НПАА, А. С. Плешков, Тайны закулисья, или Простота рейки. Особенности применения кулисного и реечного пневмоприводов для трубопроводной арматуры при реализации функции регулирования

НПАА, А. С. Плешков, Тайны закулисья, или Простота рейки. Особенности применения кулисного и реечного пнев...

В данном номере журнала мы продолжаем серию публикаций по тематике приводов, исполнительных механизмов и систем автоматики, применяемых для управления трубопроводной арматурой. По мнению большого количества представителей отрасли, в области эксплуатации трубопроводной арматуры исторически произошло разделение на несколько направлений — физически это разделение происходит по присоединительным фланцам узла «арматура-привод». Эксплуатацией арматуры традиционно занимаются механики, котельщики и многие другие специалисты. Ответственны за приводы (в большинстве случаев) электромеханики и электрики. Системами автоматики, в свою очередь, занимаются КИПовцы и «автоматчики». Несмотря на то, что привод, как минимум, не менее важный и ответственный узел любой трубопроводной арматуры, проблематике правильного подбора и безотказной эксплуатации приводов уделяется недостаточно внимания в специализированных изданиях и различной справочной литературе. Редакция «Вестника» в меру своих сил постарается уменьшить данный перекос и продолжит публикацию статей и обзоров, посвященных исполнительным механизмам и системам управления трубопроводной арматурой.

Традиционно наряду с электрическими исполнительными механизмами применяются пневматические приводы. Еще несколько десятков лет назад пневматические исполнительные механизмы применялись в основном на клапанах и имели прямоходную конструкцию. Необходимость в четвертьоборотных приводах появилась одновременно с приходом на рынок России четвертьоборотной арматуры. В данной статье технический эксперт НПАА Андрей Сергеевич Плешков рассмотрит различные конструкции пневмоприводов для четвертьоборотной арматуры и расскажет об особенностях эксплуатации данных конструкций в различных режимах. Надеемся, что данный материал, подготовленный автором на основании своего практического инженерного опыта, будет полезен нашим читателям.

Четвертьоборотные поворотные дисковые затворы в силу простоты конструкции, малого числа конструктивных деталей, невысокой массы и габаритов стали достаточно популярны как вид промышленной трубопроводной арматуры. Затворы применяются как в качестве запорной, так и в качестве регулирующей арматуры. Но эксплуатация затвора сопряжена с рядом технических сложностей, вызванных нелинейностью расходных характеристик среды при регулировании поворотным дисковым затвором. На рис. 1 представлены графические типовые расходные характеристики поворотного дискового затвора. При диапазоне угла открытия диска затвора (от 0 до 25 и от 75 до 90 градусов) характеристики имеют крайне нелинейную зависимость расхода от угла открытия. Поэтому регулирование у затворов возможно только в диапазоне угла открытия диска от 26 до 74 градусов.


Для четвертьоборотной арматуры, в том числе для затворов, наиболее часто применяются четвертьоборотные пневмоприводы реечного или кулисного типа. На рис. 2 приведены графики зависимости момента пневмопривода от угла поворота четвертьоборотного пневмопривода двустороннего действия. На графике видно, что пневмопривод реечного типа имеет постоянную зависимость момента от угла (рис. 3), в то время как у кулисного данная зависимость изображена в виде параболы. Это связано с конструктивным исполнением кулисного пневмопривода и основывается на зависимости М=F*L, где М — момент, F — сила (давление воздуха на поршень), L - плечо. В связи с тем, что конструкция кулисного привода имеет постоянную составляющую силы и переменное значение длины плеча в зависимости от положения запорного (или регулирующего) органа, моментная характеристика имеет нелинейный характер. Основная идея, заложенная при проектировании и разработке пневмопривода кулисного типа, состояла в том, чтобы получить моментную характеристику пневмопривода, наиболее близко повторяющую моментную характеристику запорного органа четвертьоборотной арматуры, убрав тем самым избыточный запас по моменту пневмопривода над арматурой в диапазонах угла поворота запорного органа от 15 до 75 градусов.

Для применения с запорной четвертьоборотной арматурой данная задача была относительно успешно решена: из-за изменения длины рычага от угла поворота моментная характеристика приобрела вид параболы и более точно повторяет моментную характеристику четвертьоборотной арматуры (рис. 4). При совмещении графиков расходных характеристик и момента пневмоприводов двух типов (рис. 5) можно увидеть технический дуализм проблематики регулирования четвертьоборотной арматуры с помощью пневмоприводов. В диапазоне регулирования от 26 до 74 градусов, где возможно регулирование, и расходные характеристики от изменения угла поворота регулирующего элемента относительно пропорциональны, зависимость момента от угла поворота кулисного пневмопривода, наоборот, крайне нелинейна.


При изменении управляющего сигнала, приходящего на позиционер, выходной вал пневмоприводов кулисного и реечного типа и, соответственно, регулирующий орган арматуры достигает необходимого значения по графику, приведенному на рис. 6.

КАК ВИДНО ИЗ ГРАФИКА:
1. Скорость реакции системы на изменения управляющего сигнала у реечного привода гораздо выше.

2. Амплитуда колебаний при достижении необходимого установившегося значения сигнала у реечного привода гораздо больше.


Рассмотрим предметно ситуацию. На позиционер поступает сигнал 13 mA вместо 12 mA. Запорный орган должен изменить положение — вместо 45 градусов занять положение 50-65 градусов. Диск затвора поворотного под управлением кулисного пневмопривода совершит несколько колебаний около значения 50-65 градусов с достаточно большой амплитудой. Динамическая характеристика переходного процесса будет нестабильной, а сам переходный процесс затянут. На протяжении переходного процесса расход среды будет нестабильным. Если в технологическом процессе при изменении расхода среды требуется быстродействие, или изменение расхода среды требуется часто, то вполне вероятно, что добиться необходимого результата не удастся. Это связано с тем, что до получения установившегося значения 50-65 градусов контроллер системы получит по обратной связи данные о недостатке (либо переизбытке) расхода среды и выдаст новое значение управляющего сигнала на позиционер. Потом данный цикл повторится еще раз. Таким образом, система регулирования выйдет из стабильного состояния — начнется ее раскачивание. Физически мы будем наблюдать постоянное изменение управляющего сигнала от контроллера, постоянную работу пневмопривода и постоянное перемещение диска затвора возле необходимой точки регулирования.

Таким образом, применение затвора поворотного дискового под управлением кулисного пневмопривода в качестве регулирующей арматуры оправданно только со следующими техническими ограничениями:

1. Процесс не требует частого изменения регулируемого параметра (расхода).

2. При необходимости изменения регулируемого параметра (расхода) процесс не требует быстродействия.

3. Процесс допускает значительное превышение значения регулируемого параметра (расхода) при переходном процессе.


При использовании затвора поворотного дискового под управлением реечного пневмопривода ограничения гораздо менее жесткие по причине более короткого времени протекания переходного процесса.

Применение пневмоприводов с четвертьоборотной арматурой наряду с очевидной простотой инженерного решения скрывает в себе ряд неочевидных на первый взгляд ограничений. Традиционно заметим, что именно понимание требований к техническому процессу и комплексный анализ эксплуатационных задач позволяют принять верное решение о применении того или иного типа исполнительного механизма в каждом конкретном случае.

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя» № 6 (41) 2017
Материалы других разделов по тегу НИОКР

Новости по тегу НИОКР

Статьи по тегу НИОКР

  • Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на формирование выплавляемых моделей при литье фасонных отливок сложной конфигурации Влияние модельного состава и материалов пресс-форм на


    Получение высокохудожественных изделий малых форм возможно только методом литья по выплавляемым моделям. В процессе тиражирования, начиная с этапа формирования выплавляемой модели, происходит искажение авторской версии отливки. Качество отпечатка опр...
  • Мониторинг объектов нефтегазового сектора беспилотными летательными аппаратами Мониторинг объектов нефтегазового сектора беспилотными летательными аппаратами


    Огромное количество компаний во многих отраслях по всему миру имеет ряд определенных проблем, связанных с оперативным мониторингом территории и принятием конкретных решений по полученным результатам....
  • ARTES Valve  Service GmbH, Патент на впрыскивающий охладитель ARTES с трехступенчатым сбросом давления ARTES Valve Service GmbH, Патент на


    Одним из основных продуктов компании ARTES Valve Service GmbH является впрыскивающий охладитель ОУ....
  • АО ЦНИИАГ, Овандер В. Б. Насосы с мускульным приводом АО ЦНИИАГ, Овандер В. Б. Насосы с


    Насосы с мускульным приводом далее — НМП широко применяются в гидроподъемниках, гидроинструментах, установках для опрессовки гидросистем, а также гидроприводах управления трубопроводной арматурой. Особенностью требований к НМП в гидроприводах трубопр...
  • ООО УльтраМарин, Чашков Ю. А. Переключающие устройства, или Можно ли переключиться на новое ООО УльтраМарин, Чашков Ю. А. Переключающие устройства,


    Управление потоками рабочих сред в хитросплетении трубопроводов на разных заводах — обычная задача операторов. В их распоряжении всегда есть переключающие устройства, что позволяет выбрать необходимую магистраль — левую или правую — для проведения ре...
  • ПАО СПЗ, Басыров В. С. Сильфонная арматура для ЖКХ. Мысли о новом проекте на ПАО Саранский приборостроительный завод ПАО СПЗ, Басыров В. С. Сильфонная арматура


    Одной из важнейших функций трубопроводной арматуры является недопущение утечек во внешнюю среду. В последние десятилетия, в связи с обострением экологических проблем, а также усложнением систем водяной разводки и, главное, стремлением застройщиков к ...

Интервью по тегу НИОКР

  • Интервью с генеральным директором НПО Регулятор А. М. Мельцером Интервью с генеральным директором НПО Регулятор А.


    Уважаемые читатели, представляем вашему вниманию интервью с А. М. Мельцером - генеральным директором НПО Регулятор - отечественным предприятием полного цикла, выпускающим регулирующую и предохранительную арматуру специального назначения для нефтяной ...
  • ООО НПО Тульский завод промышленной арматуры. Интервью с учредителем Андреем Владимировичем Зотовым ООО НПО Тульский завод промышленной арматуры. Интервью


    Сегодня мы хотим познакомить вас с научно-производственным объединением Тульский завод промышленной арматуры — российским предприятием, которое занимается разработкой, производством и поставкой электрогидроприводов....
  • НПО Флейм, ЗАО. Интервью с заместителем генерального директора по науке А. П. Парамоновым НПО Флейм, ЗАО. Интервью с заместителем генерального


    Уважаемые читатели журнала Вестник арматуростроителя, сегодня наша редакция предлагает вашему вниманию немного необычное интервью с производственной площадки петербургского предприятия — производителя трубопроводной арматуры ЗАО НПО Флейм, которое из...
Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 28 Стандартизация 26 Газ.Нефть.Технологии УФА 13 ЗАО РОУ 10 Вестник арматуростроителя 39 Тулаэлектропривод 23 импортозамещение 20 видеорепортаж 24 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 90 Северный поток 10 Теплоснабжение 14 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 17 Инвестиции 48 Запорная арматура 35 Сертификация 63 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 19 Запорно-регулирующая арматура 21 Транснефть 102 Импортозамещение 132 Газпром 191 Аудиты 14 Шаровые краны 87 Клапаны 40 Трубы 49 Новинки и разработки 94 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 55 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 38 Обучение и кадры 16 Автоматизация 22 Локализация 21 НИОКР 36 Инновации 36 Международное сотрудничество 77 СПГ 33 Приводы 31 Нефтегаз 36 Новинки 62 КТОК 26 Нефть и газ 111 Экология 10 Насосное оборудование 36 Сила Сибири 22 ТЭЦ 18 Армалит 25 ЧТПЗ 80 АДЛ 47 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 26 РЭП Холдинг 13 ГОСТ 11 ОМЗ 19 Сплав 21 АЭМ-технологии 17 Роснефть 48 Темпер 17 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 20 АУМА 28 Ижнефтемаш 16 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 29 Трубная металлургическая компания 25 МК Сплав 93 Завод Трубодеталь 19 АЭС 46 ОМЗ-Спецсталь 10 ДС Контролз 18 выставка 136 Москва 28 МашСталь 11 арматура 27 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 436 Danfoss 91 БКЗ 37 Барнаульский котельный завод 21 литье 18 Судостроение 13 Astin BGM Group 11 ЦНИИТМАШ 14 нефть 43 Данфосс 115 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 25 Задвижки 27 Camozzi 13 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 42 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 Итоги года 16 Росатом 87 Атомэнергомаш 59 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 запорная арматура 14 ООО Паровые системы 12 Россия 32 Уралхиммаш 17 Индия 10 Emerson 36 Пензтяжпромарматура 24 AUMA 17 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 31 Корпорация «Сплав» 20 ООО "Темпер" 10 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 79 «Трубодеталь» 14 «Армалит» 18 водоснабжение 15 Hawle 19 Татнефть 11 ТМК 43 Гусар 31 Metso 13 ПОЛИПЛАСТИК 23 ТермоБрест 38 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 30 Курганская область 29 ООО «РТМТ» 19 «ПРИВОДЫ АУМА» 19 Энергомашкомплект 12 модернизация 41 ВМЗ 28 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 14 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 19 LD 22 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 16 ФРП 11 АЭМ - технологии 12 Петрозаводскмаш 13 США 12 рынок 13 Транснефть – Диаскан 12 ПромАрм 23 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 26 ГУП ТЭК СПб 13 ПТПА 19 ПРИВОДЫ АУМА 21 электроприводы 61 Курган 25 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 промышленность 13 предохранительные клапаны 10 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 10 Китай 28 Курганский арматурный завод 14 НПП ТЭК 13 Силовые машины 20 форум 23 VALTEC 38 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 11 ММК 15 Северсталь 17 Тяжпромарматура 20 Заметки редактора 40 Armtorg 48 сильфонные компенсаторы 12 GRUNDFOS 17 ГРУНДФОС 16 Авангард 10 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 30 машиностроение 34 итоги 25 КОНАР 23 фитинги 10 конкурс 33 ГАКС-АРМСЕРВИС 26 производство 27 ИФАЗ 17 HEAT&POWER 15 Ижорские заводы 15 Астима 10 СИБУР 41 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 13 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 64 юбилей 18 обзор 10 ПКТБА 12 испытания арматуры 10 ПНТЗ 10 Редукционно-охладительные установки 11 регулирующие клапаны 19 Турция 13 аудит 28 ЧелябинскСпецГражданСтрой 19 экспорт 14 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 литейное производство 36 оборудование 18 рейтинг 14 Арзамасский приборостроительный завод 12 РАСКО 19 НПФ РАСКО 25 обучение 16 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 20 аккредитация 12 атомная промышленность 10 НТА-Пром 11 газовая отрасль 13 Петербургский Международный Газовый Форум 21 Белэнергомаш 16 Старооскольский арматурный завод 12 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 10 МЗТА 12 конференция 66 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 11 Эмерсон 14 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 28 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 14 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 32 Viessmann 13 ЗиО-Подольск 16 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 30 WorldSkills 11 Новое производство 19 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 АЛНАС 10 РИМЕРА 10 Этерно 12 Владимир Путин 10 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 новинка 39 Объединенная металлургическая компания 35 Выксунский металлургический завод 13 стенд 13 PCVExpo 15 нефтегазовый комплекс 10 история арматуростроения 12 автоматизация 13 локализация 11 HERZ 11 Группа ГМС 13 контрафакт 11 магистральный нефтепровод 13 Газпром нефть 11 новое оборудование 13 энергоэффективность 13 маркетинг 10 шаровые краны 23 трубопроводная арматура для АЭС 12 поставка 34 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 26 строительство газопровода 20 Интергазсерт 10 семинары 12 Курганхиммаш 11 Экспоцентр 10 трубопроводы 20 Эго Инжиниринг 17 Группа ЧТПЗ 77 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 16 Уфа 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 насосы 16 соглашение 12 Металлообработка 12 котлы 14 Минпромторг РФ 17 трубная продукция 11 поставка оборудования 45 ПНФ ЛГ автоматика 14 инжиниринг 10 криогенная арматура 10 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 10 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 21 ВАРК 11 обучение сотрудников 12 система менеджмента качества 11 атомная отрасль 30 нефтяная отрасль 11 российское производство 70 арматуростроение 31 Атомная энергетика 16 трубопровод 11 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 23 медиагруппа Armtorg 38 международная выставка 21 мировое арматуростроение 23 БИРС Арматура 17 Госкорпорация Росатом 11 награда 10 пао газпром 14 участие в выставках 26 проблемы отрасли 10 проектирование 10 новые технологии 30 компания АДЛ 10 Бирс 11 Нефтегаз-2018 10 поздравление 10 российское арматуростроение 41 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 12 делегация 12 YDF Valves 13 новые разработки 38 Заводы трубопроводной арматуры 20 видеорепортаж с производства 19 ЛГ Автоматика 16 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 10 участие в выставке 18