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 24 Стандартизация 20 Газ.Нефть.Технологии УФА 13 ЗАО РОУ 10 Вестник арматуростроителя 37 Тулаэлектропривод 22 импортозамещение 17 видеорепортаж 21 Ямал СПГ 12 НПАА 33 ОМК 85 Северный поток 10 Теплоснабжение 13 Ремонт и реконструкция 42 Нефтепереработка 15 Инвестиции 47 Запорная арматура 31 Сертификация 61 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 17 Запорно-регулирующая арматура 20 Транснефть 90 Импортозамещение 129 Газпром 187 Шаровые краны 78 Клапаны 31 Трубы 47 Новинки и разработки 85 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 49 Контроль и испытания 23 Газ 36 Новое строительство 50 Выставки 38 Обучение и кадры 15 Автоматизация 15 Локализация 21 НИОКР 36 Инновации 34 Международное сотрудничество 76 СПГ 29 Приводы 20 Нефтегаз 36 Новинки 59 КТОК 26 Нефть и газ 102 Насосное оборудование 22 Сила Сибири 22 ТЭЦ 15 Армалит 26 ЧТПЗ 71 АДЛ 43 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 25 РЭП Холдинг 12 ГОСТ 10 ОМЗ 18 Сплав 21 АЭМ-технологии 17 Роснефть 48 Темпер 15 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 20 АУМА 23 Ижнефтемаш 14 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 28 Трубная металлургическая компания 21 МК Сплав 84 Завод Трубодеталь 19 АЭС 43 ДС Контролз 16 выставка 126 Москва 26 МашСталь 11 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 378 Danfoss 84 БКЗ 36 Барнаульский котельный завод 19 литье 17 Судостроение 12 Astin BGM Group 11 ЦНИИТМАШ 12 нефть 39 Данфосс 106 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 17 KSB 23 Задвижки 26 Camozzi 13 БАЗ 15 Волгограднефтемаш 41 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 14 Итоги года 16 Росатом 78 Атомэнергомаш 57 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 ООО Паровые системы 12 Россия 32 Уралхиммаш 16 Индия 10 Emerson 34 Пензтяжпромарматура 23 AUMA 17 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 26 Корпорация «Сплав» 20 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 74 «Трубодеталь» 13 «Армалит» 16 водоснабжение 13 Hawle 19 Татнефть 10 ТМК 36 Гусар 29 Metso 11 ПОЛИПЛАСТИК 23 ТермоБрест 36 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 28 Курганская область 27 ООО «РТМТ» 18 «ПРИВОДЫ АУМА» 16 модернизация 38 ВМЗ 28 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 14 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 16 LD 19 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 15 ФРП 11 АЭМ - технологии 11 Петрозаводскмаш 13 США 12 рынок 11 ПромАрм 23 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 41 Газ. Нефть. Технологии 25 ГУП ТЭК СПб 13 ПТПА 18 ПРИВОДЫ АУМА 16 электроприводы 50 Курган 24 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 промышленность 12 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 10 Китай 28 Курганский арматурный завод 12 НПП ТЭК 11 Силовые машины 19 форум 19 VALTEC 38 семинар 30 ЗапСибНефтехим 24 ММК 10 Северсталь 15 Тяжпромарматура 20 Заметки редактора 40 Armtorg 47 сильфонные компенсаторы 10 GRUNDFOS 10 ГРУНДФОС 11 металлургия 13 газопровод 30 нефтегазовая отрасль 27 машиностроение 18 итоги 23 КОНАР 21 фитинги 10 конкурс 32 ГАКС-АРМСЕРВИС 25 производство 21 ИФАЗ 16 HEAT&POWER 14 Ижорские заводы 12 Астима 10 СИБУР 37 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 13 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 64 юбилей 16 ПКТБА 11 ПНТЗ 10 Редукционно-охладительные установки 10 регулирующие клапаны 19 Турция 13 аудит 23 ЧелябинскСпецГражданСтрой 17 экспорт 14 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 19 нефтепровод 25 литейное производство 29 оборудование 16 рейтинг 11 Арзамасский приборостроительный завод 11 РАСКО 18 НПФ РАСКО 24 обучение 11 Челябинск 14 ЧЗЭМ 19 аккредитация 12 Петербургский Международный Газовый Форум 13 Белэнергомаш 14 Старооскольский арматурный завод 11 Uni-Fitt 11 вебинар 13 МЗТА 12 конференция 61 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 10 Эмерсон 13 АО «ОКБМ Африкантов» 13 ГК Римера 25 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 11 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 25 Viessmann 12 ЗиО-Подольск 13 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 29 Новое производство 16 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 Этерно 11 Владимир Путин 10 АЭС Куданкулам 11 ремонт 14 новинка 30 Объединенная металлургическая компания 35 Выксунский металлургический завод 13 стенд 13 PCVExpo 14 история арматуростроения 11 автоматизация 12 локализация 10 HERZ 11 Группа ГМС 12 контрафакт 10 магистральный нефтепровод 13 Газпром нефть 11 новое оборудование 10 энергоэффективность 12 маркетинг 10 шаровые краны 16 трубопроводная арматура для АЭС 12 поставка 28 Aquatherm Moscow 25 строительство газопровода 19 Интергазсерт 10 Экспоцентр 10 трубопроводы 19 Эго Инжиниринг 15 Группа ЧТПЗ 67 белая металлургия 14 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 15 Уфа 10 Алексей Миллер 10 насосы 14 соглашение 10 Металлообработка 12 котлы 13 Минпромторг РФ 17 поставка оборудования 31 ПНФ ЛГ автоматика 14 инжиниринг 10 MIOGE 15 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 22 ВАРК 10 атомная отрасль 24 российское производство 55 арматуростроение 12 Атомная энергетика 15 трубопровод 10 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 21 медиагруппа Armtorg 31 международная выставка 18 мировое арматуростроение 22 Госкорпорация Росатом 10 пао газпром 12 участие в выставках 16 проблемы отрасли 10 новые технологии 15 Нефтегаз-2018 10 российское арматуростроение 23 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 12 YDF Valves 13 Заводы трубопроводной арматуры 18 видеорепортаж с производства 18 ЛГ Автоматика 16 Точприбор 13