С. Цанюга, Е. Ефимов. Концептуальные решения быстродействующих запорных заслонок большого диаметра с приводами HYDROMAT (на примере MIV V3-06-3E DN 800 PN 6)

С. Цанюга, Е. Ефимов. Концептуальные решения быстродействующих запорных заслонок большого диаметра с приво...

Когда речь заходит о быстродействующих запорных клапанах малого диаметра, то вопрос, как говорится, «не стои´т» ― существует масса отработанных решений «экономного» типа, например, на базе кранов шаровых с пневмоприводами (относительно недорогими вследствие малого крутящего момента) или электроприводами с пружинным блоком.

Однако зачастую, например для турбинных установок (ТЭЦ, турбин в судостроении) или определенных технологических процессов (в нефтехимии, металлургии) имеется потребность в надежных, но в то же время экономных вариантах быстродействующих запорных клапанов большого диаметра.

В этом случае нужно обратить внимание на металлоуплотненные заслонки 3 эксцентриковой конструкции, такие как, например, MIV V3-06-3E. Седло в форме наклонного конуса 3-эксцентриковой арматуры идеально подходит для многочисленных циклов быстрого (аварийного) закрытия, исключая потенциальное заклинивание и повышенный износ, как случае, скажем, затворов центричных, 1- или 2-эксцентриковых.

Рисунок 1 ― Пневмопривод (закрытие пружиной) 3-эксцентрикового затвора DN 1500 PN 2,5. Фактическая скорость закрытия при тестировании на заводе около 1,5 с, при этом арматура была закрыта на 85 % за время 0,8 с.
Здесь требуется меньший крутящий момент в сравнении с 2-эксцентриковыми затворами с популярным ламинарным уплотнением (=экономия на размере привода; читай: цене). Однако, по понятным причинам, одной арматурой вопрос не решается. Компания HYDROMAT предлагает свои решения, в том числе для управления такой арматурой, которая идеально подходит, например, для случаев, когда нужно закрытие в течение 1 секунды для затвора Ду 800 или даже Ду 1400. При этом многолетний новаторский опыт компании HYDROMAT по производству гидравлических демпферов служит здесь только дополнительным плюсом: учитывая массу, диаметр (траекторию-расстояние, которое «пролетает» диск от 0 до 90°) диска, например, заслонки Ду 1500, можно примерно представить, какой момент инерции мы в итоге получим, разогнав арматуру (диск) на таком «не коротком» участке за 1 секунду. Поэтому имеет смысл комплектовать такие приводы гидравлическими демпферами, которые, конечно, «вредят» достижению наилучших результатов на нашей «стометровке» (забудьте о финишном спурте☺), однако берегут диск/седло/вал/уплотнение, обеспечивая очень приличный ресурс арматуры. На нашей памяти была поставка высокопроизводительной герметичной заслонки Ду 800 с пневмоприводом HYDROMAT для скоростной отсечки технологического газа, с периодичностью работы «1 закрытие в минуту», а иначе ― более 525 000 циклов закрытия в год. При этом срок гарантии на поставленное оборудование был 24 месяца. На рынке не так много предложений такого рода!

Для рассмотрения предлагаются два базовых решения: с пневмоприводом и с гидравлическим приводом.
При выборе, как правило, чаще руководствуются «наличием» под рукой среды для управления: масла (турбинное, как вариант) или воздуха (на тех же самых ТЭЦ всегда есть в доступе сжатый воздух от компрессоров). Определенную роль играет, конечно, и цена (пневматика дешевле).

Итак, перво-наперво для выбора размера привода нужно выяснить требуемый крутящий момент. Ниже в таблице приводятся значения для затвора Ду 800 Ру 6, в том числе значения для момента страгивания (требуют повышенного крутящего момента).

Таблица 1 ― Конкретный пример. Расчет привода для затвора Ду 800 Ру 6, необходимые моменты для открытия/закрытия в промежуточных и конечных положениях

Решение на базе пневмопривода имеет следующий вид.

Рисунок 2 ― Концепция быстродействующей отсечной арматуры на базе пневмопривода HYDROMAT (пружина закрывает)
Рисунок 2


Первое концептуальное решение состоит из:

• Пневмопривод типа scotch yoke (база)
• Пневмо- или гидравлический цилиндр однстороннего принципа действия для открытия
• Пружина для закрытия, в контейнере
• Гидравлический цилиндр одностороннего принципа действия с ручным гидравлическим насосом (помпой) для ручного открытия. В случае затвора Ду 800 требуется около 90 полных «качков» на открытие.

Исполнение и функциональные возможности

Направление закрытия с пружиной

• Нормальное закрытие при обесточивании пневматического соленоидного клапана (соленоида)
• Аварийное закрытие (fail safe) пружиной при обесточивании пилотного клапана Аварийное закрытие ≤ 85% за время ≤ 0,5 s. (до достижения зоны демпфирования).

Открытие выполняется пневматическим или гидравлическим цилиндром

1. Сжатый воздух давлением 5,5–8 атм. или опционально
2. Турбинное масло давлением, например, 9–10 атм.
Ручное открытие с помощью специального гидравлического цилиндра и гидравлического ручного насоса (помпы), установленного на приводе или удаленно.

Гидравлическое демпфирование: на последних 15 % хода фазы закрытие, характеристика настраиваема на гидравлическом цилиндре.

Время открытия и закрытия:

Для дискового затвора большого диаметра нормальное время закрытия и открытия от 180 до 240 секунд (характеристика настраиваема).


Рисунок 3 ― Дисковый затвор MIV V3-06-3E с гидравлическим приводом HYDROMAT с опциями в виде маслостанции, помпы и аккумулятора
Рисунок 3

Второе концептуальное решение на базе гидравлического привода состоит из:

• Собственно привод scotch yoke (база)
• Гидравлический цилиндр одностороннего принципа действия на открытие
• Контейнер с пружиной или опционально гидроаккумулятор
• Гидравлический ручной насос (помпа) для аварийного открытия (опционально: закрытия).

Предлагаемое исполнение и функциональные возможности привода:

Направление закрытия
• Нормальное закрытие при обесточивании соленоида с помощью:
1. Пружина
2. Гидроаккумулятор (по запросу).

Рисунок 4 ― Компактный электрогидравлический силовой блок (маслостанция) HYDROMAT, тип CEHPU (0,5 кВт, 400В, 50 Гц, IP65, Класс безопасности 1 по DIN VDE 0100)
Направление открытия

• Электрогидравлический способ с гидравлическим маслом от компактного силового блока (маслостанции) типа CEHPU-0,5 кВт
• Опционально: Аварийное открытие (один или несколько циклов) с гидравлическим аккумулятором
• Ручное открытие с помощью гидравлического ручного насоса (помпы), смонтированной непосредственно на приводе или удаленно.

Время открытия
Для дисковой арматуры в нормальных условиях время открытия и закрытия регулируемо, например, от 180 до 240 секунд (по умолчанию). Возможно другое время быстродействия по запросу.

Время закрытия

Аварийное закрытие за время менее 1 секунды. Закрытие на ≤85 % за время 0,5 секунд пружиной. Дальнейшее закрытие, последние 15 % хода на закрытие, настраиваемо по времени посредством гидравлического цилиндра (демпфирование).

Рисунок 5 ― Принципиальная схема гидравлического привода HYDROMAT затвора DN 800. Привод разработан на основе специфических требований заказчика (марка масла, условия окружающей среды, рабочее давление управляющей среды). Питание привода предусмотрено от собственной маслостанции (турбинное масло). Рисунок затвора в правом углу только для информации: затворы для скоростного закрытия, как правило, имеют цельный вал, необходимость которого обусловлена высокими нагрузками на диск и узел крепления диска к валу вследствие скоростного закрытия.

Рисунок 6 ― Ориентировочные габариты гидропривода HYDROMAT с пружинным блоком затвора DN 800
Рисунок 6

Второе предлагаемое решение может быть востребовано на ТЭЦ (питание от турбинного масла либо через собственную маслостанцию), нефтяной платформе или на крупном танкере как вариант для отсечки пара (в случае танкера). Питание при этом как от корабельной турбины (масла), так и от собственного силового блока, расположенного на требуемом удалении, соединенного с приводом гибкими маслошлангами или гибридным способом ― металлические маслопроводы и гибкие маслошланги. Компания HYDROMAT имеет опыт поставки такого решения, в том числе и для арктических широт. В случае гидравлических приводов рекомендуется потратиться на аккумулятор. Он может помочь открыть привод не только в случае полного отсутствия давления масла, но и в том в случае, если привод запитан от корабельной маслоустановки и производительность маслопровода, при возможной загрузке всех остальных питающихся устройств, не обеспечивает относительно быстрое (ожидаемое/требуемое) открытие привода и арматуры.

Рисунок 7 ― Общий вид затвора большого диаметра MIV V3-06- 3E с гидравлическим приводом HYDROMAT
Рисунок 8 ― Механический указатель положения и БКВ гидропривода HYDROMAT

Опубликовано в «Вестнике арматурщика» № 8 (28) 2015

Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 10 Стандартизация 13 Вестник арматуростроителя 17 Тулаэлектропривод 18 импортозамещение 10 видеорепортаж 12 НПАА 29 ОМК 59 Теплоснабжение 10 Ремонт и реконструкция 39 Нефтепереработка 10 Инвестиции 39 Запорная арматура 19 Сертификация 51 Фобос 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 13 Запорно-регулирующая арматура 17 Транснефть 63 Импортозамещение 109 Газпром 151 Шаровые краны 61 Клапаны 18 Трубы 31 Новинки и разработки 74 Тендеры и закупки 24 Модернизация производства 42 Контроль и испытания 21 Газ 10 Новое строительство 46 Выставки 32 Обучение и кадры 12 Автоматизация 13 Локализация 17 Инновации 27 Международное сотрудничество 51 СПГ 22 Нефтегаз 12 Новинки 55 КТОК 21 Нефть и газ 29 Насосное оборудование 13 Сила Сибири 21 Армалит 18 ЧТПЗ 45 АДЛ 33 ТЭКО-ФИЛЬТР 21 Сумское НПО 27 РТМТ 18 ГОСТ 10 ОМЗ 12 Сплав 13 АЭМ-технологии 12 Роснефть 32 Темпер 10 Курганский арматуростроительный кластер 12 ЖКХ 13 Ижнефтемаш 10 Ивано-Франковский арматурный завод 11 «АДЛ» 22 Трубная металлургическая компания 15 МК Сплав 65 Завод Трубодеталь 15 АЭС 22 ДС Контролз 14 выставка 65 Москва 20 МашСталь 10 ЦКБА 10 трубопроводная арматура 124 Danfoss 65 БКЗ 16 Барнаульский котельный завод 10 Судостроение 12 Astin BGM Group 11 нефть 12 Данфосс 81 Саранский приборостроительный завод 10 Санкт-Петербург 14 KSB 16 Задвижки 21 Camozzi 12 БАЗ 12 Волгограднефтемаш 36 Омский НПЗ 11 Ростовская АЭС 11 шаровой кран 10 Росатом 51 Атомэнергомаш 45 Минпромторг 25 ООО Паровые системы 10 Россия 25 Уралхиммаш 15 Emerson 17 Пензтяжпромарматура 22 AUMA 10 «Конар» 10 ООО «Приводы АУМА» 16 Корпорация «Сплав» 13 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 49 «Армалит» 11 Hawle 17 ТМК 27 Гусар 21 Metso 10 ПОЛИПЛАСТИК 22 ТермоБрест 28 Росстандарт 14 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 20 Курганская область 24 ООО «РТМТ» 14 «ПРИВОДЫ АУМА» 11 модернизация 26 ВМЗ 19 LD 14 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 10 ФРП 10 ПромАрм 17 Valve Industry Forum & Expo 10 ФАС 11 АБС Электро 29 Газ. Нефть. Технологии 13 ГУП ТЭК СПб 12 ПТПА 17 ПРИВОДЫ АУМА 10 электроприводы 30 Курган 21 Тюмень 13 Дайджест арматуростроителя 105 промышленность 10 ГЕАЗ 20 Китай 11 Силовые машины 15 форум 10 VALTEC 37 семинар 27 ЗапСибНефтехим 19 Северсталь 12 Тяжпромарматура 20 Заметки редактора 38 Armtorg 15 газопровод 10 КОНАР 15 конкурс 17 ГАКС-АРМСЕРВИС 17 производство 16 ИФАЗ 12 HEAT&POWER 14 Астима 10 СИБУР 29 Нововоронежская АЭС 2 13 Хавле Индустриверке 11 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 21 интервью 24 юбилей 12 регулирующие клапаны 16 аудит 16 ЧелябинскСпецГражданСтрой 15 СеверМаш 10 Белорусская АЭС 16 нефтепровод 14 Арзамасский приборостроительный завод 10 РАСКО 15 НПФ РАСКО 21 Челябинск 11 ЧЗЭМ 11 аккредитация 10 Петербургский Международный Газовый Форум 12 Uni-Fitt 11 вебинар 10 конференция 39 Северный поток 2 18 АО «ОКБМ Африкантов» 11 ГК Римера 21 Казахстан 12 Денис Мантуров 10 Транснефть-Сибирь 10 сотрудничество 19 Viessmann 12 ЗиО-Подольск 12 Лукойл 13 Новое производство 13 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 Этерно 11 новинка 24 Объединенная металлургическая компания 25 Выксунский металлургический завод 11 HERZ 11 Группа ГМС 10 Газпром нефть 10 трубопроводная арматура для АЭС 11 поставка 27 Aquatherm Moscow 19 строительство газопровода 12 Эго Инжиниринг 10 Группа ЧТПЗ 41 Нефтегаз 2017 15 Минпромторг РФ 15 поставка оборудования 12 ИННОПРОМ 2017 10