроводной арматуры, является червячный редуктор. Он имеет функцию самоторможения.

    Наличие редуктора в конструкции привода существенно увеличивает его массу, габариты, а также стоимость всего устройства. К тому же, в таком случае снижается КПД привода. По этой причине были разработаны безредукторные электроприводы на основе тихоходных электродвигателей или вентильно-индукторных двигателей с регулируемой частотой вращения.

    Система управления трубопроводной арматурой с электроприводом

    Технические возможности современных электроприводов зависят не только от параметров электродвигателя, но и от характеристик системы управления трубопроводной арматурой. Система управления электроприводом обеспечивает бесперебойную работу всего устройства, контролируя и регулируя все происходящие процессы. Таким образом, она должна отвечать следующим требованиям:

    • обеспечивать эффективное преобразование электрической энергии в механическую;
    • определять значение крутящего момента;
    • обеспечивать герметичность арматуры;
    • контролировать работу в пограничных режимах;
    • поддерживать постоянную скорость при переменной нагрузке;
    • обеспечивать точность положения рабочего органа затвора;
    • обеспечивать защиту узловых элементов арматуры;
    • сохранять данные о положении выходного звена.

    Чтобы беспрекословно выполнялись все перечисленные требования, постоянно ведутся разработки, направленные на расширение функционала управления приводом. Благодаря упрощению конструкции арматуры и уменьшению количества подвижных элементов, удалось повысить надежность приводов, а ранняя диагностика позволяет предотвратить их неисправности.

    Появление интеллектуального электронного модуля управления позволило программировать работу электропривода. При этом программы могут либо храниться в памяти привода, либо загружаться в него дистанционно с пункта автоматической системы управления.

    Электронный блок не только обеспечивает высокую надежность и точность работы арматуры, но и позволяет вести журнал учета всех происходящих процессов, записывая текущую информацию в архив. Так контролируется время открытия и закрытия арматуры, определяется количество циклов срабатывания. Архив позволяет провести диагностику текущего состояния деталей и узлов электропривода, а в случае необходимости – подать сигнал о возникновении предаварийной и аварийной ситуации.

    Преимущества электропривода трубопроводной арматуры

    Использование приводов электрического типа в трубопроводной арматуре имеет множество преимуществ:

    • достигается высокая степень автоматизации управления всеми типами арматуры;
    • предоставляется широкий спектр функциональных возможностей;
    • имеется большой выбор типов и модификаций приводов, что позволяет использовать их в трубопроводных системах разных размеров и назначений;
    • обеспечивается возможность установки арматуры практически любого размера;
    • привод питается наиболее доступным видом энергии – электричеством, которое практически не зависит от влияния внешних факторов;
    • обеспечивается безопасное для рабочего органа арматуры снятие привода, с целью проведения обслуживания и ремонта;
    • имеется возможность установки привода на арматуру с ручным управлением;
    • достигается высокий КПД, а электроэнергия затрачивается только на выполнение работы арматуры; становится доступным дистанционное управление технологическими процессами на больших расстояниях.

    Однако, несмотря на очевидные достоинства использования электропривода, у такого решения существуют также ряд недостатков:

    • приводы, оборудованные демпфирующим устройством, обладают небольшим КПД – до 50%. поэтому, их ресурс ограничивается только несколькими десятками тысяч циклов. Для управления арматурой со средним и большим условным проходом этого количества циклов недостаточно;
    • все механизмы электропривода относительно быстро изнашиваются и выходят из строя, из-за чего устройство требует регулярного техосмотра, обслуживания и ремонта;
    • контакты привода создают помехи в сети, влияющие на электрические коммуникации;
    • использование электропривода невозможно в местах, где нет источника питания.

    Трубопроводная арматура с электроприводом при наличии определенных недостатков все же достаточно широко используется во многих производственно-технологических процессах, поскольку обеспечивает возможность автоматизации управления данными системами.

    Источник