Виды электроприводов для запорной арматуры

Обновлено: 26.01.2025

Управляемая арматура с механическим электрическим приводом

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.

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.

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:

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.

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.

Классификация трубопроводной арматуры

Арматура общего назначения используется в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве. Изготавливается арматура в больших объемах и предназначена для трубопроводов воды, пара, газа, а также других сред со стандартными (условными) значениями технических параметров. Трубопроводная арматура общего назначения подлежит обязательной сертификации.

Арматура для особых условий работы предназначена для эксплуатации при условно высоких (максимальных) давлениях и температурах, при низких температурах (обогреваемая арматура), на токсичных и взрывоопасных производствах. Сюда так же относится энергетическая (сверхвысокие температуры) и криогенная (сверхнизкие температуры) арматура. Фонтанная арматура для нефтедобычи, арматура для абразивных, вязких и сыпучих материалов (песок, цемент, пульпа). Для эксплуатации требуется разрешение Госгортехнадзора России.

Арматура специального назначения не производится серийно. Выпускается по техническим требованиям конечного потребителя, с учетом требуемых эксплуатационных характеристик. Применяется на единичных промышленных объектах, на АЭС, ГЭС, ТЭС и др. Требуется разрешение Госатомнадзора России.

Арматура судовая выпускается для эксплуатации на морском и речном транспорте, с учетом повышенных требований к весу, размерам, стойкости арматуры к воздействию агрессивной среды и безотказности в работе. Выпускается в основном из латуни (бронзы), нержавеющей или легированной стали. Для сертификации этой арматуры применяется сертификат Морского Регистра.

Арматура сантехническая используется, в основном, в быту. Устанавливается в системах отопления (терморегуляторы Danfoss, балансировочные клапаны), в системах водоснабжения (водоразборные краны, смесители, сетчатые фильтры и т.д.) и в системах сточных вод и канализации. Кроме сертификата соответствия ГОСТу, эта арматура, обычно имеет и гигиенический сертификат.

Классификация арматуры по функциональному назначению

Арматура запорная применяется для перекрытия на трубопроводах потока жидкостей, пара, газов и должна обеспечивать заданную степень герметичности в соответствии с ГОСТ 9544-2005 «Арматура трубопроводная запорная. Классы и нормы герметичности затворов». К запорной арматуре относятся: задвижки стальные и чугунные, затворы дисковые, краны шаровые, клапаны (вентили). Недопустимо использовать запорную арматуру в качестве дросселирующих устройств (регулирование потока среды).

Арматура регулирующая предназначена для регулирования потока рабочей среды путем изменения ее параметров – расхода, давления, температуры и др. Регулирующая арматура подразделяется на устройства, работающие от внешнего привода (электрического, пневматического и др.) и устройства, использующие, в качестве привода или командного сигнала, энергию рабочей среды. Например, регулятор давления РДС, РД-НО (НЗ), рычажно-грузового действия РК и др.

Арматура запорно-регулирующая объединяет функции запорных и регулирующих устройств. К такой арматуре относятся клапаны запорно-регулирующие КЗР, дисковые затворы и заслонки с возможностью дросселирования потока, универсальные клапаны Danfoss (Данфосс) и терморегуляторы.

Арматура распределительно-смесительная предназначена для распределения потоков жидкостей или газов по определенным направлениям, в зависимости от заданных параметров или для смешивания потоков. Сюда входят смесительные и распределительные клапаны, сильфонные регуляторы температуры ТРЖ, РТЕ-21М, ТРТС и др.

Арматура предохранительная используется для автоматической защиты оборудования и трубопроводных систем при недопустимом повышении давления, методом сброса избытка рабочей среды в атмосферу (без противодавления) или в обратный трубопровод (с противодавлением). Сюда относятся пружинные и рычажные предохранительные клапаны, блоки предохранительных клапанов, импульсные устройства.

Арматура защитная и отключающая предназначена для автоматического отключения (защиты) оборудования при изменении направления движения среды или при изменении установленных параметров. Это отключающие и переключающие устройства, защитные котловые соленоидные клапаны (клапаны электромагнитные). К защитной промышленной арматуре, так же можно отнести фильтры сетчатые и фильтры магнитно-механические, основной задачей которых является защита трубопроводного оборудования от механического загрязнения.

Арматура обратная применяется для автоматического предотвращения гидроударов, а также обратного хода рабочей среды в трубопроводных системах. В невозвратно-запорной арматуре, кроме автоматической, реализована ручная функция управления потоком среды. Это клапаны обратные (затворы) поворотные, подъемные, шаровые, тарельчатые, пружинные и др.

Арматура контрольная используется для определения уровня жидкости в емкостях и резервуарах, а также для подключения или отключения приборов КИП и автоматики. Сюда относятся спускные вентили, рамки-указатели уровня, трехходовые краны-демпферы для измерительных приборов.

Арматура фазоразделительная предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их агрегатного состояния. Действие такой арматуры основано на различии термодинамических свойств или плотности разделяемых потоков. Сюда относятся конденсатоотводчики всех типов, воздухоотводчики и сепараторы.

Классификация арматуры в зависимости от конструкции

Задвижка - это запорная арматура, в которой запорный орган расположен вертикально, под углом в 90 градусов, к осевой линии магистральных патрубков. Задвижки чугунные или стальные, в которых запорный орган выполнен в виде клина называются клиновыми. Различают так же шланговые задвижки, конструкция которых предусматривает эластичный шланг, который пережимаясь, обеспечивает перекрытие транспортируемой среды. А также шиберные ножевые задвижки, предназначенные для установки на вязких и пульпообразных средах.

Затвор - это трубопроводная арматура, в которой запирающий (регулирующий) элемент имеет дисковую форму. Затворы дисковые имеют фланцевое или межфланцевое (стяжное) присоединение к трубопроводу. Стальные затворы дисковые (запорные или обратные) могут иметь присоединение под приварку. Преимуществами затворов является малый вес и небольшое гидравлическое сопротивление.

Клапан (вентиль) - это трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий тарельчатый элемент расположен горизонтально или под углом (прямоточные клапаны) к осевой линии магистральных патрубков. Конструктивно различают мембранные клапаны, в которых в качестве запорного элемента используется эластичная мембрана, (клапаны электромагнитные прямого и непрямого действия). Мембрана в таких клапанах выполняет функцию запорного органа, уплотнения запорного органа и уплотненного корпусного кольца. Регулятор (клапан регулирующий) по конструкции, представляет собой клапан, с установленным на него регулирующим устройством (приводом).

Кран - это трубопроводная арматура, в которой основной элемент имеет конусную или цилиндрическую форму и поворачивается на угол 90 градусов (кран пробко-сальниковый) или на угол 180 градусов (кран трехходовой). Кран шаровый - трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий элемент имеет шаровую (сферическую) форму. Кроме запорных, различают регулирующие шаровые краны, например, Naval trim, Vexve. В регулирующих кранах шар имеет специальную конструкцию, предназначенную для изменения (регулирования) расхода рабочей среды.

Классификация арматуры по способу управления

Арматура ручного управления. Управление рычагом, маховиком, штурвалом или другим элементом конструкции арматуры осуществляется персоналом в ручном режиме на корпусе арматуры, (задвижки с маховиком, краны шаровые с ручкой и др.)

Арматура дистанционного управления конструктивно выполнена без органа управления и соединяется с ним дистанционно, при помощи адаптера – выносного или телескопического штока, штанг, рычагов. Например, задвижка чугунная МЗШ устанавливается на трубопроводе, под землей, а управление осуществляется при помощи штока, с поверхности земли, через специальный люк-ковер.

Арматура приводная. Управляется с помощью внешнего электрического, пневматического или гидравлического привода, установленного непосредственно на корпусе арматуры. Наиболее часто применяется на запорной и регулирующей арматуре. Также управление может быть осуществлено в ручном режиме, с помощью ручного дублера, обычно имеющегося на приводе (кроме клапанов электромагнитных (соленоидных), кранов с сервоприводом и др.).

Арматура автоматического управления. Управляется воздействием энергии рабочей среды непосредственно на запорный или регулирующий орган, мембрану, управляющее устройство, либо воздействием командного давления (сигнала) на такое устройство, полученное от автоматических приборов, датчиков и т.д. Например, регулирующие клапаны с позиционером, регуляторы давления Danfoss, РДС, регуляторы температуры РТ-ДО (ДЗ).

Классификация арматуры в зависимости от давления

Арматура вакуумная - ниже 0,1МПа (общепромышленная, судовая, специальная и контрольная арматура)

Арматура низкого давления - от 0 до 1,6МПа (общепромышленная, судовая, специальная и контрольная арматура)

Арматура среднего давления - от 1,6 до 10МПа (общепромышленная, специальная, криогенная и контрольная арматура)

Арматура высокого давления - от 10 до 80МПа (энергетическая, специальная, криогенная, контрольная и фонтанная арматура)

Арматура сверхвысокого давления - свыше 80МПа (энергетическая, специальная, криогенная, контрольная и фонтанная арматура)

Классификация арматуры в зависимости от температуры

Арматура криогенная, для сжиженных газов - температура ниже минус 153°С (клапаны, регуляторы, запорные устройства из специальных сталей и сплавов)

Арматура холодильных установок - температуры от минус 153°С до минус 60°С (холодильная техника Danfoss (Данфосс), запорно-регулирующая арматура из специальных и неметаллических сплавов)

Арматура для низких температур - от минус 60°С (специальная техника Danfoss, клапаны, регуляторы, задвижки из легированных марок стали 20ХН3Л, 09Г2С и др.)

Арматура средних параметров - температуры до плюс 450°С (трубопроводная арматура из углеродистых сталей 20Л, 30-35Л, 45Л и др.)

Арматура высоких параметров - температуры до плюс 600°С (трубопроводная арматура из специальных, нержавеющих и молибденистых марок стали ХМФ, 12Х18Н9ТЛ, 12Х18Н12М3ТЛ и др.)

Арматура жаростойкая - температуры свыше плюс 600°С (применяемые материалы в зависимости от индивидуальных условий эксплуатации – никель, молибден, титан содержащие сплавы)

Классификация арматуры по способу монтажа

Арматура муфтовая. Монтируется при помощи муфт (внутренняя трубная, коническая, цилиндрическая или др. резьба). В основном это краны шаровые, чугунные вентили, клапаны небольших диаметров, Ду до 50 мм (в редких случаях до 80 мм). Применяется на бытовой сантехнической арматуре, на специальной и контрольной арматуре.

Арматура цапковая. Монтируется в трубопроводную систему при помощи наружной резьбы, с буртиком под уплотнительное кольцо. Применяется на специальной арматуре высокого давления, на трубопроводах с агрессивной рабочей средой и в случаях, где требуется обеспечить высокую надежность и быстроразъемность соединения.

Арматура штуцерная. Монтируется к трубопроводу с помощью патрубков с наружной резьбой. Ответная деталь трубопровода называется штуцер или ниппель (с внутренней резьбой). Применяется на некоторых типах шаровых кранов, клапанов, соединениях типа «американка» и на специальной (контрольной) арматуре.

Арматура под сварку. Монтируется к трубопроводу с помощью патрубков под приварку. Это самый надежный вид соединения. Используется, в основном, на энергетических задвижках и клапанах высокого давления. Так же, присоединение под приварку, широко применяется на кранах шаровых, на отечественной и импортной трубопроводной арматуре.

Арматура фланцевая. Монтируется к трубопроводу при помощи фланцев, в соответствии с ГОСТ 12815-80. Наибольшая часть задвижек чугунных и стальных изготавливается с фланцевым присоединением. Удобный монтаж, возможность быстрой замены оборудования на трубопроводе, позволяют применять такой вид соединения в большинстве случаев. Кроме задвижек, фланцевое соединение применяется на дисковых затворах, клапанах, кранах, при монтаже фасонных деталей и пожарного оборудования городской водопроводной сети.

Арматура стяжная. Межфланцевое (стяжное) присоединение широко используется для монтажа дисковых затворов, шиберных задвижек, некоторых типов обратных клапанов и регуляторов. Арматура стяжная не имеет своих присоединительных фланцев и стягивается шпильками между фланцами, установленными на трубопроводе. Преимуществом межфланцевой арматуры является надежность соединения и малая масса.

Классификация арматуры по способу герметизации к внешней среде

Арматура сальниковая. Герметичность арматуры, по отношению к внешней среде обеспечивается сальниковым узлом, который находится в постоянном соприкосновении с подвижным элементом арматуры – шпинделем, совершающим во время работы возвратно-поступательное движение. Разборный сальниковый узел применяется в задвижках, кранах, клапанах. Исключение составляет импортная трубопроводная арматура Naval, Danfoss, Jafar, где для обеспечения герметичности применяется одно или несколько О-образных колец.

Арматура сильфонная. Герметичность арматуры обеспечивается сильфонным узлом, который представляет собой гофрированный патрубок из нержавеющей стали или специальной пластмассы. Под действием нагрузки сильфон деформируется, но сохраняет свои свойства, обеспечивая герметичность и в затворе, и по отношению к внешней среде. Сильфонные узлы применяются в запорных клапанах, в регуляторах давления РДС, в предохранительных клапанах СППК и другой арматуре.

Арматура мембранная. В конструкции арматуры предусмотрен эластичный элемент – мембрана, которая выполняет функцию затвора, уплотнительного элемента затвора и уплотнения корпуса. Такая конструкция применяется в мембранных клапанах (электромагнитных, соленоидных) в запорных и предохранительных клапанах. Также, мембрана часто применяется в качестве чувствительного элемента у регуляторов давления воды или пара.

Арматура шланговая. Арматура, в которой перекрытие потока рабочей среды происходит пережатием эластичного шланга, называется шланговой. Эластомер обеспечивает герметичность и по отношению к внешней среде, и является запорным органом. Шланговые задвижки часто применяются для жидких, вязких и агрессивных сред, т.к. имеют отличную герметичность и нулевое гидравлическое сопротивление.

Виды приводов трубопроводной арматуры

Администратор 4 августа 2021 624

Для управления трубопроводной арматурой используется несколько видов приводов:

Электромеханические
Электромагнитные
Пневматические
Гидравлические

Электромеханические приводы чаще всего используется для запорной и регулирующей арматуры. К такой относятся шаровые краны, затворы, задвижки, седельные клапаны. При подаче тока на привод происходит движение механических частей в приводе, которые в свою очередь вращают или опускают/поднимают механические части запорной арматуры. В зависимости от того, где такой привод применяется он может быть четверть оборотным (характерно для шаровых кранов и дисковых затворов) или многооборотный (типично для задвижки). Диаметры трубопроводной арматуры могут быть до Ду1200 или даже выше, в зависимости от крутящего момента.

Электромагнитные приводы используются исключительно для запорной арматуры диаметрами до Ду200, а так же в ряде случаев на предохранительно-запорных клапанах до Ду700 (но это скорее исключение). При подаче тока на электромагнитный привод происходит генерация магнитного поля, которое поднимает или опускает намагниченные механические части запорной арматуры, которые контролируют прохождение рабочей среды по трубопроводу. На подобном принципе основа работа электромагнитных (или соленоидных) клапанов.

Пневматические приводы характеризуются самым быстрым временем реакции, однако для их работы требуется наличие сжатого воздуха, подведённого к приводу. В качестве примера можно рассмотреть клапаны и краны с пневматическим приводом. Такие приводы разделяются принципиально на два вида: с возвратной пружиной и без возвратной пружины. При наличии возвратной пружины сжатый воздух необходимо подавать только в один из патрубков привода, при прекращении подачи привод закрывается автоматически. При отсутствии возвратной пружины переключение между режимами осуществляется путём подачи воздуха в разные патрубки.

Гидравлические приводы - используется на запорной арматуре больших диаметров (до Ду2000) или там где нужен высокий крутящий момент (при большом давлении в трубопроводе). По действию схож с пневмоприводом, в качестве рабочей среды используется вода или масло под большим давлением. Не смотря на высокую стоимость гидравлической энергии, такие привода удобны тем, что скорость их работы легко регулируется изменением давления подаваемой жидкости.

Электроприводы для трубопроводной арматуры

Электроприводы – это устройства, используемые для автоматического, полуавтоматического или дистанционного управления задвижками, запорами, клапанами и другими видами трубопроводной арматуры.

В конструкцию исполнительного механизма электропривода входят:

электрический двигатель с питанием от аккумулятора (24 В), бытовой (220 В) или промышленной (380 В) сети;
червячный, планетарный или цилиндрический редуктор для уменьшения прилагаемых усилий и увеличения крутящего момента, создаваемого электродвигателем;
фланцевое соединение для крепления привода к корпусу арматуры и муфта, соединяющая валы.

Силовое питание электропривода осуществляется посредством переменного или постоянного электрического тока. Устройство управляется с помощью дискретных или аналоговых сигналов, поступающих с пульта управления трубопроводным оборудованием или от датчиков.

Преимущества и недостатки электроприводов

Преимущества электрических приводов заключаются в многократном упрощении управления работой трубопроводных сетей, транспортирующих вещества в жидком или газообразном агрегатном состоянии.

Закрывание и открывание прохода запорной или запорно-регулирующей арматуры осуществляется простым нажатием кнопок вместо вращения громоздких штурвалов вручную.
Существует возможность остановки электродвигателя в любом промежуточном положении.
Включение в конструкцию исполнительного механизма привода муфты для ограничения крутящего момента позволяет предотвратить случайное повреждение элементов и деталей трубопроводной арматуры в результате превышения допустимых усилий.
При достижении запорным устройством крайних положений происходит автоматическое выключение электродвигателя благодаря наличию датчиков положения или концевых выключателей, отключающих электромотор от источника питания.
Приводы можно устанавливать на любую арматуру, приводимую в действие вращающимися маховиками.
Конструкция многих моделей электроприводов допускает ручное управление арматурой в случае возникновения аварийных или нештатных ситуаций.

К недостаткам электрических приводов для трубопроводной арматуры относят:

повышенные требования к периодическому техническому обслуживанию и уходу в процессе эксплуатации;
высокий износ червячной пары – самотормозящего элемента, обеспечивающего безопасность привода;
невозможность использования на объектах с высокой взрывоопасностью.

Электропривод как средство автоматизации

Применение запорной и регулирующей арматуры с электрическим приводом позволяет на порядок повысить степень автоматизации управления работой трубопроводных систем и значительно сократить количество обслуживающего персонала. Сети, оборудованные запорами и задвижками с электроприводами, дают возможность повысить скорость выполнения технологических процессов и операций, связанных с подачей, распределением или регулировкой жидких и газообразных веществ. Централизованный контроль состояния и положений всех запорно-регулирующих органов повышает уровень безопасности на объекте и до минимума снижает риск возникновения аварийных ситуаций во время эксплуатации трубопроводов. Последний фактор особенно актуален для химической, нефтегазовой и ряда других отраслей промышленности, поэтому именно они являются основными заказчиками трубопроводной арматуры с электрическим приводом.

Гидравлический привод трубопроводной арматуры

В зависимости от принципа действия различают гидродинамические и объемные, односторонние и двухсторонние гидроприводы; в зависимости от движения выходного звена – гидроприводы поступательного и поворотного движения. Источник подачи рабочей жидкости позволяет разделить их на аккумуляторные, магистральные, насосные.

Гидравлический привод арматуры – это широкие возможности выбора типоразмеров. Он зачастую оказывается вне конкуренции, когда для управления арматурой больших размеров необходимы значительные усилия, непосильные для пневмо- или электропривода.

Одновременно с этим гидропривод компактен, прекрасно сочетает высокую нагрузку с плавностью движений. Поскольку создаваемый им крутящий момент зависит от гидравлического давления на входе в привод, его можно легко регулировать, изменяя давление в источнике энергии. Преимуществом гидропривода является способность сохранять запас гидравлической энергии на случай аварийного включения.

Надежность гидропривода трубопроводной арматуры, впрочем, во многом зависящая от качества обслуживания, подтверждается фактом его широкого использования на морских нефтяных платформах.

Ограничивает распространение гидроприводов для управления трубопроводной арматурой высокая себестоимость гидравлической энергии. Кроме того, достаточно сложно дистанционно выявить место падения гидравлической энергии. К нарушениям в работе гидропривода может привести повышение температуры окружающей среды.

Читайте также: