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

  • 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 ...
  • ООО УльтраМарин, Чашков Ю. А. Дисковая герметичная магнитная муфта ООО УльтраМарин, Чашков Ю. А. Дисковая герметичная


    Миллионы насосов дни и ночи гонят рабочие среды — жидкости и газы — по трубам во все стороны, и часто через износившиеся сальники эти среды выходят наружу. Хорошо, если это воздух или вода, вытер тряпочкой или собрал в кружечку — и порядок. А если эт...
  • ОАО МосЦКБА, Логанов Ю. Д., Мороз В. В. Новые конструкции ручных гидравлических насосов для комплектации пневмогидравлических приводов шаровых кранов магистральных газопроводов ОАО МосЦКБА, Логанов Ю. Д., Мороз В.


    В настоящее время трубопроводный транспорт газа превратился в отдельную крупную отрасль народного хозяйства — газотранспортную систему страны далее — ГТС, основу которой составляют магистральные газопроводы, соединяющие месторождения углеводородов с ...

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...
вернуться наверх
Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 12 Стандартизация 17 Вестник арматуростроителя 30 Тулаэлектропривод 20 импортозамещение 16 видеорепортаж 21 Ямал СПГ 11 НПАА 33 ОМК 79 Северный поток 10 Теплоснабжение 12 Ремонт и реконструкция 40 Нефтепереработка 13 Инвестиции 45 Запорная арматура 27 Сертификация 59 Фобос 11 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 15 Запорно-регулирующая арматура 20 Транснефть 78 Импортозамещение 120 Газпром 169 Шаровые краны 74 Клапаны 28 Трубы 45 Новинки и разработки 76 Тендеры и закупки 24 Модернизация производства 46 Контроль и испытания 22 Газ 29 Новое строительство 47 Выставки 34 Обучение и кадры 13 Автоматизация 14 Локализация 20 НИОКР 34 Инновации 33 Международное сотрудничество 76 СПГ 29 Приводы 17 Нефтегаз 34 Новинки 58 КТОК 24 Нефть и газ 88 Насосное оборудование 17 Сила Сибири 21 ТЭЦ 14 Армалит 23 ЧТПЗ 60 АДЛ 41 ТЭКО-ФИЛЬТР 23 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 24 РЭП Холдинг 11 ГОСТ 10 ОМЗ 14 Сплав 19 АЭМ-технологии 15 Роснефть 42 Темпер 13 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 19 АУМА 16 Ижнефтемаш 12 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 28 Трубная металлургическая компания 20 МК Сплав 75 Завод Трубодеталь 17 АЭС 39 ДС Контролз 16 выставка 118 Москва 25 МашСталь 11 ЦКБА 10 Арматурные истории 10 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 276 Danfoss 76 БКЗ 33 Барнаульский котельный завод 14 литье 15 Судостроение 12 Astin BGM Group 11 нефть 32 Данфосс 97 Саранский приборостроительный завод 10 Санкт-Петербург 16 KSB 21 Задвижки 25 Camozzi 12 БАЗ 14 Волгограднефтемаш 39 Омский НПЗ 13 ТЭК 10 Ростовская АЭС 14 шаровой кран 12 Итоги года 16 Росатом 71 Атомэнергомаш 53 Минпромторг 27 ООО Паровые системы 11 Россия 30 Уралхиммаш 16 Emerson 30 Пензтяжпромарматура 23 AUMA 13 «Конар» 11 ООО «Приводы АУМА» 21 Корпорация «Сплав» 17 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 66 «Трубодеталь» 12 «Армалит» 16 водоснабжение 12 Hawle 17 ТМК 34 Гусар 28 Metso 10 ПОЛИПЛАСТИК 22 ТермоБрест 33 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 27 Курганская область 26 ООО «РТМТ» 16 «ПРИВОДЫ АУМА» 16 модернизация 34 ВМЗ 26 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 11 Трубодеталь 11 НОВАТЭК 15 LD 17 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 11 ФРП 11 Петрозаводскмаш 11 рынок 10 ПромАрм 21 Valve Industry Forum & Expo 10 ФАС 11 АБС Электро 36 Газ. Нефть. Технологии 21 ГУП ТЭК СПб 13 ПТПА 18 ПРИВОДЫ АУМА 10 электроприводы 38 Курган 23 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 126 промышленность 10 ГЕАЗ 20 электропривод 12 Реком 10 Китай 24 Курганский арматурный завод 11 НПП ТЭК 11 Силовые машины 18 форум 16 VALTEC 37 семинар 30 ЗапСибНефтехим 24 Северсталь 14 Тяжпромарматура 20 Заметки редактора 40 Armtorg 36 сильфонные компенсаторы 10 газопровод 25 нефтегазовая отрасль 10 машиностроение 10 итоги 23 КОНАР 20 фитинги 10 конкурс 30 ГАКС-АРМСЕРВИС 22 производство 20 ИФАЗ 16 HEAT&POWER 14 Астима 10 СИБУР 35 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 11 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 12 интервью 43 юбилей 15 ПКТБА 10 Редукционно-охладительные установки 10 регулирующие клапаны 17 Турция 10 аудит 21 ЧелябинскСпецГражданСтрой 16 экспорт 11 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 19 нефтепровод 20 литейное производство 21 оборудование 14 Арзамасский приборостроительный завод 11 РАСКО 18 НПФ РАСКО 21 обучение 10 Челябинск 13 ЧЗЭМ 17 аккредитация 12 Петербургский Международный Газовый Форум 12 Белэнергомаш 12 Uni-Fitt 11 вебинар 13 МЗТА 10 конференция 54 Северный поток 2 21 Эмерсон 12 АО «ОКБМ Африкантов» 13 ГК Римера 25 Казахстан 14 Денис Мантуров 13 затворы 10 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 25 Viessmann 12 ЗиО-Подольск 12 Будущее Белой металлургии 10 Лукойл 24 Новое производство 16 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 Этерно 11 Владимир Путин 10 АЭС Куданкулам 10 ремонт 14 новинка 30 Объединенная металлургическая компания 33 Выксунский металлургический завод 11 стенд 13 PCVExpo 14 HERZ 11 Группа ГМС 12 магистральный нефтепровод 10 Газпром нефть 11 новое оборудование 10 шаровые краны 15 трубопроводная арматура для АЭС 11 поставка 27 Aquatherm Moscow 24 строительство газопровода 18 Интергазсерт 10 Экспоцентр 10 трубопроводы 14 Эго Инжиниринг 12 Группа ЧТПЗ 56 белая металлургия 11 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 10 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 14 насосы 13 котлы 13 Минпромторг РФ 16 поставка оборудования 25 MIOGE 12 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 17 атомная отрасль 23 российское производство 37 сравнение конструкций 10 опыт эксплуатации 20 медиагруппа Armtorg 23 международная выставка 15 мировое арматуростроение 17 участие в выставках 13 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 12 YDF Valves 11