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 исключает зависимость от человеческого фактора, повышает управляемость и безопасность системы и снижает экономические издержки.

Устройство и принцип работы электроприводов

Электропривод представляет собой 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. Датчики контролируют положение затвора и подают сигнал на включение или 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 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 используется для изменения частоты вращения, передаваемой 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 согласовать скорость вращения и многократно увеличить момент силы без повышения мощности двигателя.

Электропривод позволяет установить заданное положение клапана благодаря электронному блоку управления. Он контролирует потребление электропитания, крутящий момент и положение заслонки. Эти параметры помогают определить состояние запирающего устройства и электропривода и своевременно информировать персонал о нештатной ситуации. Электронное управление также позволяет поддерживать заданные параметры при переменной нагрузке 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.

Редукторы по конструктивному исполнению отличаются большим многообразием, позволяют подбирать крутящий момент, габариты 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 повышать крутящий момент. Червячная передача обладает свойством самоторможения: нагрузка на ведомое колесо не приводит в движение червяк и вал электродвигателя. Это означает, что клапан фиксируется в заданном положении без дополнительной энергии, несмотря на давление рабочей среды.

Разновидности вращательных приводов определяются целевым назначением. На практике различают:

  • неполноповоротные (однооборотные) приводы, в которых управление клапаном осуществляется за один оборот вала двигателя. Применяются там, где достаточно поворота на 90 градусов (поворотные затворы и шаровые краны);
  • многооборотные приводы, где управление производится более чем за один оборот ведущего вала. Используются для заслонок и регулирующих клапанов, когда требуется точность и плавность перекрытия сечения трубы.

Электроприводы производства фирмы AUMA (Германия)

Компания AUMA (Armaturen- Und Maschinen-Antriebe) более полувека поставляет 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. Производители запорной арматуры рекомендуют устанавливать вместе со своей продукцией изделия бренда AUMA.

Компания производит много- и неполнооборотные электроприводы в широком ассортименте: для труб малого и большого диаметра, с различным крутящим моментом. Выпускаются стандартные и взрывобезопасные исполнения для эксплуатации в агрессивных средах или при наличии опасных газов. Электроприводы имеют модульную конструкцию и могут комплектоваться специализированными редукторами и системами управления.

Однооборотные электроприводы типов SG 03.3–SG 05.3 и SG 05.1–SG 12.1 управляют поворотными элементами затворов на трубопроводах различного сечения. Стандартный угол поворота составляет 90 градусов, при необходимости применяются редукторы, обеспечивающие поворот до 360 градусов. Для труб диаметром менее 150 мм применяются приводы SG 03.3–SG 05.3 с диапазоном момента 32–63 Нм.

Серия SG 05.1–SG 12.1 рассчитана на трубопроводы свыше 150 мм и имеет диапазон крутящего момента 90–1200 Нм с периодом срабатывания 4–63 секунды. Приводы могут комплектоваться различными системами управления — от простых до комплексных блоков с фиксацией данных о режимах работы.

Для агрессивных сред и взрывоопасных условий применяются электроприводы SGExC 05.1–SGExC 12.1. Они отличаются широкими пределами крутящего момента и времени работы и комплектуются управляющими блоками с защищенной автоматикой и контактами.

Приводы и системы управления рассчитаны на широкий диапазон температур и выполнены в оболочке с высокой механической прочностью и стойкостью к коррозии. Модели SGExC 05.1–SGExC 12.1 рассчитаны на момент 90–1200 Нм и время поворота на 90 градусов 4–63 секунды.

Комбинация приводов SA...ExC с червячными редукторами GS позволяет получать крутящий момент до 360 000 Нм при рабочем времени 9–780 секунд. Червячные редукторы GS могут применяться и с многооборотными приводами SA, превращая их в неполнооборотные решения с высоким моментом для трубопроводов большого диаметра.

Многооборотные приводы с отсечным режимом в зависимости от редуктора могут отличаться временем непрерывной работы. Они способны выдавать крутящий момент до 32 000 Нм с выходной частотой вращения 4–180 об/мин. К ним относятся SA 07.1–SA 48.1, при этом SA 07.1–SA 16.1 могут комбинироваться с различными системами управления.

Приводы SAR 07.1–SAR 30.1 предусматривают прерывистый режим работы S4 с закрытием заслонок на 25%. Специальные версии обеспечивают закрытие в режиме S4 на 50%, а в режиме S5 — на 25%. Крутящий момент — от 15 Нм до 4000 Нм (до 1600 Нм, если момент регулируемый) при частоте вращения до 45 об/мин.

AUMA выпускает и взрывозащищенные многооборотные узлы SA...ExC 07.1–SA...ExC 16.1 с параметрами, близкими к стандартным приводам отсечной работы. Для удобства применения они могут комбинироваться со взрывозащищенными коническими редукторами GK или цилиндрическими редукторами GST, которые меняют угол между валами и направление вращения и повышают крутящий момент.