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

Размещено в номере: "Вестник арматурщика" № 8 (28) 2015
Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 30 Стандартизация 31 Газ.Нефть.Технологии УФА 14 ЗАО РОУ 11 Вестник арматуростроителя 41 Тулаэлектропривод 26 импортозамещение 22 видеорепортаж 27 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 93 Северный поток 10 Теплоснабжение 17 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 18 Инвестиции 48 Запорная арматура 40 Сертификация 66 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 19 Запорно-регулирующая арматура 23 Транснефть 104 Импортозамещение 136 Газпром 193 Награды 10 Аудиты 15 Шаровые краны 91 Клапаны 50 Трубы 50 Новинки и разработки 99 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 59 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 39 Обучение и кадры 16 Автоматизация 28 Локализация 21 НИОКР 36 Инновации 38 Международное сотрудничество 79 СПГ 35 Приводы 35 Нефтегаз 37 Новинки 62 посещение предприятий 10 КТОК 26 Нефть и газ 112 Экология 14 Насосное оборудование 41 Сила Сибири 22 ТЭЦ 18 Армалит 26 ЧТПЗ 84 АДЛ 54 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 27 РЭП Холдинг 15 ГОСТ 13 ОМЗ 20 Сплав 21 Белэнергомаш-БЗЭМ 10 АЭМ-технологии 17 Роснефть 49 Темпер 19 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 20 АУМА 29 Ижнефтемаш 17 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 33 Трубная металлургическая компания 32 МК Сплав 99 Завод Трубодеталь 20 АЭС 46 задвижки 13 ОМЗ-Спецсталь 11 ДС Контролз 18 выставка 141 Москва 29 МашСталь 11 арматура 29 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 471 Danfoss 101 клапан 10 БКЗ 39 Барнаульский котельный завод 34 литье 20 Судостроение 13 Astin BGM Group 11 ЦНИИТМАШ 15 нефть 43 Данфосс 125 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 27 Задвижки 27 Camozzi 13 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 43 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 БРОЕН 10 Итоги года 16 Росатом 88 Атомэнергомаш 60 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 ОЗНА 10 запорная арматура 18 ООО Паровые системы 12 Россия 33 Уралхиммаш 18 Индия 10 Emerson 39 Пензтяжпромарматура 24 AUMA 21 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 35 Корпорация «Сплав» 20 ООО "Темпер" 12 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 80 «Трубодеталь» 15 «Армалит» 19 водоснабжение 18 Hawle 21 Татнефть 11 ТМК 48 Гусар 32 Metso 16 ПОЛИПЛАСТИК 25 ТермоБрест 42 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 31 Курганская область 32 ООО «РТМТ» 20 «ПРИВОДЫ АУМА» 19 Энергомашкомплект 12 модернизация 44 ВМЗ 30 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 14 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 20 LD 27 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 17 Водоприбор 12 ФРП 11 АЭМ - технологии 12 Петрозаводскмаш 14 США 12 рынок 13 Транснефть – Диаскан 12 ПромАрм 24 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 27 ГУП ТЭК СПб 14 ПТПА 19 ПРИВОДЫ АУМА 24 электроприводы 66 Курган 25 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 СПД БИРС 10 промышленность 13 предохранительные клапаны 10 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 11 Китай 28 Курганский арматурный завод 14 НПП ТЭК 13 Силовые машины 20 форум 23 VALTEC 38 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 18 ММК 22 Северсталь 18 Тяжпромарматура 20 ПАО Татнефть 10 Заметки редактора 43 Armtorg 48 сильфонные компенсаторы 13 GRUNDFOS 21 ГРУНДФОС 19 Авангард 10 Арматуростроитель года 10 Иран 11 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 33 машиностроение 37 итоги 25 КОНАР 23 фитинги 10 конкурс 35 ГАКС-АРМСЕРВИС 26 производство 29 ИФАЗ 17 HEAT&POWER 16 Ижорские заводы 16 Астима 11 СИБУР 44 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 14 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 68 юбилей 21 обзор 11 ПКТБА 13 испытания арматуры 10 ПНТЗ 10 Редукционно-охладительные установки 13 регулирующие клапаны 19 Турция 15 банкротство 11 аудит 29 ЧелябинскСпецГражданСтрой 20 экспорт 14 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 Хавле 11 литейное производство 38 оборудование 23 рейтинг 17 Арзамасский приборостроительный завод 15 РАСКО 19 НПФ РАСКО 25 обучение 19 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 20 аккредитация 12 атомная промышленность 10 НТА-Пром 11 газовая отрасль 16 Петербургский Международный Газовый Форум 25 Белэнергомаш 17 Старооскольский арматурный завод 15 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 10 МЗТА 12 конференция 71 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 13 Эмерсон 16 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 30 Уплотнения 10 Метран 10 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 14 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 39 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 10 АЛНАС 11 РИМЕРА 11 Этерно 12 Владимир Путин 11 расширение ассортимента 10 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 новинка 40 Объединенная металлургическая компания 40 Выксунский металлургический завод 15 стенд 13 WorldSkills Russia 11 PCVExpo 22 Криоген-Экспо 12 нефтегазовый комплекс 10 история арматуростроения 12 автоматизация 13 локализация 12 HERZ 11 Группа ГМС 13 контрафакт 11 магистральный нефтепровод 13 конкурс проектов 10 Газпром нефть 12 новое оборудование 15 энергоэффективность 14 маркетинг 10 шаровые краны 30 трубопроводная арматура для АЭС 12 поставка 36 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 27 развитие производства 13 строительство газопровода 20 расширение линейки 11 Интергазсерт 11 семинары 14 САЗ Авангард 11 Курганхиммаш 14 Экспоцентр 10 насосные агрегаты 11 трубопроводы 21 Эго Инжиниринг 19 Группа ЧТПЗ 87 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 премия 10 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 17 Атоммаш 10 Уфа 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 обновление 11 насосы 18 соглашение 13 Металлообработка 12 технический семинар 10 котлы 14 ТВЭЛ 10 Минпромторг РФ 17 трубная продукция 19 поставка оборудования 59 ПНФ ЛГ автоматика 14 открытие производства 13 инжиниринг 12 криогенная арматура 15 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 13 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 28 ВАРК 12 обучение сотрудников 13 система менеджмента качества 14 атомная отрасль 30 нефтяная отрасль 13 российское производство 72 арматуростроение 37 котельное оборудование 14 Выставка 10 Атомная энергетика 16 трубопровод 12 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 23 медиагруппа Armtorg 40 международная выставка 23 мировое арматуростроение 23 БИРС Арматура 19 Госкорпорация Росатом 11 отгрузка оборудования 14 награда 10 деловая встреча 10 пао газпром 14 Госкорпорация "Росатом" 11 участие в выставках 29 проблемы отрасли 10 проектирование 11 новые технологии 32 компания АДЛ 17 ПАО «Газпром» 14 Бирс 12 СП "ТермоБрест" ООО 12 Нефтегаз-2018 10 поздравление 12 российское арматуростроение 50 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 14 делегация 15 YDF Valves 13 новые разработки 56 водный форум 12 запорно-регулирующая арматура 12 Заводы трубопроводной арматуры 22 PCVExpo 2018 11 интервью с выставки 21 видеорепортаж с производства 24 ЛГ Автоматика 16 видеорепортаж с производственной площадки 11 Белэнергомаш – БЗЭМ 10 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 23 участие в выставке 45 ПМГФ - 2018 15 Легенды арматуростроения 10 ЭКВАТЭК 2018 10 трубная промышленность 10 участие в форуме 14 Материалы конференции «Внутренняя стандартизация конечных потребителей трубопроводной арматуры. Новые разработки в отрасли арматуростроения» 11