|
 ООО НПО «Сибирский машиностроитель», www.nposibmach.ru, занимается разработкой и изготовлением оборудования для нефтегазовых отраслей и нефтехимических производств. В том числе выпускает прямоходные, многооборотные и неполноповоротные электроприводы моделей «Гусар» и «Томприн» (рис. 1) для трубопроводной арматуры Ду 50–1200 мм.
В качестве силового звена в этих изделиях используется волновая передача с промежуточными телами качения (рис. 2), которая обладает высокой несущей способностью, плавностью хода, точностью, высоким КПД и малыми массо–габаритными характеристиками. По этим показателям ей пока нет равных на нынешнем этапе развития техники. Передача (рис. 3) фактически представляет собой подшипник качения с беговой дорожкой на венце, описанной сопряженными укороченными гипоциклоидами. При вращении генератора–эксцентрика вокруг оси О, он перемещает тела качения (шарики или ролики) по пазам сепаратора, которые воздействуют на наклонные зубья венца.
 Возникающие при этом радиальные силы заставляют поворачиваться сепаратор на один зуб венца за один оборот генератора. Передаточное отношение задается количеством тел качения, и в одной ступени его можно обеспечить в пределах от 4 до 80. При точном изготовлении элементов передачи ее КПД достигает 0,96, а практически достигнутая угловая точность составила 2” на 360°. При работе передачи, даже под максимальной нагрузкой, шум практически отсутствует. Применение этой передачи позволило значительно улучшить технические характеристики электроприводов, как минимум втрое снизить габариты и вес, почти вдвое снизить мощность электродвигателя, значительно повысить точность работы, надежность, срок службы и т. д.
Особое достоинство — это высокая износостойкость передачи из–за отсутствия в ней трения скольжения и благодаря тому, что ее элементы выполнены из тех же материалов, что и подшипники, и с теми же требованиями. Длительные испытания на нагрузочных стендах показали, что электроприводы отрабатывают до 32 000 циклов, при постоянной номинальной нагрузке. Лучшие зарубежные образцы отрабатывают только 4000 циклов. В электроприводах применена смазка «Эра 12» (бывшая ВНИИНП–286М), которая используется для смазки тяжелонагруженных передач в авиационной и ракетой технике. Она сохраняет работоспособность в интервале температур от –60 до 120 оС, не гигроскопична, не разлагается от действия внешней среды и имеет большой срок службы.
За 14 лет эксплуатации таких электроприводов не было ни одного отказа силового редуктора, хотя выпущено уже более 15 тыс. электроприводов.
Производственная программа по выпуску электроприводов составляет до 1,5 тыс. штук в год. Освоены и выпускаются крупными сериями все типоразмеры электроприводов.
 Среди этих электроприводов можно выделить неполноповоротные электроприводы для шаровых кранов и поворотных дисковых затворов, которые постепенно начинают вытеснять традиционную трубопроводную арматуру (клиновые и шиберные задвижки).
Электроприводы всемирно известных фирм (рис. 4) построены по модульному принципу, который позволяет из стандартных блоков (привод, редукторы) собрать электропривод под конкретную арматуру. Он имеет главное достоинство — универсальность, но при этом обладает следующими серьезными недостатками.
Во–первых, электропривод, собранный из модулей под конкретную арматуру, имеет очень узкий диапазон параметров, исключающий его применение на другой арматуре с близкими параметрами (условный проход, давление).
Во–вторых, масса и габариты этих электроприводов очень велики, а пространственная консольная конструкция выдерживает сейсмическое воздействие только до 4–х баллов по шкале Рихтера.
В–третьих, подавляющее большинство этих электроприводов построено на базе последовательно соединенных червячных редукторов. Как известно КПД этих передач не превышает 0,5, следовательно, суммарный КПД двух редукторов будет составлять 0,25, т. е. три четверти подводимой мощности тратится впустую.
Червячная передача способна работать только на жидких смазках, поэтому при эксплуатации таких электроприводов при температурах, близких к –50 °С, возникают проблемы. Например, требуется смена смазки в летний и зимний период времени, а замерзание уплотнительных манжет, сопровождаемое вытеканием смазки, приводит к катастрофическому износу червячных редукторов после 2–3 включений. Это усугубляется тем, что червячное колесо зачастую изготовлено из чугуна.
Кроме того, отсчетные механизмы в этих электроприводах выполнены в виде многозвенных зубчатых механизмов по размерам, близким к механическим часам–будильникам. Они ненадежны, так как множество зубчатых колес часового типа легко заклиниваются при попадании в отсчетный блок пыли, грязи или конденсата с последующим его замерзанием.
 Силоизмерительные механизмы для регулировки крутящих моментов на выходном звене, выполнены на базе тарельчатых пружин, которые после отработки заданного крутящего момента остаются в сжатом (напряженном) состоянии.
Общеизвестно, что в любом деформированном теле (пружине) с течением времени происходит релаксация напряжений, и она меняет свои силовые характеристики. По этой причине настроенные крутящие моменты в таких механизмах с течением времени изменяют свою величину.
Ручной дублер каждый раз необходимо включать в работу с помощью рычага, который усложняет работу.
В бортовых блоках электронных систем управления этих электроприводов до сих пор используются контактные реле, которые имеют ограниченный гарантированный ресурс и устаревшие проволочные трансформаторы, хотя в современной технике давно используются малогабаритные и надежные импульсные источники питания.
В ООО НПО «Сибирский машиностроитель» разработаны и серийно выпускаются неполноповоротные электроприводы «Гусар» (рис. 5), построенные по совершенно новым принципам и имеющие лучшие технические характеристики и надежность.
В настоящее время серийно выпускаются три типоразмера неполноповоротных электроприводов «Гусар» с крутящим моментом на выходном звене от 100 до 12 000 Н•м. Они в виде единого моноблока устанавливаются на шаровые краны с условным проходом от 50 до 400 мм и рабочим давлением до 16 МПа или на дисковые поворотные затворы с условным проходом от 50 до 1200 мм.
Для управления этой же арматурой, с помощью других электроприводов, собранных из модулей, требуется взаимное сопряжение более двух десятков типоразмеров приводов, редукторов и промежуточных редукторов, что сильно усложняет эксплуатацию с позиций ремонтопригодности и взаимозаменяемости.
Электроприводы «Гусар» выполнены в виде единого моноблока, имеют соосную компоновку, минимальные габариты и вес, вдвое меньшие, чем у лучших мировых аналогов. Например, вес электропривода «Гусар» с крутящим моментом 12 000 Н•м составляет всего 60 кг, а мощность электродвигателя — всего 550 Вт. Рациональная осевая компоновка электроприводов и малые размеры обеспечили их сейсмическую устойчивость до 10 баллов по шкале Рихтера.
В настоящее время в электроприводах применяются концевые выключатели ведущих мировых производителей, которые имеют гарантированную наработку на отказ 2 млн циклов, поэтому отказы системы управления также исключены.
 Ручной дублер с двусторонней обгонной муфтой на входном валу обеспечивает автоматическое включение в работу в любой момент времени даже при работе двигателя, при этом исключена вероятность травмирования обслуживающего персонала в момент работы с ручным дублером. Эта муфта также исключает самопроизвольное перемещение запорного органа при действии на него давления перекачиваемой среды.
Внутренние детали электропривода и электрические элементы помещены в герметичные оболочки, за счет чего обеспечена степень защиты электропривода IР 68, которая обеспечивает надежную работу в воде на глубине до 3–х метров.
Применение специальной консистентной смазки исключило ее вытекание в любых пространственных положениях, при любых температурах эксплуатации.
Специально для коммунального хозяйства и энергосистем созданы электроприводы «Драгун» (рис. 6) общепромышленного применения упрощенной конструкции, которые построены по тем же принципам. Например, этот электропривод, обеспечивая крутящий момент 6000 Н•м, имеет диаметр 297 и высоту 326 мм, вес 45 кг, и мощность электродвигателя составляет всего 370 Вт.
Благодаря высокой надежности они нашли применение в коммунальном хозяйстве, например во ФГУП «Мосводоканал».
Электроприводы в зависимости от назначения могут иметь электромеханическую или электронную систему управления.
Электроприводы с электромеханической системой управления предназначены для управления запорной арматурой, выполняющей функцию «открыть–закрыть». Они настраиваются на положение «открыто» и «закрыто», и на ограничение регулируемого крутящего момента или тягового усилия раздельно на «открытие» и на «закрытие». Обеспечена связь с центральным пультом диспетчерского управления и передача сигналов о текущем состоянии и аварийных ситуациях. Возможна работа в местном и дистанционном режимах управления. К настоящему времени эти электроприводы усовершенствованы и имеют простейший блок, который позволяет использовать их на регулирующей арматуре. Этот блок обеспечивает остановку запорного органа в любом промежуточном положении или его следящее перемещение по обратной связи по аналоговому сигналу 4–20 мА. При этом сохраняется высокая надежность электропривода, но цена его становится вдвое меньше чем у электроприводов с электронной системой управления.
В новых конструкциях рукоятки и кнопки управления заменены на оригинальную конструкцию, которая обеспечивает управление электроприводом путем касания отмеченных зон на блоке управления специальным магнитом. Это исключает вмешательство в работу посторонних лиц и обеспечивает степень защиты IP 68.
Электроприводы с электронной системой управления (см. рис. 5) предназначены для управления запорной арматурой, обеспечивающей регулирование потока жидкости или газа. Они помимо функции «открыть–закрыть» обеспечивают регулировку во времени проходного сечения арматуры по любому закону движения. Момент и скорость перемещения выходного звена регулируется по величине и во времени на всей длине хода запорного органа, раздельно на «открытие» и «закрытие».
Электропривод выполняет заданные функции (открытие, закрытие) и в аварийных ситуациях:
- При обрыве одной из фаз;
- при случайном чередовании фаз;
- при отклонении напряжения на ±30 %.
Система управления выполняет контроль сопротивления изоляции и защиту от перегрева электродвигателя, а также имеет защиту от несанкционированных действий оператора. Система самодиагностики выводит на экран код ошибки, по которому можно определить характер неисправности. Вся настройка осуществляется кнопками на пленочной лицевой панели или с дистанционного пульта управления. Электропривод может работать в местном и дистанционном режиме управления.
Помимо этого обеспечены дополнительные сервисные функции:
- автоматическая настройка электропривода на месте эксплуатации, установленного на конкретную арматуру;
- автоматическая самодиагностика с указанием вида отказа;
- автоматическая память на 3200 событий, относящихся к электроприводу, в реальном режиме времени, что позволяет найти причины и виновников нештатных ситуаций;
- наличие постоянной информации о состоянии электропривода и сохранение всех настроек при отсутствии питания без ограничения по времени;
- возможность регулирования скорости вращения электродвигателя от нуля до удвоенной номинальной скорости его вращения;
- возможность герметизации арматуры в режиме уплотнения по заданному значению крутящего момента;
- возможность раскачки запорного органа при замерзании приводных элементов арматуры;
- программирование работы электропривода и индикация текущего состояния на естественном языке;
- игнорирование неправильных действий оператора с указанием его ошибок.
Найдено оригинальное решение по построению взрывонепроницаемой оболочки, в которой полностью исключено попадание влаги даже в виде влажного воздуха.
На лицевую панель можно устанавливать антивандальное устройство, не позволяющее вмешиваться в работу привода посторонним лицам и повреждать его.
Электроприводы могут эксплуатироваться при температурах от –60 до + 50 С.
 Опыт эксплуатации показывает, что размещение электронной системы управления непосредственно на электроприводе приводит к отказам в экстремальных условиях эксплуатации. Отказы электронных блоков, как правило, возникают при резких колебаниях температуры или ее понижении за –50 °С, в условиях высокой влажности, запыленности, сейсмическом воздействии, вмешательстве в работу посторонних лиц и т. п.
Для исключения таких воздействий созданы электроприводы «Гусар» и «Томприн», чьи электронные системы управления, размещены в защищенном помещении. В таких электроприводах на борту имеются только концевые выключатели, а на валу электродвигателя установлен специальный энкодер, соединенный с электронным блоком. В этом случае система управления не подвержена вредным воздействиям и при возникновении отказа легко ремонтируется без демонтажа электропривода с арматуры. Осуществляется ремонт двигателей различных узлов.
Все приводы не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации, а срок их службы составляет 30 лет.
В мае 2006 года неполноповортные электроприводы «Гусар» успешно прошли испытания на полигоне ОАО «Газпром» в г. Саратове, признаны полностью соответствующими ОТС–ЗРА–98 и рекомендованы к применению на объектах ОАО «Газпром». Первые поставки из 25 электроприводов сделаны в ОАО «Волгограднефтемаш» для оснащения регулирующих клапанов на объектах подземного хранения газа в ОАО «Югтрансгаз».
Для облегчения выбора электроприводов «Томприн» и «Гусар» разработана в электронном интерактивном виде «Технологическая карта применения электроприводов», включающая всю трубопроводную арматуру, серийно выпускаемую арматурными заводами России и стран СНГ. В этом документе конкретной модели трубопроводной арматуры соответствует конкретная модель электропривода подобранная по силовым, скоростным характеристикам и присоединительным местам. Для точного выбора электропривода необходимо задать лишь завод–изготовитель, условный проход и рабочее давление арматуры.
Четырнадцатилетний опыт эксплуатации электроприводов ООО НПО «Сибирский машиностроитель» в ОАО «Газпром», ОАО «Транснефть», ОАО ВР ТНК, ОАО «Лукойл», ОАО «Сибур», ОАО «Башнефть», АО «КазТрансОйл» (Казахстан) и многих других предприятиях нефтегазовых отраслей и нефтехимических производств показал их высокую эксплуатационную надежность. |
Сделать стартовой
Добавить в закладки
