Пневматические приводы трубопроводной арматуры, наряду с электроприводами, занимают ведущие позиции при автоматизации технологического процесса. Быстродействие и простота реализации положения безопасности позволяют внедрять пневмопривода в те участки технологического процесса, где данные критерии являются определяющими при выборе оборудования. В данном материале будут освещены несколько технических аспектов, которые необходимо учесть на этапе проектирования систем управления.
Характерной особенностью одностороннего пневмопривода является отсутствие подачи воздуха в одну из его полостей. Данная полость не соединена с пневмосистемой, а порт подвода сжатого воздуха непосредственно соединяется с атмосферой. В большинстве случаев данный порт остается либо незаглушенным, либо в него вкручивается пневмоглушитель. На первый взгляд, данное техническое решение является обоснованным, т. к. данная полость, по сути, не является пневматической, а служит лишь направляющей для пружин. Но при реальной эксплуатации возникают технические проблемы, неочевидные на стадии проектирования. Пружинная полость соединена с атмосферой, и при определенном расположении привода в пространстве атмосферные осадки в виде дождя и снега попадают внутрь пружинной полости (рис. 1).
Наличие влаги внутри пружинной полости приводит к образованию льда при переходе температуры воздуха ниже нулевой отметки (рис. 2). Лед или вода с фракциями льда препятствуют движению поршня, снижают момент, развиваемый приводом. Кроме того, лед в полости может привести к разрыву уплотнительного кольца поршня пневмопривода.
При взаимодействии влаги со смазочным материалом, находящимся в цилиндре пневмопривода, меняются свойства смазочного материала, появляется коррозия внутренних поверхностей цилиндра (рис. 3).
Наиболее простым и инженерно-обоснованным решением является размещение глушителей пневматических портов пружинной полости пневмопривода таким образом, чтобы исключить возможность попадания влаги в полость привода. На рис. 4 представлен вариант размещения пневмоглушителей, направленных вертикально вниз.
Столь простое инженерное решение, заложенное на этапе проектирования пневмосистемы управления пневмоприводами трубопроводной арматуры, позволяет исключить массу проблем при эксплуатации и не допустить нештатные режимы эксплуатации трубопроводной арматуры.
Следующим немаловажным и столь же неочевидным аспектом в применении пневмопривода одностороннего действия с трубопроводной арматурой является верный подбор механического ручного дублера. Ручной дублер предназначен для перестановки запорного или регулирующего органа трубопроводной арматуры при отсутствии давления сжатого воздуха в пневмосистеме. В общем случае момент ручного дублера должен быть больше момента сопротивления арматуры с неким коэффициентом запаса.
При применении пневмопривода двойного действия данное правило действует априори. Но при использовании пневмопривода одностороннего действия ручной дублер должен развить момент больше суммарного момента сопротивления арматуры и момента, возникающего при усилии на поршне, направленном на сжатие пружин. На рис. 5 данный тезис проиллюстрирован графически.
Третьим и последним освещенным в данном материале аспекте применения пневматических систем управления пневмоприводами трубопроводной арматуры является спорное решение, предлагаемое рядом известных инженерных компаний при проектировании и поставке арматуры с пневмоприводами.
Данное неверное, по мнению автора, решение подразумевает отсутствие в пневматической обвязке системы управления пневмоприводом элемента (например, трехходового шарового крана), позволяющего соединить пневматическую систему с атмосферой и сбросить давление сжатого воздуха из системы управления пневматического привода трубопроводной арматуры (рис. 6).
Отсутствие данного крана сброса не позволит осуществить ручное управление трубопроводной арматурой с помощью ручного дублера. Сжатый воздух окажется запертым в локальной пневматической системе управления пневмоприводом.
Соответственно, и использование ручного дублера при наличии давления сжатого воздуха, запертого в пневмосистеме, не позволит использовать ручной дублер. Наличие крана сброса давления воздуха из полостей пневмопривода и пневматической системы управления (рис. 7) позволит исключить сложности перехода на ручное управление.
