Электроприводы трубопроводной арматуры

Первые электроприводы представляли собой обычный электромотор, который приводился в движение подачей напряжения. При достижении крайнего положения "закрыто" или "открыто" электромотор продолжал вращаться или подавать усилие на шток арматуры, что могло стать причиной поломки арматуры, срыва резьбы или уплотнений. 

Современный электропривод - это сложная электромеханическая система, служащая для механизации и автоматизации трубопроводной арматуры. Электропривод может быть оснащен большим количеством датчиков, реле и даже микросхемами, которые существенно расширяют возможности управления трубопроводной арматурой.

Основные элементы, входящие в состав электропривода:

• планетарный или червячный редукторный механизм, передающий вращение электродвигателя на шток арматуры;
• концевые выключатели, которые позволяют остановить вращение штока арматуры при достижении конечного положения открыто-закрыто;
• моментные выключатели, которые останавливают электропривод при возникновении перегрузки на штоке арматуры. Например, арматура не может быть закрыта из-за попадания посторонних объектов в запорный орган;
• промежуточные выключатели, срабатывающие при достижении заданных положений выходного вала;
• механический указатель положения;
• индикатор работы электропривода, индикатор аварийного состояния;
• аналоговые потенциометры, магнитные датчики указателя положения;
• предохранители, термодатчики, механические размыкатели, обеспечивающие защиту электропривода от перегрева;
• нагреватели электропривода, обеспечивающие его бесперебойную работу в условиях пониженной температуры окружающей среды;
• блок управления, позволяющий управлять электроприводом удаленно по цифровым интерфейсам, объединять электроприводы в сеть.

Неполнооборотный, многооборотный, прямоходный, рычажный:

В зависимости от величины и вида перемещения штока арматуры, электроприводы делятся на конструктивно разные типы приводов: неполнооборотный, многооборотный, прямоходный, рычажный.

Неполнооборотные электроприводы (их так же называют однооборотными или четвертьоборотными) устанавливаются на арматуру, закрытие-открытие которой происходит при повороте штока на 90°. К такой арматуре относятся краны шаровые, затворы дисковые поворотные и др. Особенность автоматизации неполнооборотной арматуры - необходимость в большом стартовом крутящем моменте. Это обусловлено конструкцией арматуры, в которой запорный орган плотно прилегает к уплотняющим материалам. Однако с развитием технологий появляются более продвинутые конструкции, обеспечивающие герметичность и при этом уменьшающие трение - например дисковые затворы с эксцентриситетом.

Общепромышленный, взрывозащищенный:

Электроприводы используются для автоматизации арматуры во всех сферах инженерных систем, начиная от простого водоснабжения и заканчивая объектами добывающей, металлургической, нефтехимической промышленности и даже атомной энергетики. В каждой сфере промышленности существуют определенные требования к технике безопасности. В данном контексте принято говорить об исполнении электропривода.

По своему исполнению электроприводы делятся на общепромышленные, взрывозащищенные, а так же электроприводы для АЭС, для шахт, и электроприводы морского исполнения.

Общепромышленные электроприводы - наиболее распространенные и часто используемые приводы для автоматизации взрывобезопасных промышленных объектов. В конструкции общепромышленных приводов предусмотрена пылевлагозащита определенного класса, защита от коррозии, допустимый перепад температур окружающей среды. Чем сложнее условия эксплуатации, тем сложнее конструкция привода и дороже его цена. Общепромышленные приводы разработаны с тем учетом, чтобы не перегружать конструкцию излишними качествами там, где это не нужно, и обеспечивать исправную работу в течении всего срока эксплуатации. Основные сферы применения - горячее и холодное водоснабжение, водоотведение, паровые сети, системы пожаротушения, кондиционирования и вентиляции, трубопроводы пищевой и химической промышлености, технические трубопроводы любых негорючих материалов - жидких, твердых (абразивных) и газообразных.

К эксплуатации во взрывоопасных зонах предъявляются особые требования, которые должны быть соблюдены.

Взрывозащищенные электроприводы на порядок сложнее общепромышленных. Взрывозащита - это меры, которые обеспечивают безопасность оборудования для работы во взрывоопасных средах, процессов его производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации, а также утилизации. К техническим решениям относят применение оборудования (в первую очередь электрооборудования), не способного вызвать взрыв. Взрывозащищенные электроприводы обозначаются маркировкой Ex.

По области применения оборудование делится на следующие группы:

• I - оборудование, предназначенное для применения в подземных выработках шахт, рудников, опасных в отношении рудничного газа и (или) горючей пыли, а также в тех частях их наземных строений, в которых существует опасность присутствия рудничного газа и (или) горючей пыли (категория смеси - I );
• II - оборудование, предназначенное для применения во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок (категория смеси - II по газу);
• III - оборудование, предназначенное для применения во взрывоопасных пылевых средах (категория смеси - II по пыли).

Электроприводы в морском исполнении устанавливаются в прибережных зонах, верфях, на нефтедобывающих платформах, и даже на судах и подводных лодках. На морских судах электроприводы используются для дренажных, топливных, балластных, спринклерных систем и систем пожаротушения. Морские суда характеризуются ограниченностью пространства, что налагает более жесткие требования к массогабаритным характеристикам установленного на них оборудования. Приводы морского исполнения должны отвечать всем требованиям по устойчивости к ударной и вибрационной нагрузкам для морских судов и подводных лодок. Все элементы корпуса делаются из бронзы, все внешние винты – из высокопрочной нержавеющей стали. Это обеспечивает устойчивость к воздействию морской воды в течение долгого времени.

Пылевлагозащита (степень защиты оболочки):

Класс пылевлагозащиты IP - система классификации степеней защиты оболочки электрооборудования от проникновения твёрдых предметов и воды в соответствии с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96).

Маркировка степени защиты оболочки электрооборудования осуществляется при помощи международного знака защиты (IP) и двух цифр, первая из которых означает защиту от попадания твёрдых предметов, вторая — защиту от проникновения воды. Но классификация по IP не дает информации о взрывоопасности или о влиянии условий окружающей среды (повышенная влажность, температура, коррозийность, взаимодействие с едкими газами/жидкостями и прочее).

Если первая цифра равна 0, то оболочка не обеспечивает защиту ни от доступа к опасным частям, ни от проникновения внешних твёрдых предметов. При цифре 6 оболочка обеспечивает полную защиту от пыли (герметичность).

• 1 - защита от предметов диаметром более 50мм, нет защиты от сознательного контакта;
• 2 - защита от предметов диаметром 12,5мм и более - например от пальцев;
• 3 - защита от предметов диаметром 2,5мм и более - от кабелей, инструментов;
• 4 - защита от предметов диаметром от 1мм - большинство проводов, болтов и т.п.;
• 5 - пылезащищенность, некоторое количество пыли может проникать внутрь, однако это не нарушает работу устройства; полная защита от контакта;
• 6 - полная пыленепроницаемость.

Аналогично, если вторая цифра равна 0, то оболочка не обеспечивает защиту от вредного воздействия воды. Цифра 8 указывает на то, что оболочка обеспечивает защиту от воздействия при длительном погружении в воду.

• 1 - защита от вертикально капающей воды;
• 2 - защита от воды, которая льётся вертикально или под углом до 15° к вертикали;
• 3 - защита от воды, которая льётся вертикально или под углом до 60° к вертикали;
• 4 - защита от брызг, падающих в любом направлении;
• 5 - защита от водяных струй с любого направления;
• 6 - защита от морских волн или сильных водяных струй;
• 7 - защита от кратковременного погружения на глубину до 1 метра;
• 8 - полная водонепроницаемость. Устройство может работать в погружённом режиме;
• 9 - полная водонепроницаемость под давлением. Устройство может работать в погружённом режиме при высоком давлении жидкости.