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
Стандартизация 12 Вестник арматуростроителя 14 Тулаэлектропривод 17 видеорепортаж 12 НПАА 27 ОМК 51 Ремонт и реконструкция 37 Инвестиции 35 Запорная арматура 18 Сертификация 47 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 13 Запорно-регулирующая арматура 15 Транснефть 58 Импортозамещение 96 Газпром 131 Шаровые краны 58 Клапаны 17 Трубы 31 Новинки и разработки 71 Тендеры и закупки 24 Модернизация производства 41 Контроль и испытания 20 Новое строительство 45 Выставки 32 Обучение и кадры 12 Автоматизация 12 Локализация 15 Инновации 23 Международное сотрудничество 33 СПГ 18 Нефтегаз 10 Новинки 54 КТОК 21 Нефть и газ 21 Насосное оборудование 12 Сила Сибири 18 Армалит 16 ЧТПЗ 42 АДЛ 30 ТЭКО-ФИЛЬТР 20 Сумское НПО 24 РТМТ 17 ОМЗ 11 Сплав 13 АЭМ-технологии 11 Роснефть 29 Курганский арматуростроительный кластер 12 ЖКХ 11 Ижнефтемаш 10 Ивано-Франковский арматурный завод 11 «АДЛ» 20 Трубная металлургическая компания 11 МК Сплав 61 Завод Трубодеталь 14 АЭС 17 ДС Контролз 13 выставка 49 Москва 14 ЦКБА 10 трубопроводная арматура 112 Danfoss 52 БКЗ 16 Барнаульский котельный завод 10 Данфосс 64 Санкт-Петербург 12 KSB 16 Задвижки 18 Camozzi 12 БАЗ 10 Волгограднефтемаш 33 Омский НПЗ 10 Росатом 40 Атомэнергомаш 40 Минпромторг 24 Россия 22 Уралхиммаш 14 Emerson 16 Пензтяжпромарматура 22 AUMA 10 ООО «Приводы АУМА» 15 Корпорация «Сплав» 10 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 47 «Армалит» 10 Hawle 15 ТМК 21 Гусар 19 Metso 10 ПОЛИПЛАСТИК 18 ТермоБрест 26 Росстандарт 14 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 19 Курганская область 24 ООО «РТМТ» 13 «ПРИВОДЫ АУМА» 11 модернизация 25 ВМЗ 16 LD 14 НПО ГАКС Армсервис 10 ФРП 10 ПромАрм 17 Valve Industry Forum & Expo 10 ФАС 11 АБС Электро 28 Газ. Нефть. Технологии 13 ГУП ТЭК СПб 10 ПТПА 17 ПРИВОДЫ АУМА 10 электроприводы 24 Курган 21 Тюмень 13 Дайджест арматуростроителя 97 промышленность 10 ГЕАЗ 20 Силовые машины 11 VALTEC 35 семинар 23 ЗапСибНефтехим 16 Северсталь 11 Тяжпромарматура 19 Заметки редактора 38 КОНАР 13 конкурс 16 ГАКС-АРМСЕРВИС 16 производство 16 ИФАЗ 12 Астима 10 СИБУР 26 Нововоронежская АЭС 2 13 Хавле Индустриверке 11 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 19 интервью 22 юбилей 10 регулирующие клапаны 12 аудит 16 ЧелябинскСпецГражданСтрой 14 СеверМаш 10 Белорусская АЭС 14 нефтепровод 10 РАСКО 14 НПФ РАСКО 20 Челябинск 10 ЧЗЭМ 11 Uni-Fitt 11 конференция 28 Северный поток 2 13 АО «ОКБМ Африкантов» 11 ГК Римера 21 Денис Мантуров 10 сотрудничество 16 Viessmann 12 ЗиО-Подольск 12 Лукойл 13 Новое производство 13 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 Этерно 11 новинка 20 Объединенная металлургическая компания 22 Выксунский металлургический завод 10 Газпром нефть 10 трубопроводная арматура для АЭС 10 поставка 25 Aquatherm Moscow 19 Группа ЧТПЗ 37 Нефтегаз 2017 15 Минпромторг РФ 15 поставка оборудования 11 ИННОПРОМ 2017 10