Э Л Е К Т Р О М А Г Н И Т Н Ы Е У С Т Р О Й С Т ВА:
применение, функции, качество, возможности модернизации
КАЗАКОВ Л. А., канд. техн. наук, НТЦ «Оценка-Экспертиза-Элмех», Москва
1.Применение, функции ЭМУ
В современной аппаратуре и средствах автоматики широко применяются различные приводные, программные, переключающие, тормозные, фиксирующие, блокирующие и другие электромагнитные устройства (ЭМУ), построенные на основе различных электромагнитов, соленоидов, электромагнитных муфт.
На основе ЭМУ построены самые разнообразные конструкции реле, контакторов, пускателей, клапанов, форсунок, гидро- и пневмовентилей, движителей, искателей, расцепителей, дистанционных переключателей и фиксаторов положений, муфт, ударных, пробивных и прессовых механизмов, тормозных, подъемных, тянущих, толкающих и других устройств.
ЭМУ являются одним из видов двигателей (источников движения), одним из основных элементов средств автоматики и автоматизации. С развитием науки и техники области применения и выполняемые функции ЭМУ постоянно расширяются.
Широкое применение ЭМУ обусловлено простотой и компактностью конструкции, возможностью получения значительных сил (моментов), относительной легкостью реализации требуемых характеристик, высокой точностью и стабильностью установки в фиксированных положениях, большим сроком службы, простотой управления.
2. Качество ЭМУ
К сожалению, широко применяемые в различных отраслях промышленности, в аппаратуре различного назначения (в том числе, оборонного и специального), электромагнитные устройства (ЭМУ) — различные электромагниты (управления, силовые, грузоподъемные), электромагнитные клапаны, реле, муфты, контакторы, пускатели, тормоза, приводы и т. п., выполняющие самые разнообразные функции в современной аппаратуре, являющиеся основными элементами автоматики, электромеханики, систем управления, исполнительными силовыми элементами (отечественные и зарубежные), практически все технически несовершенны.
Практически все имеющиеся ЭМУ имеют низкие технико-экономические показатели (характеризуются излишними габаритно-массовыми размерами, излишней (на 20—50 %) потребляемой электроэнергией, низкой (в 2—4 раза) номинальной работой, низкой эксплуатационной надежностью, высокой себестоимостью) и, вследствие этого, ухудшают тактико-технические показатели всей аппаратуры, в которой они используются.
Технически несовершенны, в частности: электромагниты серий КЭП, КМТ, ЭУ, УИМ, ЭМ 24, 25, 28, 31, 35, 36, 37, 38, 39, 42, 43, ЭМПУ, ПЭ 8, 35, 40, 60, ЭД, ЭМД, ЭМЛ, ЭМТ, ЭТ 52, ЭТМ, ЭМО, ЭЛС-1, ЭЛС-3, ЕИВГ 9, грузоподъемные серий М, М-К, ПМ-К, ЭМ, ЭМП, ЭМР, ЭМСП, ЭМТ, ДПМ, ГЭМ, ЭМГ, МЭГ, МЕЭ, тормозные серий МП, МПТ, МО, МОМ, ВМ, МЛ, ЭТЛ; электромагнитные клапаны авиационные 772ДМ, 7113-01, МКВ, МКТ, МКПТ, ЭК, ЭМТ, КЭБ, КЭМ, ЭКР 3, вакуумные типов КВУМ, КМАН, КМПН, НМБ-1, КЭ, газовых сред серий КУМ-Г, КЭП-Г, ВН, ВФ, ВД, серий КЭО, СЕНС, ЭМКГ 8, клапаны газобаллонной (КЭБ, КЭГ, ЭГ, ЭП, ЭХХ), пневмо- и гидроаппаратуры; вентили с электромагнитным приводом (запорные, предохранительные, перепускные, распределительные) трубопроводной, нефтегазовой арматуры; электромагнитные реле серий РП, РПУ, РЭВ, РЭП, РЭ, РУ, ЭВ и многие другие; контакторы серий КВ, КТ, КТП, КТВ, КТПВ, КПВ, МК; пускатели серий ПМ, ПМА, ПМЛ; приводы ЭМК1000, ЭМК2500, серий ПЭМУ, ПЭ, ШПЭ, СЕНС-ЭПВ; электропневматические вентили ЭПВ; ЭМУ, применяемые: в ракетно-космических комплексах, в авиа- и судостроении, в энергетике (включая атомную), в высоковольтных выключателях, в автотранспортных средствах (реле стартеров, замыкатели массы, контакторы, муфты, форсунки), в эскалаторах и турникетах метрополитена, в лебедках лифтов, и многие другие ЭМУ.
Анализ представленных на выставке «Газ на транспорте» (15–17.10.2013, г. Москва) отечественными и иностранными фирмами различных электромагнитных клапанов, форсунок ГБО показал, что, несмотря на хорошие внешний вид и качество изготовления, технико-экономические показатели их весьма низкие (см. конец таблицы).
Так, при прочих неизменных параметрах клапанов и форсунок ГБО: тяговые усилия могут быть повышены в 2,5—6 раз; потребляемые мощности могут быть снижены на 20—50 %; масса обмоточного провода может быть снижена на 20—50 %; улучшены все тактико-технические и экономические показатели.
В итоге, несмотря на самые изящные рекламные эпитеты/оценки/дипломы/сертификаты, электромагнитные устройства ГБО для транспорта фактически самого низкого качества.
Перевод транспорта на газ не обеспечен качественными ЭМУ ГБО.
Со всех точек зрения разумна и необходима их скорейшая модернизация, выгодная как производителям, так и особенно потребителям.
Электромагнитные устройства в других отраслях промышленности также технически несовершенны.
В стране из-за технического несовершенства практически всех электромагнитных устройств (ЭМУ) — различных электромагнитов, электромагнитных клапанов, реле, контакторов, пускателей, муфт, тормозов, приводов и т. п. – элементов автоматики, электромеханики, систем управления, выполняющих весьма ответственные функции, и широко применяемых в различных отраслях промышленности, в аппаратуре различного назначения, ежегодно теряется порядка 6—8 миллиардов рублей.
Более того, ухудшаются тактико-технические показатели всей аппаратуры, в которой применяются имеющиеся (как отечественные, так и зарубежные) технически несовершенные ЭМУ. Потери могут быть неоценимы: наиболее ощутима гибель экипажа космического корабля «Союз-11» (Добровольского, Волкова, Пацаева) из-за электромагнитного клапана.
Однако указанные (выше и в таблице) и другие технически несовершенные ЭМУ продолжают выпускаться промышленностью и продолжают (ввиду отсутствия более совершенных) использоваться в современной аппаратуре различного назначения, ухудшая тактико-технические показатели всей аппаратуры.
Обоснования изготовителей: от — «нужно, но пока нет средств»; наиболее частые — «их берут такие, вот когда перестанут…»; до — амбициозного отстаивания собственных (несовершенных) разработок, «чести мундира», ссылаясь на известность фирмы, прикрываясь патентами, дипломами, грамотами, сертификатами. О потребителе, об интересах страны практически никто не думает. Потребитель применяет «что есть» или зарубежные ЭМУ, также технически несовершенные.
3. Возможности модернизации ЭМУ
Научно-технический центр «Оценка-Экспертиза-Элмех» с 1996 года специализируется на разработке и модернизации различных электромагнитных устройств, имеет богатый опыт и знания (результат многолетнего подвижнического самоотверженного труда), десятки успешных разработок по договорам с отдельными организациями, показатели которых (в разы выше мирового уровня) превышают аналоги и прототипы.
Наши работы по модернизации и совершенствованию ЭМУ по договорам с отдельными организациями носят локальный, инициативный характер, реализуют лишь мизерную часть обширной номенклатуры требующих модернизации ЭМУ и способствуют лишь частично решению общей проблемы совершенствования ЭМУ в стране.
В стране необходима модернизация существующих ЭМУ, а также разработка и производство базовых серий высокоэффективных ЭМУ общепромышленного применения для обеспечения потребности различных отраслей промышленности в масштабах всей страны технически совершенными, конкурентоспособными ЭМУ с показателями даже выше зарубежных, низкой себестоимостью изготовления, с экономией: массы обмоточного провода на 20—60 %, потребляемой электроэнергии на 20—50 %, габаритно-массовых размеров на 10—20 %.
Технически совершенные ЭМУ позволили бы заменить устаревшие и технически несовершенные конструкции и устранить, тем самым, первопричины снижения качества аппаратуры и существенных потерь, как изготовителей, так и потребителей ЭМУ.
Сегодня эти работы не проводятся, хотя необходимость их более чем актуальна. Высокоэффективные электромагнитные устройства — это основа, ключ возрождения всех отраслей промышленности, достигаемый сравнительно малыми средствами. Без совершенных ЭМУ невозможны: неоправданно забытый научно-технический прогресс (качество), энергосбережение (экономичность), снижение выделяемого тепла (улучшение условий эксплуатации, повышение надежности, экология).
В результате модернизации (совершенствования) нами ЭМУ:
а) снижается себестоимость изготовления ЭМУ за счет:
- снижения массы обмоточного провода на 20—60 %;
- применения более рациональных стандартных материалов и комплектующих;
- улучшения технологичности изготовления;
б) улучшаются технико-экономические, эксплуатационные показатели ЭМУ за счет:
- снижения потребляемой электроэнергии на 20—50 %;
- повышения тягового усилия (номинальной работы) в 2—4 раза;
- расширения условий эксплуатации;
- снижения эксплуатационных расходов, снижения выделяемого тепла;
в) достигается выгода как изготовителей (за счет снижения себестоимости), так и потребителей (за счет более высоких технико-экономических показателей);
г) повысятся применяемость и конкурентоспособность каждого ЭМУ;
д) достигается возможность импортозамещения;
е) улучшатся тактико-технические показатели аппаратуры, в которой будут использованы более совершенные ЭМУ, выполняющие ответственные функции;
ж) срок окупаемости модернизации ЭМУ — единицы месяцев.
Таким образом, по всем показателям необходимость модернизации существующих ЭМУ очевидна, целесообразна и может быть достигнута сравнительно малыми средствами.
Модернизация ЭМУ предусматривает при сохранении установочных размеров (что важно при их замене на новые) компромиссное наиболее рациональное выполнение указанных выше целей или максимально возможное обеспечение одной или нескольких желаемых Заказчиком целей на уровне выше мировых при минимально необходимых изменениях конструкции.
В результате модернизации ЭМУ решаются технические и экономические проблемы. При сравнительно малых затратах достигается существенная выгода: как изготовителей (за счет снижения себестоимости, повышения спроса), так и потребителей (за счет более высоких технико-экономических показателей, снижения эксплуатационных расходов).
Модернизация ЭМУ возможна нами полностью или при участии Заказчика.
Экономичность, качество, надежность изделий зависят от Вашего решения.
Мы видим общегосударственную проблему и предлагаем предприятиям и государству использовать наши уникальные возможности для решения проблемы совершенствования электромагнитных устройств. Рано или поздно модернизировать технически несовершенные ЭМУ потребуется, но будет потеряно время, понесены излишние потери, упущены уникальные возможности.
Технически совершенные ЭМУ — это элементная база, основа развития, успех любых настоящих и будущих приоритетных национальных проектов, увеличения ВВП, это научно-технический имидж и перспектива каждого предприятия и страны в целом.
Таблица Примеры совершенствования электромагнитных устройств
Источник: Журнал ТПА