Материал: Системы управления исполнительными механизмами.

Трехходовые клапаны широко применяются в системах отопления, холодного и горячего водоснабжения. Один из портов клапана всегда общий, а два других используются как отводящий и байпасный порты.

Некоторые смесительные клапаны специального конструктивного исполнения можно использовать в качестве разделительных, другие – нет. Клапан может устанавливаться как в прямой, так и в обратной линии. Обычно в комплекте сопроводительной документации на клапан приводятся схемы и рекомендации по его использованию.

1.2.2.Электрические исполнительные механизмы

Всоответствии с работой [1] электрические исполнительные механизмы (далее – ЭИМ) определяются как исполнительные механизмы, использующие электрическую энергию.

ЭИМ представляют собой регулируемые электроприводы

иявляются наиболее распространенным классом ИМ в системах автоматизации большинства объектов техники (около 95 % от объема всех ИМ). Этому способствуют многочисленные достоинства, связанные с простотой и качеством преобразования электрической энергии питающей сети в механическую энергию перемещения рабочих (регулирующих) органов.

ЭИМ постоянной скорости для управления ЗРА подраз-

деляются на три группы по характеру движения выходного элемента:

–механизмы электрические однооборотные (МЭО), или, иными словами, поворотные, выходной элемент которых вращается по дуге до 360°; служат для управления шаровыми кранами

иповоротными дисковыми затворами;

–механизмы электрические многооборотные (МЭМ), выходной элемент которых вращается более 360°; служат для управления шиберными и клиновыми задвижками;

27

– механизмы электрические прямоходные (МЭП), выходной элемент которых перемещается поступательно; служат для управления клапанами любых типов.

Внешний вид ряда таких ЭИМ приведен на рис. 1.7–1.9.

Рис. 1.7. Механизмы электрические однооборотные с рычажным выходным элементом МЭО (а) и с фланцевым выходным элементом МЭОФ (б) производства ОАО «МЗТА»

Рис. 1.8. Механизм электрический многооборотный МЭМ производства ОАО «МЗТА»

28

а б

Рис. 1.9. Механизм электрический прямоходный МЭП (а) и вариант установки МЭП на трехходовой регулирующий клапан (б)

Упрощенная кинематическая схема ЭИМ представлена на рис. 1.10.

Рис. 1.10. Упрощенная кинематическая схема ЭИМ

29

В зависимости от типа электроприводы могут состоять из следующих основных узлов:

1 – электродвигатель;

2 – силовой редуктор с главной понижающей передачей; 3 – червячная пара (как пример силовой передачи);

4 – блок сигнализации положения выходного вала, который может содержать следующие элементы:

5 – реостатный датчик положения;

6– концевые выключатели;

7– кулачки концевых выключателей, кинематически связанные с выходным валом механизма и осуществляющие нажатие на концевые выключатели;

8– узел преобразования вращения выходного вала;

9– шариковинтовая пара для прямоходных механизмов;

10– рычаг или коромысло для поворотных механизмов;

11– ручной привод со своей передачей и механизмами блокирования/деблокирования ручного привода.

ЭИМ работает следующим образом. При подаче напряжения питания на электродвигатель 1 исполнительного механизма ротор последнего начинает вращаться. Через силовой редуктор 2 с главной понижающей передачей, например червячной 3, вращение от электродвигателя передается на выходной вал механизма, при этом благодаря большому передаточному отношению частота вращения выходного вала механизма понижается, а момент на выходном валу механизма возрастает. Закрепленный на выходном валу рычаг 10 или механизм преобразования вращательного движения в поступательное 9 приходит в движение и при соединении со штоком, например, клапана перемещает последний. При снятии напряжения с электродвигателя ротор электродвигателя с некоторым выбегом останавливается и движение выходного вала механизма прекращается. При реверсе электродвигателя кинематически связанный с ротором электродвигателя выходной вал механизма приходит во вращение в обратном направлении, а при остановке электродвигателя также останавливается и выходной вал механизма.

30

Силовая передача и силовой редуктор, как уже отмечалось, имеют, как правило, большое передаточное отношение, благодаря чему силовая передача обладает свойством самоторможения и любые моменты или усилия, прикладываемые со стороны выходного вала, не приводят к вращению валов механизма. Выходной вал исполнительного механизма, таким образом, сохраняет свое положение при отсутствии сигналов управления и обесточенном электродвигателе.

Очевидно, что в этом случае исполнительный механизм представляет собой разновидность интегратора, который суммирует

исохраняет управляющие воздействия. Для контроля положения выходного вала механизмы оснащаются блоками сигнализации 4, которые могут содержать датчики положения 5 и концевые микровыключатели 6, которые также кинематически связаны с главной силовой передачей механизма, благодаря чему обеспечивается достоверная информация о положении выходного вала механизма

иего промежуточных положениях. Для перемещения выходного вала механизма без подачи напряжения на электродвигатель, что бывает необходимо при монтаже, пусконаладочных работах и при парировании аварийных ситуаций, электроприводы оснащаются ручными дублерами 11, которые могут быть либо постоянно подключенными к главной передаче механизма, либо подключаться через соответствующие механизмы блокирования/деблокирования ручного привода.

Наиболее часто в отечественной практике применяются ЭИМ постоянной скорости следующих производителей:

–ОАО «ЗЭиМ», г. Чебоксары;

–ЗАО «Тулаэлектропривод» (301114, Тульская обл., Ленинский р-н, пос. Плеханово);

–ООО «Научно-производственное предприятие „Томская электронная компания“» (ООО НПП «Томская электронная компания», ООО «НПП ТЭК»);

–ООО НПО«Сибирский Машиностроитель» (ООО «Сибмаш»). Среди зарубежных производителей на российском рынке

наиболее широко представлена продукция фирм: AUMA, BIFFI,

31

Hartmann & Braun, Honeywell, Kromshcroder, REGADA, ROTORK, Siemens, Sauter, Danfoss, Belimo и др.

Основными параметрами, определяющими типоразмер ЭИМ ЗРА, являются следующие:

–номинальный крутящий момент на выходном валу в ньютон метрах (Н·м) или номинальное перестановочное усилие (Н);

–номинальное значение полного хода выходного элемента

воборотах или миллиметрах;

–номинальное значение времени полного хода выходного вала в секундах.

В табл. 1.2 приведены основные технические характеристики ЭИМ ЗРА, выпускаемых одним из крупнейших производителей и поставщиков ЭИМ – Московским заводом тепловой автоматики (ОАО «МЗТА»).

Таблица 1.2 Технические характеристики ЭИМ ЗРА фирмы ОАО «МЗТА»

Ниже рассмотрены основные функциональные возможности ЭИМ и опции комплектации на примере продукции ОАО «МЗТА».

ЭИМ ЗРА обеспечивают:

–автоматическое, дистанционное или ручное управление рабочим органом запорной арматуры;

–автоматический или дистанционный останов рабочего органа в любом промежуточном положении;

–позиционирование рабочего органа в любом промежуточном положении;

–формирование сигнала обратной связи о конечных и промежуточных положениях рабочего органа.

ЭИМ оснащаются одним из видов блока сигнализации положения выходного вала (БСПИ):

И – индуктивный БСПИ; выходной сигнал представлен в виде изменения взаимоиндуктивности в диапазоне 0–10 мГн;

Р – реостатный БСПР; выходной сигнал представлен в виде изменения активного сопротивления в диапазоне 0–120 Ом;

У – токовый БСПТ; выходной сигнал представлен в виде унифицированного токового сигнала в диапазонах 0–5, 0–20, 4–20 мА;

М – блок концевых выключателей без датчика положения выходного вала (при ручном управлении).

ЭИМ ЗРА могут комплектоваться силовыми реверсивными преобразователями энергии (СПЭ) и реверсивной коммутационной аппаратурой типов:

ПБР, БУЭР, ФЦ и др. – при бесконтактном управлении; ПМЛ – при контактном управлении.

Выбор типа управляющего устройства зависит от типа механизма, напряжения питания, условий эксплуатации и др.

Рекомендуемые типы управляющих (усилительных) устройств:

–для механизмов, имеющих трехфазное напряжение питания (220/380 В): пускатели ПБР-3, ПБР-3А, ПБР-3А АЭС, усилители ФЦ-0610, ФЦ-0620, ФЦ-0650 АЭС;

33

– для механизмов, имеющих однофазное напряжение питания

(220 В): пускатели ПБР-2М (ПБР-2М2.1), ПБР-2М1 (ПБР-2М2.2),

ПБР-2М АЭС.

Механизмы МЭО и МЭОФ производства ОАО «МЗТА» обладают целым рядом достоинств:

– большой пусковой момент на выходном валу (Мпуск = = 1,7 Мном), что обеспечивает высокие динамические характеристики механизма;

–малый люфт выходного вала механизма, что обеспечивает высокую точность регулирования и малое времяпозиционирования;

–наличие в составе прибора датчика положения выходного вала (токовый, индуктивный или реостатный), концевых и пусковых микропереключателей, что позволяет формировать дискретную информацию о крайних и промежуточных положениях рабочего органа арматуры и аналоговую (цифровую) информацию о динамике его перемещения;

–установленный ограничитель полного хода выходного вала предохраняет арматуру от механического повреждения при отказе концевых микропереключателей;

–наличие в составе механизма местного указателя положения регулирующего органа арматуры позволяет оператору следить за работой арматуры непосредственно на месте ее эксплуатации;

–возможность установки механизмов в любом положении

впространстве;

–высокая степень защиты оболочки механизмов – IP54 по ГОСТ 14254;

–соответствие приборов требованиям ГОСТ 7192–89 «Механизмы исполнительные электрические постоянной скорости ГСП».

Принцип работы механизмов МЭО заключается в преобра-

зовании электрического сигнала, поступающего от регулирующего или управляющего устройства, во вращательное перемещение выходного вала в пределах 0,25–0,63 об.

ИМ МЭО и МЭОФ могут применяться в различных отраслях промышленности. Основное применение они находят в системах

34