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....
  • ЦНИИАГ, АО. Овандер В. Б. Насосы с мускульным приводом ЦНИИАГ, АО. 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...
  • УльтраМарин, ООО. Чашков Ю. А. Переключающие устройства, или Можно ли переключиться на новое УльтраМарин, ООО. 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...
  • СПЗ, ПАО. Басыров В. С. Сильфонная арматура для ЖКХ. Мысли о новом проекте на ПАО Саранский приборостроительный завод СПЗ, ПАО. 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...
вернуться наверх
Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 30 Стандартизация 33 Газ.Нефть.Технологии УФА 14 ЗАО РОУ 11 Вестник арматуростроителя 46 НПО Регулятор 10 Тулаэлектропривод 27 импортозамещение 23 видеорепортаж 29 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 95 Северный поток 10 Теплоснабжение 18 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 18 Инвестиции 49 Запорная арматура 47 Сертификация 70 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 19 Запорно-регулирующая арматура 24 Транснефть 107 Импортозамещение 138 Газпром 194 Награды 11 Аудиты 15 Шаровые краны 94 Клапаны 52 Трубы 50 Новинки и разработки 99 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 62 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 40 Обучение и кадры 16 Автоматизация 29 Локализация 23 НИОКР 36 Теплоэнергетика 10 Инновации 38 Международное сотрудничество 81 СПГ 35 Приводы 36 Нефтегаз 37 Новинки 63 посещение предприятий 12 КТОК 26 Нефть и газ 112 Экология 15 Насосное оборудование 44 Сила Сибири 22 ТЭЦ 18 Армалит 29 ЧТПЗ 86 АДЛ 56 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 11 РТМТ 29 РЭП Холдинг 15 ГОСТ 13 ОМЗ 20 Сплав 21 Белэнергомаш-БЗЭМ 12 АЭМ-технологии 18 Роснефть 49 Темпер 20 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 22 АУМА 32 Ижнефтемаш 18 Ивано-Франковский арматурный завод 15 «АДЛ» 33 Трубная металлургическая компания 33 МК Сплав 102 Завод Трубодеталь 20 АЭС 47 задвижки 13 ОМЗ-Спецсталь 11 ДС Контролз 18 ARMTORG 10 выставка 142 Москва 29 МашСталь 11 арматура 32 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 11 трубопроводная арматура 497 Danfoss 108 клапан 11 БКЗ 40 Барнаульский котельный завод 36 литье 20 Судостроение 13 Astin BGM Group 11 Астин 10 ЦНИИТМАШ 16 нефть 43 Данфосс 132 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 28 Задвижки 28 Camozzi 13 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 44 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 БРОЕН 11 Итоги года 18 Росатом 89 Атомэнергомаш 60 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 ОЗНА 10 запорная арматура 20 Константа-2 10 ООО Паровые системы 12 Россия 33 Уралхиммаш 18 Индия 10 Emerson 39 Пензтяжпромарматура 24 AUMA 22 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 38 Корпорация «Сплав» 22 ООО "Темпер" 13 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 80 «Трубодеталь» 15 «Армалит» 20 водоснабжение 21 Hawle 21 Татнефть 11 ТМК 49 Гусар 32 Metso 17 ПОЛИПЛАСТИК 25 ТермоБрест 45 Росстандарт 16 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 34 Курганская область 33 ООО «РТМТ» 22 «ПРИВОДЫ АУМА» 21 Энергомашкомплект 13 модернизация 44 ВМЗ 32 Росводоканал 13 Первоуральский новотрубный завод 15 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 20 LD 30 НПО ГАКС Армсервис 12 Благовещенский арматурный завод 17 Водоприбор 12 ФРП 11 АЭМ - технологии 13 Петрозаводскмаш 16 США 12 рынок 13 Транснефть – Диаскан 14 ПромАрм 24 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 27 ГУП ТЭК СПб 17 ПТПА 20 ПРИВОДЫ АУМА 26 электроприводы 69 Курган 26 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 СПД БИРС 10 промышленность 13 предохранительные клапаны 11 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 11 Китай 28 Курганский арматурный завод 16 НПП ТЭК 13 Силовые машины 22 форум 23 VALTEC 38 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 18 ММК 22 Северсталь 18 Тяжпромарматура 20 ПАО Татнефть 10 Заметки редактора 44 Armtorg 49 сильфонные компенсаторы 13 GRUNDFOS 22 ГРУНДФОС 20 Авангард 10 Арматуростроитель года 13 Иран 11 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 33 машиностроение 38 итоги 25 КОНАР 23 фитинги 11 конкурс 37 ГАКС-АРМСЕРВИС 28 производство 29 ИФАЗ 19 HEAT&POWER 18 Ижорские заводы 18 Астима 11 СИБУР 44 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 14 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 72 юбилей 23 обзор 11 ПКТБА 13 испытания арматуры 11 ПНТЗ 11 Редукционно-охладительные установки 13 регулирующие клапаны 19 Турция 15 банкротство 12 аудит 30 ЧелябинскСпецГражданСтрой 22 экспорт 16 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 Хавле 11 литейное производство 39 оборудование 23 рейтинг 17 Арзамасский приборостроительный завод 16 РАСКО 21 НПФ РАСКО 27 обучение 20 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 22 аккредитация 12 атомная промышленность 10 НТА-Пром 11 газовая отрасль 16 Петербургский Международный Газовый Форум 25 Белэнергомаш 20 ГК Авангард 10 Старооскольский арматурный завод 16 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 10 МЗТА 12 конференция 78 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 15 Эмерсон 16 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 30 Уплотнения 10 Метран 10 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 16 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 40 Viessmann 13 ЗиО-Подольск 16 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 30 WorldSkills 14 Новое производство 22 Valve World Expo 15 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 поставка арматуры для АЭС 11 АЛНАС 11 РИМЕРА 11 Этерно 12 Владимир Путин 11 расширение ассортимента 12 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 новинка 41 Объединенная металлургическая компания 43 Выксунский металлургический завод 17 стенд 13 WorldSkills Russia 11 PCVExpo 22 Криоген-Экспо 13 нефтегазовый комплекс 10 судовая арматура 10 история арматуростроения 12 автоматизация 13 локализация 15 HERZ 12 Группа ГМС 14 контрафакт 11 магистральный нефтепровод 13 конкурс проектов 11 Газпром нефть 12 новое оборудование 15 энергоэффективность 14 маркетинг 10 шаровые краны 36 трубопроводная арматура для АЭС 13 поставка 37 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 29 развитие производства 14 строительство газопровода 20 расширение линейки 14 Интергазсерт 11 семинары 16 САЗ Авангард 14 Курганхиммаш 15 Экспоцентр 10 насосные агрегаты 13 трубопроводы 24 Эго Инжиниринг 19 Группа ЧТПЗ 90 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 премия 10 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 19 Атоммаш 11 Уфа 10 rotork 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 обновление 12 насосы 18 соглашение 13 Металлообработка 12 технический семинар 11 котлы 14 ТВЭЛ 10 Минпромторг РФ 18 трубная продукция 20 Энергетика 10 поставка оборудования 69 ПНФ ЛГ автоматика 14 открытие производства 15 инжиниринг 12 криогенная арматура 15 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 14 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 29 ВАРК 14 обучение сотрудников 13 система менеджмента качества 15 атомная отрасль 31 нефтяная отрасль 15 российское производство 73 арматуростроение 40 котельное оборудование 19 Выставка 10 Атомная энергетика 16 трубопровод 12 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 23 медиагруппа Armtorg 42 международная выставка 23 мировое арматуростроение 24 БИРС Арматура 19 АО "Атомэнергомаш" 10 Госкорпорация Росатом 11 отгрузка оборудования 16 награда 13 деловая встреча 11 пао газпром 14 Госкорпорация "Росатом" 11 участие в выставках 29 проблемы отрасли 10 проектирование 11 новые технологии 33 компания АДЛ 19 ПАО «Газпром» 14 Бирс 12 СП "ТермоБрест" ООО 15 Нефтегаз-2018 10 поздравление 16 российское арматуростроение 52 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 15 делегация 15 YDF Valves 13 международные стандарты 10 новые разработки 68 водный форум 12 запорно-регулирующая арматура 12 Заводы трубопроводной арматуры 23 PCVExpo 2018 11 интервью с выставки 32 видеорепортаж с производства 27 выставки 10 ЛГ Автоматика 16 интервью с дирекцией 19 видеорепортаж с производственной площадки 13 Белэнергомаш – БЗЭМ 14 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 25 участие в выставке 49 ПМГФ - 2018 16 Легенды арматуростроения 10 ЭКВАТЭК 2018 12 трубная промышленность 13 участие в форуме 14 Материалы конференции «Внутренняя стандартизация конечных потребителей трубопроводной арматуры. Новые разработки в отрасли арматуростроения» 12