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 28 Стандартизация 26 Газ.Нефть.Технологии УФА 13 ЗАО РОУ 10 Вестник арматуростроителя 39 Тулаэлектропривод 23 импортозамещение 20 видеорепортаж 24 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 90 Северный поток 10 Теплоснабжение 15 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 17 Инвестиции 48 Запорная арматура 35 Сертификация 63 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 19 Запорно-регулирующая арматура 21 Транснефть 102 Импортозамещение 133 Газпром 191 Аудиты 14 Шаровые краны 87 Клапаны 40 Трубы 49 Новинки и разработки 94 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 55 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 38 Обучение и кадры 16 Автоматизация 22 Локализация 21 НИОКР 36 Инновации 37 Международное сотрудничество 77 СПГ 33 Приводы 31 Нефтегаз 36 Новинки 62 КТОК 26 Нефть и газ 111 Экология 10 Насосное оборудование 37 Сила Сибири 22 ТЭЦ 18 Армалит 25 ЧТПЗ 80 АДЛ 47 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 26 РЭП Холдинг 14 ГОСТ 11 ОМЗ 19 Сплав 21 АЭМ-технологии 17 Роснефть 48 Темпер 17 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 20 АУМА 28 Ижнефтемаш 16 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 29 Трубная металлургическая компания 25 МК Сплав 93 Завод Трубодеталь 19 АЭС 46 ОМЗ-Спецсталь 10 ДС Контролз 18 выставка 136 Москва 28 МашСталь 11 арматура 27 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 436 Danfoss 91 БКЗ 37 Барнаульский котельный завод 21 литье 18 Судостроение 13 Astin BGM Group 11 ЦНИИТМАШ 14 нефть 43 Данфосс 115 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 25 Задвижки 27 Camozzi 13 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 42 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 Итоги года 16 Росатом 87 Атомэнергомаш 59 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 запорная арматура 14 ООО Паровые системы 12 Россия 32 Уралхиммаш 17 Индия 10 Emerson 36 Пензтяжпромарматура 24 AUMA 17 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 31 Корпорация «Сплав» 20 ООО "Темпер" 10 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 79 «Трубодеталь» 14 «Армалит» 18 водоснабжение 15 Hawle 19 Татнефть 11 ТМК 43 Гусар 31 Metso 14 ПОЛИПЛАСТИК 23 ТермоБрест 38 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 30 Курганская область 29 ООО «РТМТ» 19 «ПРИВОДЫ АУМА» 19 Энергомашкомплект 12 модернизация 41 ВМЗ 28 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 14 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 19 LD 23 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 16 ФРП 11 АЭМ - технологии 12 Петрозаводскмаш 13 США 12 рынок 13 Транснефть – Диаскан 12 ПромАрм 23 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 26 ГУП ТЭК СПб 13 ПТПА 19 ПРИВОДЫ АУМА 21 электроприводы 61 Курган 25 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 промышленность 13 предохранительные клапаны 10 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 10 Китай 28 Курганский арматурный завод 14 НПП ТЭК 13 Силовые машины 20 форум 23 VALTEC 38 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 11 ММК 15 Северсталь 17 Тяжпромарматура 20 Заметки редактора 40 Armtorg 48 сильфонные компенсаторы 12 GRUNDFOS 18 ГРУНДФОС 17 Авангард 10 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 30 машиностроение 34 итоги 25 КОНАР 23 фитинги 10 конкурс 34 ГАКС-АРМСЕРВИС 26 производство 27 ИФАЗ 17 HEAT&POWER 15 Ижорские заводы 15 Астима 10 СИБУР 41 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 13 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 64 юбилей 18 обзор 10 ПКТБА 12 испытания арматуры 10 ПНТЗ 10 Редукционно-охладительные установки 11 регулирующие клапаны 19 Турция 13 аудит 28 ЧелябинскСпецГражданСтрой 19 экспорт 14 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 литейное производство 36 оборудование 18 рейтинг 14 Арзамасский приборостроительный завод 12 РАСКО 19 НПФ РАСКО 25 обучение 16 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 20 аккредитация 12 атомная промышленность 10 НТА-Пром 11 газовая отрасль 13 Петербургский Международный Газовый Форум 22 Белэнергомаш 16 Старооскольский арматурный завод 12 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 10 МЗТА 12 конференция 66 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 11 Эмерсон 14 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 28 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 14 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 32 Viessmann 13 ЗиО-Подольск 16 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 30 WorldSkills 11 Новое производство 19 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 АЛНАС 10 РИМЕРА 10 Этерно 12 Владимир Путин 10 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 новинка 39 Объединенная металлургическая компания 35 Выксунский металлургический завод 13 стенд 13 PCVExpo 15 нефтегазовый комплекс 10 история арматуростроения 12 автоматизация 13 локализация 11 HERZ 11 Группа ГМС 13 контрафакт 11 магистральный нефтепровод 13 Газпром нефть 11 новое оборудование 13 энергоэффективность 13 маркетинг 10 шаровые краны 23 трубопроводная арматура для АЭС 12 поставка 35 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 26 строительство газопровода 20 Интергазсерт 10 семинары 12 Курганхиммаш 11 Экспоцентр 10 трубопроводы 20 Эго Инжиниринг 17 Группа ЧТПЗ 77 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 16 Уфа 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 насосы 16 соглашение 12 Металлообработка 12 котлы 14 Минпромторг РФ 17 трубная продукция 11 поставка оборудования 46 ПНФ ЛГ автоматика 14 инжиниринг 10 криогенная арматура 10 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 10 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 22 ВАРК 11 обучение сотрудников 12 система менеджмента качества 11 атомная отрасль 30 нефтяная отрасль 11 российское производство 70 арматуростроение 31 Атомная энергетика 16 трубопровод 11 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 23 медиагруппа Armtorg 38 международная выставка 21 мировое арматуростроение 23 БИРС Арматура 17 Госкорпорация Росатом 11 награда 10 пао газпром 14 участие в выставках 26 проблемы отрасли 10 проектирование 10 новые технологии 31 компания АДЛ 10 Бирс 11 Нефтегаз-2018 10 поздравление 10 российское арматуростроение 42 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 12 делегация 12 YDF Valves 13 новые разработки 39 Заводы трубопроводной арматуры 20 видеорепортаж с производства 19 ЛГ Автоматика 16 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 11 участие в выставке 18 ПМГФ - 2018 10