Объяснение приводных задвижек: сначала прямой ответ
Задвижка с приводом — это стандартная задвижка, оснащенная электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом, который открывает и закрывает ворота автоматически, а не с помощью маховика. Привод заменяет ручной крутящий момент усилием, приводимым в движение двигателем, воздухом или жидкостью. , что позволяет клапану реагировать на управляющий сигнал от ПЛК, РСУ или местной панели управления. Поскольку задвижка представляет собой линейное многооборотное устройство, привод должен быть согласован с профилем хода штока и крутящего момента конкретного клапана, а не просто привинчиваться как стандартный аксессуар.
Краткий ответ на вопрос, почему учреждения выбирают активацию, — это последовательность. Задвижку, управляемую вручную, можно случайно оставить полуоткрытой, закрыть с непостоянным моментом или просто забыть во время смены. Приводимая в действие задвижка каждый раз закрывается в одном и том же положении, сообщает о своем состоянии обратно в диспетчерскую и может быть заблокирована с помощью систем безопасности, поэтому она автоматически закрывается в случае срабатывания датчика. Такое сочетание повторяемого позиционирования и дистанционной обратной связи является основной причиной того, что задвижки с приводом доминируют в изолирующих функциях на трубопроводах, станциях водоочистки и перерабатывающей промышленности.
Существует также аргумент о труде и доступе, которому уделяется меньше внимания, чем аргументу о безопасности, но он имеет не меньшее значение на практике. Многие задвижки расположены в местах, до которых неудобно или опасно добираться вручную: подземные хранилища, эстакады для труб, механические помещения на крыше или замкнутые пространства внутри очистного бассейна. Отправка технического специалиста для ручного управления клапаном в одном из этих мест требует времени и создает риск падения, попадания в замкнутое пространство или блокировки каждый раз, когда клапану необходимо перемещаться. Приведение в действие полностью устраняет это повторяющееся воздействие после завершения первоначальной установки, что является одной из причин, почему спрос на модернизацию приводов на существующих ручных задвижках остается высоким даже на объектах, где не добавляются новые трубопроводы.
Остальная часть этой статьи посвящена типам приводов, логике определения размеров, материалам, приложениям, архитектуре управления, режимам отказа, устранению неполадок, соображениям стоимости и интервалам технического обслуживания, при этом данные сопоставлены с техническими руководствами производителя и исследованиями на местах, поэтому каждая претензия имеет прослеживаемую основу, а не общее резюме. Читатели, которым нужна краткая информация по установке, могут перейти к контрольному списку выбора ближе к концу, а читатели, занимающиеся устранением неполадок существующего клапана, могут захотеть перейти непосредственно к разделам, посвященным режимам отказа и устранению неполадок.
Типы приводов, используемых в задвижках
Три семейства приводов охватывают почти все приводные ворота. клапан установки: электрические, пневматические и гидравлические. Каждый из них преобразует разные источники энергии во вращательное или линейное движение, необходимое штоку задвижки, и выбор между ними редко зависит только от предпочтений.
Электрические приводы
Электрические приводы используют двигатель, коробку передач и узел концевого выключателя для поворота штока клапана на полный ход. Они являются наиболее распространенным выбором для задвижек в системах водоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и общей промышленной изоляции, поскольку им нужны только источник питания и провод управления, и поблизости не требуется компрессор или гидравлическая насосная станция. Типичный многооборотный электрический привод на 6-дюймовой задвижке работает от трехфазного или однофазного двигателя мощностью от 0,25 до 1,5 кВт, совершая полный ход открытия-закрытия за 15–60 секунд в зависимости от передаточного числа.
В электрической категории существует дальнейшее разделение на приводы с асинхронными двигателями переменного тока и приводы с двигателями постоянного тока. Установки переменного тока доминируют в стационарных установках, поскольку они подключаются напрямую к стандартной трехфазной или однофазной сети электропитания, тогда как блоки постоянного тока чаще встречаются в местах с батарейным питанием, солнечной энергией или в удаленных местах трубопроводов, где сетевое питание ненадежно или отсутствует. Все больше новых электроприводов поставляются с неинтрузивной настройкой, то есть пределы крутящего момента, положения и направления можно настроить с помощью герметичного локального дисплея или портативного программатора, не открывая клеммный отсек, что снижает вероятность попадания влаги или пыли в корпус во время ввода в эксплуатацию.
Пневматические приводы
В пневматических приводах используется сжатый воздух, обычно под давлением от 60 до 100 фунтов на квадратный дюйм, который воздействует на поршень или диафрагму, чтобы переместить шток через реечный или кулисный механизм. Их предпочитают на нефтегазовых, нефтеперерабатывающих и химических заводах, где приборный воздух уже подведен повсюду и где отказоустойчивый пружинный возврат является требованием норм. Пневмопривод с пружинным возвратом автоматически закрывает клапан в момент потери подачи воздуха, что делает его стандартным для задвижек аварийного отключения.
Пневматические приводы далее подразделяются на реечные конструкции, которые компактны и распространены на клапанах меньшего размера, и конструкции с кулисным механизмом, которые обеспечивают более высокий выходной крутящий момент для данного размера цилиндра и чаще встречаются на более крупных задвижках и шаровых кранах, требующих значительного крутящего момента срыва. Пневматические приводы двойного действия используют давление воздуха как для открытия, так и для закрытия клапана, и они обычно легче и дешевле, чем устройства с пружинным возвратом с тем же номинальным крутящим моментом, но они не обеспечивают автоматическое безопасное положение, поэтому они зарезервированы для применений, где потеря воздуха просто означает, что клапан остается в своем последнем положении, а не переходит в определенное безопасное состояние.
Гидравлические приводы
Гидравлические приводы обеспечивают самую высокую плотность крутящего момента из трех типов и предназначены для задвижек большого диаметра, обычно 12 дюймов и выше, на трубопроводах высокого давления, а также на подводных или морских платформах, где места недостаточно для необходимого крутящего момента. Гидравлический привод, рассчитанный на крутящий момент 20 000 фунт-дюйм, может быть физически меньше, чем электрический привод, рассчитанный на ту же мощность, поскольку давление гидравлической жидкости от 1500 до 3000 фунтов на квадратный дюйм упаковывает гораздо большую силу в компактный цилиндр.
Гидравлические системы могут быть автономными, со встроенным насосом, резервуаром и аккумулятором, установленными непосредственно на приводе или рядом с ним, или они могут получать централизованное питание от гидравлической силовой установки, питающей несколько приводов по всему объекту через коллектор. Автономные агрегаты распространены там, где один критически важный клапан требует независимой отказоустойчивости, в то время как системы с централизованным питанием более экономичны, когда множество крупных приводных клапанов сгруппированы близко друг к другу, поскольку один силовой блок и один комплект линий питания могут обслуживать их все.
Сравнение источников энергии привода, обычно работающих в паре с задвижками. | Тип привода | Типичное время хода | Безопасный вариант | Лучшее соответствие |
| Электрический | 15-60 секунд | Резервный аккумулятор или модуль конденсатора | Водные установки, общая промышленность |
| Пневматический | 2–10 секунд | Весенний возврат к потере воздуха | Нефть и газ, ПАЗ сервис |
| Гидравлический | 5-20 секунд | Положение отказа с аккумулятором | Трубопроводы большого диаметра и высокого давления. |
Конструкция клапана и выбор материала привода
Привод всегда работает так же хорошо, как и клапан под ним, поэтому выбор материала и конструкции самой задвижки заслуживает равного внимания при спецификации.
Материалы корпуса и крышки
Корпуса из чугуна и ковкого чугуна используются в большинстве установок задвижек для воды и сточных вод, поскольку они обеспечивают хорошую прочность при умеренной стоимости и хорошо работают при относительно низких давлениях и температурах окружающей среды, типичных для муниципальных систем водоснабжения. Корпуса из углеродистой стали подходят для работы при более высоких давлениях и температурах на технологических установках и трубопроводах, тогда как корпуса из нержавеющей стали и дуплексной нержавеющей стали появляются там, где технологическая жидкость является коррозийной, например, при химической обработке или обработке морской воды, или там, где требуется строгая чистота, например, в линиях по производству продуктов питания и напитков.
Дизайн ворот и сидений
Сплошные клиновые ворота — это самая простая и наиболее широко используемая конструкция, подходящая для большинства общих изоляционных задач. Гибкие клиновые затворы имеют прорезь, прорезанную посередине клина, что позволяет ему слегка изгибаться при посадке, что компенсирует незначительную деформацию корпуса из-за теплового расширения и улучшает герметичность при работе с высокотемпературным паром и горячей водой. В параллельных затворах с двумя дисками используются два плоских диска, которые заклиниваются в параллельных седлах, конструкция, которая сопротивляется заклиниванию из-за теплового расширения лучше, чем один сплошной клин в некоторых высокотемпературных применениях, хотя она механически более сложна.
Тип штока: восходящий или невосходящий
Поднимающийся шток заметно выдвигается из крышки при открытии клапана, давая четкую внешнюю индикацию положения клапана даже до того, как будут проверены собственные концевые выключатели привода, что многие проектировщики считают полезным избыточным индикатором. Невыдвижной шток сохраняет постоянную высоту штока и вместо этого вращает шток внутри крышки, что подходит для применения в земле или в хранилище, где вертикальный зазор для поднимающегося штока ограничен.
Упаковка и запечатывание
Традиционная плетеная набивка вокруг штока недорога и пригодна для обслуживания в полевых условиях, но требует периодической регулировки, поскольку она изнашивается и между регулировками может возникнуть небольшая утечка. Многие задвижки с приводом теперь имеют уплотнение с динамической нагрузкой, где пружинный узел поддерживает постоянное сжатие уплотнения по мере его износа, увеличивая интервал между ручными регулировками и уменьшая вероятность того, что привод натолкнется на неожиданно плотное или ослабленное уплотнение штока.
Типичный выбор материала корпуса в зависимости от условий эксплуатации | Материал корпуса | Общая служба | Относительная стоимость |
| Ковкий чугун | Муниципальное водоснабжение, сточные воды | Низкий |
| Углеродистая сталь | Нефть, газ, общий процесс | Умеренный |
| Нержавеющая сталь | Коррозионные химические вещества пищевого класса | Высокий |
| Дуплекс из нержавеющей стали | Морская вода, обслуживание с высоким содержанием хлоридов | Высокийest |
Как определяется крутящий момент привода для задвижки
Недостаточный размер привода является единственной наиболее распространенной причиной преждевременного выхода из строя задвижки с приводом, поэтому логика определения размера заслуживает тщательного изучения, а не эмпирического правила.
- Начните с опубликованной производителем клапана таблицы крутящих моментов, в которой указаны крутящий момент срыва, рабочий крутящий момент и момент посадки для номинального класса давления клапана.
- Применяйте запас прочности на 25–50 процентов выше максимального указанного значения крутящего момента, поскольку момент срыва после многих лет эксплуатации почти всегда выше, чем новый показатель в каталоге.
- Проверьте кривую выходного крутящего момента привода при его полном ходе, а не только при пиковом номинале, поскольку некоторые приводы теряют крутящий момент вблизи полностью открытого или полностью закрытого положения.
- Убедитесь, что рабочий цикл привода соответствует применению; двигатель непрерывного режима работы необходим, если клапан вращается более нескольких раз в час.
- Сопоставьте номинальную прочность штока на сжатие и растяжение с максимальным усилием, которое может приложить привод, чтобы привод не мог механически перегрузить шток.
- Подтвердите диапазон температуры окружающей среды на месте установки, поскольку выходной крутящий момент двигателя и характеристики пневматического уплотнения изменяются при экстремальных температурах.
Задвижке, которая годами находилась в одном положении, для отрыва часто требуется на 40–60 процентов больший крутящий момент, чем указано на паспортной табличке. Этот вывод повторяется в инженерных бюллетенях многих производителей клапанов, касающихся запорных клапанов с длительным холостым ходом в системах водоснабжения и водоотведения. Вот почему опытные проектировщики оценивают привод по наихудшему реалистичному случаю — заклиниванию закрытого клапана после длительного простоя, а не по каталожному номеру только что установленного клапана.
Упор штока имеет такое же значение, как и крутящий момент для задвижек с выдвижным штоком. Привод преобразует крутящий момент в линейное усилие через резьбу штока, и этого усилия должно быть достаточно, чтобы преодолеть трение седла и перепад давления на затворе, не превышая при этом номинальную прочность на сжатие штока, которая может привести к деформации длинного штока на большом клапане.
Работа с примером определения размеров
Рассмотрим 8-дюймовую задвижку из ковкого чугуна, рассчитанную на давление 150 фунтов на квадратный дюйм, с заявленным производителем пусковым моментом 450 фунт-фут и рабочим крутящим моментом 280 фунт-фут. Если применить к показателю отрыва 40-процентный запас прочности, то получится целевая скорость примерно 630 фунт-футов. Привод, выбранный из ассортимента производителя, должен быть следующей моделью, чей номинальный непрерывный выходной крутящий момент соответствует или превышает 630 фунт-фут на всем ходе, а не только в одной точке хода, и чей рабочий цикл поддерживает ожидаемое количество циклов в день в этом конкретном приложении.
Перепад давления и несбалансированная тяга
В клапанах, изолирующих заряженную линию от пустой выходной секции, заслонка должна двигаться против несбалансированного перепада давления, толкая ее к седлу или от него, в зависимости от направления движения. Эта несбалансированная тяга добавляется к моменту механического трения, уже учтенному в таблице производителя, и на клапанах большего размера при более высоких перепадах давления она может стать доминирующим компонентом общего требуемого крутящего момента, поэтому некоторые производители публикуют отдельные значения крутящего момента для сбалансированных и несбалансированных условий закрытия.
Где используются задвижки с приводом
Задвижки представляют собой полнопроходные прямоточные изолирующие устройства, поэтому приведение в действие повышает ценность там, где точка изоляции должна открываться или закрываться по команде без присутствия человека у задвижки.
Очистка воды и сточных вод
На очистных сооружениях используются задвижки с приводом на водозаборах сырой воды, линиях обратной промывки фильтров и точках изоляции дозирования химикатов. Электрические приводы, интегрированные в SCADA, позволяют операторам предприятий автоматически распределять циклы обратной промывки в десятках ячеек фильтра. В противном случае для выполнения этой задачи потребовалось бы, чтобы технический специалист ходил по цеху каждые несколько часов.
Нефтяные, газовые и нефтехимические трубопроводы
Запорные клапаны трубопроводов на компрессорных станциях и резервуарных парках почти всегда представляют собой задвижки или шаровые краны с пневматическим или гидравлическим закрыванием при отказе, поскольку практика обеспечения безопасности трубопроводов в большинстве юрисдикций требует возможности дистанционного и автоматического отключения через определенные промежутки времени вдоль линии электропередачи.
Производство электроэнергии
В системах питательной и охлаждающей воды котлов на электростанциях используются приводные задвижки для изоляции во время запуска, остановки и аварийного отключения, когда клапан должен переместиться в течение нескольких секунд после сигнала отключения турбины.
Морской и оффшорный
В балластных и трюмных системах на судах и морских платформах используются задвижки с приводом, когда нет места для клапана с ручным управлением с длинным штоком маховика и где оперативно требуется дистанционное управление с мостика или диспетчерской.
Горное дело и переработка полезных ископаемых
В линиях транспортировки шлама, хвостохранилищах и коллекторах технологической воды на горнодобывающих предприятиях используются задвижки с приводом для тяжелых условий эксплуатации, где содержание абразивных твердых частиц делает непрактичным частую ручную циклизацию и где дистанционное управление снижает потребность в присутствии персонала рядом с движущимся оборудованием для шлама. Варианты ножевых затворов, специализированный подтип задвижки с заостренной лицевой поверхностью, здесь распространены именно потому, что они прорезают осевшие твердые частицы, которые могли бы заклинить обычную клиновую задвижку.
Сети централизованного теплоснабжения и охлаждения
В крупных муниципальных контурах централизованного теплоснабжения используются приводные задвижки на распределительных узлах для изоляции участков сети для технического обслуживания без отключения всей системы, что позволяет коммунальным предприятиям устранять утечку или заменять участок заглубленной трубы, сохраняя при этом подачу тепла к незатронутым ветвям.
Противопожарное водоснабжение
В некоторых противопожарных водопроводах используются задвижки с приводом в качестве точек изоляции секций с дистанционным контролем в сочетании с контролем положения, чтобы персонал объекта мог подтвердить с центральной панели, что данная секция остается открытой и готовой, а не полагаться исключительно на физический тамперный выключатель в месте расположения клапана.
Ирригация и управление водными ресурсами в сельском хозяйстве
Крупномасштабные ирригационные сети используют задвижки с приводом в точках ответвлений каналов и трубопроводов для автоматического планирования подачи воды по таймеру или удаленной команде, что сокращает трудозатраты, необходимые для ручного открытия и закрытия десятков распределительных точек на большой сельскохозяйственной территории в пиковый сезон орошения.
Рекомендации по установке, влияющие на долгосрочную производительность
Задвижка с приводом надежна настолько, насколько надежна ее установка, и при эксплуатации на местах упускаются из виду некоторые детали.
Ориентация имеет значение для выравнивания штока. Лучше всего работают многооборотные приводы, установленные на горизонтальном трубопроводе штоком вверх; монтаж под углом создает боковую нагрузку на выходной привод привода и ускоряет износ гайки штока.
Поддерживайте вес привода независимо там, где сама линия не может его выдержать. Большой электрический или гидравлический привод на задвижке большого размера может весить от 50 до 200 килограммов, и эта нагрузка передается в виде изгибающего напряжения на крышку клапана и фланцы соединительной трубы, если не добавлена дополнительная опора кронштейна.
Проводка и кабелепроводы для электроприводов должны учитывать вибрацию вблизи насосов и компрессоров; незакрепленные фитинги кабелепровода являются частой причиной периодических неисправностей концевых выключателей, о которых сообщается в журналах технического обслуживания предприятия. Пневматические линии подачи нуждаются в фильтре-регуляторе непосредственно перед приводом, поскольку влага и твердые частицы в воздушных системах предприятия являются основной причиной заедания электромагнитного клапана внутри блока управления привода.
Длина кабеля и трубок также влияет на время отклика. Пневматический привод, находящийся в 100 метрах от источника воздуха через трубку малого диаметра, будет работать заметно медленнее, чем тот же привод с короткой линией подачи подходящего размера, поскольку камера привода заполняется со скоростью, с которой трубка может доставлять воздух, а не со скоростью, с которой компрессор может его производить.
Выравнивание муфты между приводом и штоком
Механическая муфта, соединяющая выходной привод привода со штоком клапана, должна иметь квадратную форму и быть правильно затянута во время установки. Немного смещенная муфта не всегда проявляется сразу; вместо этого в течение нескольких месяцев езды на велосипеде происходит постепенное увеличение износа соединительных шлицов и гайки штока, что в конечном итоге проявляется в виде люфта, который концевые выключатели ошибочно интерпретируют как полностью установленное положение, когда ворота фактически не достигли седла.
Заземление и защита от перенапряжения для электроприводов
Электрические приводы, установленные на открытом воздухе или на длинных кабельных трассах, получают выгоду от защиты от перенапряжения в клеммной коробке, поскольку переходные процессы, вызванные молнией на длинных подземных или воздушных кабельных трассах, являются признанной причиной повреждения платы управления в сельских трубопроводах и водораспределительных установках. Правильное заземление корпуса привода также снижает нежелательное срабатывание защиты от замыкания на землю в цепи питания.
Дренаж хранилища и ограждения
Задвижки, смонтированные в земле или в хранилище, с невыдвижными штоками часто размещают привод в кожухе ниже уровня земли или в конструкции с удлиненным штоком, достигающей уровня земли. Этим корпусам необходим принудительный дренаж, чтобы просачивание грунтовых вод не скапливалось вокруг основания привода, поскольку стоячая вода даже вокруг хорошо герметизированного корпуса привода в конечном итоге находит путь через кабельные вводы или швы прокладок в течение многих лет циклов погружения.
Сигналы управления и протоколы связи
Задвижки с приводом принимают управляющий сигнал в нескольких формах, и выбор влияет как на стоимость проводки, так и на возможности диагностики.
Распространенные типы управляющих сигналов для приводных задвижек и типичный вариант их использования | Тип сигнала | Описание | Типичное использование |
| Двухпозиционный контакт | Простое реле или замыкание сухих контактов | Основные команды открытия или закрытия |
| аналоговый сигнал 4–20 мА | Пропорциональный сигнал позиционирования | Модулирующие или частично-ходовые применения |
| Полевая шина или Modbus | Цифровая сеть с диагностикой | Заводы с централизованными системами SCADA |
| ХАРТ | Цифровой сигнал, наложенный на аналоговую проводку | Модернизация с сохранением существующей проводки 4–20 мА. |
Обратите внимание, что задвижки по своей сути плохо подходят для истинного дросселирования или регулирования, независимо от того, какой сигнал ими управляет. Кривая зависимости расхода от хода задвижки сильно нелинейна, причем большая часть изменения потока происходит в последние 10–20 процентов хода штока. , поэтому даже при наличии аналогового позиционера задвижки обычно подаются полностью открытыми или полностью закрытыми, а не удерживаются в промежуточном положении. В приложениях, требующих реальной модуляции, вместо этого обычно используется проходной или регулирующий клапан, при этом приводимый в действие затвор зарезервирован для изоляции на входе или выходе.
Местные станции управления и ручное управление
Большинство задвижек с приводом имеют локальную станцию управления, установленную рядом с задвижкой, с кнопками открытия, закрытия и остановки, а также селекторный переключатель для местного и дистанционного управления. Это позволяет обслуживающему персоналу управлять клапаном непосредственно во время тестирования или устранения неполадок без необходимости подачи команды через диспетчерскую, а само положение селекторного переключателя обычно передается обратно как точка состояния, поэтому диспетчерская знает, когда клапан был выведен из-под дистанционного управления.
Варианты беспроводного управления и управления с питанием от батареи
Удаленные трубопроводы и ирригационные объекты без близлежащего источника питания или проводной связи все чаще используют электрические приводы на солнечной энергии в сочетании с сотовой или радиотелеметрией, сообщающие о положении клапана и состоянии батареи обратно в центральную систему мониторинга через запланированный интервал. Это позволяет избежать затрат на прокладку силового и сигнального кабеля к изолированным местам расположения клапанов, которые могут находиться в километрах от ближайшего подключения к сети.
Избыточность в контурах, критически важных для безопасности
Если приводимая в действие задвижка выполняет функцию аварийной изоляции, контур управления часто включает в себя резервные элементы, такие как двойные электромагнитные клапаны на пневматическом приводе или две независимые цепи концевых выключателей, питающие отдельные входы системы безопасности, так что отказ одного компонента в цепи управления не приводит к бесшумному отключению способности клапана закрываться по команде.
Распространенные виды отказов и их причины
Большинство отказов задвижек с приводом связано с небольшим количеством повторяющихся коренных причин, а не со случайными дефектами компонентов.
Привод останавливается при заклинивании ворот
Если ворота не двигались в течение длительного периода времени, мусор, окалина или коррозия могут приклеить ворота к седлу. Привод недостаточного размера или стареющий привод останавливается под нагрузкой, срабатывает при перегрузке двигателя, и клапан никогда не завершает свой ход. Это режим отказа, для предотвращения которого обсуждался ранее запас прочности по крутящему моменту.
Дрейф концевого выключателя
Механические концевые выключатели, которые определяют полностью открытое и полностью закрытое положение, могут выйти из строя в течение сотен циклов, особенно на приводах, подверженных вибрации. Смещенный переключатель подает ложный сигнал о закрытии, хотя ворота все еще слегка открыты, что является серьезной проблемой безопасности при изолирующем режиме.
Деградация уплотнений и прокладок пневматических приводов
Уплотнения поршня внутри пневматических приводов затвердевают и трескаются в течение многих лет термоциклирования, что приводит к внутренней утечке воздуха, которая проявляется в уменьшении времени хода задолго до того, как привод полностью выйдет из строя. Выездные специалисты часто распознают это заранее, отслеживая тенденции времени хода, а не дожидаясь явного сбоя.
Попадание влаги в корпуса электроприводов
Электрические приводы для наружного применения с поврежденными уплотнительными прокладками приводят к образованию конденсата внутри корпуса редуктора, вызывающего коррозию внутренней проводки и поверхностей шестерен. Корпуса приводов со степенью защиты IP68 противостоят этому гораздо лучше, чем устройства со степенью защиты IP54 или IP55, работающие на открытом воздухе или под водой. , поэтому в спецификациях клапанов, монтируемых под землей или в хранилище, всегда должен быть указан более высокий класс защиты от проникновения.
Заклинивание клина или ворот из-за теплового расширения
На линиях горячей воды, пара или термических процессов повторяющиеся циклы нагрева и охлаждения могут привести к тому, что шибер и корпус будут расширяться с несколько разной скоростью, постепенно затягивая посадку между шибером и седлом до тех пор, пока привод больше не сможет освободить шибер, не превысив его номинальный крутящий момент. Гибкая конструкция клинового затвора снижает этот риск, но не устраняет его полностью, особенно на клапанах, которые циклически переключаются нечасто и длительное время находятся при одном экстремальном значении температуры.
Загрязнение гидравлической жидкости
В системах гидравлических приводов загрязненная или ухудшенная гидравлическая жидкость ускоряет износ внутренних уплотнений и золотников клапанов внутри коллектора управления привода, что приводит к вялому или неустойчивому поведению хода. Регулярный отбор проб жидкости и замена фильтрующего элемента на гидравлическом агрегате позволяет выявить эту тенденцию до того, как она приведет к явной неисправности привода.
Проводка управления и коррозия клемм
Клеммные соединения внутри отсеков управления приводом, которые не были должным образом герметизированы во время установки, являются распространенным источником периодических сбоев сигнала, особенно во влажной или прибрежной среде, где содержащиеся в воздухе соли ускоряют коррозию открытых винтов клемм и кольцевых наконечников.
Руководство по устранению неполадок при распространенных симптомах
В следующей таблице симптомы, обычно встречающиеся при срабатывании задвижек с приводом, сопоставлены с их наиболее вероятной основной причиной, что является отправной точкой для диагностики на местах перед более глубоким исследованием.
Справочник по поиску и устранению неисправностей приводных задвижек на основе симптомов | Симптом | Вероятная причина | Первая проверка |
| Клапан вообще не двигается | Нет питания, нет подачи воздуха или сработала перегрузка. | Напряжение питания или давление воздуха на приводе |
| Время инсульта постепенно увеличивается. | Течь внутреннего уплотнения или засохшая трансмиссионная смазка | Сравните текущее время хода с базовым уровнем ввода в эксплуатацию. |
| Клапан не доходит до полного закрытия | Неправильная калибровка концевого выключателя или люфт муфты. | Ручной ход с визуальным подтверждением на воротах |
| Отключение двигателя из-за перегрузки при закрытии | Застревание ворот превышает номинальный крутящий момент привода | Настройка моментного выключателя и состояние ворот |
| Периодическая потеря удаленного сигнала | Коррозия клеммного соединения или ослабление крепления кабелепровода. | Клеммный отсек на предмет влаги и коррозии |
| Видимая утечка на штоке | Износ набивки или ослабление сальника | Герметичность сальника и состояние набивки |
Факторы стоимости и общая стоимость владения
Покупная цена привода составляет лишь часть общих затрат, которые предприятие несет в течение срока службы установки задвижки с приводом, и узкий акцент на первоначальной цене привел к тому, что во многих проектах был выбран привод, эксплуатация которого обходится дороже, чем чуть более дорогая альтернатива.
Первоначальная стоимость оборудования и установки
Электрические приводы обычно несут наименьшую первоначальную стоимость оборудования для клапанов малого и среднего размера, поскольку они позволяют избежать необходимости в трубопроводах сжатого воздуха или гидравлической силовой установке. Пневматические приводы увеличивают стоимость инфраструктуры подачи воздуха, если она еще не существует на объекте, в то время как гидравлические системы несут самые высокие первоначальные затраты из-за необходимости в насосе, резервуаре и трубопроводах, хотя эти затраты часто оправданы для больших клапанов, где требования к крутящему моменту делают электрические или пневматические варианты непрактичными.
Энергопотребление
Электрические приводы потребляют мощность только во время самого короткого хода, что делает затраты на рабочую энергию незначительными в большинстве случаев. Пневматические системы несут скрытые текущие затраты в виде электроэнергии компрессора и утечек сжатого воздуха, поскольку даже в хорошо обслуживаемой воздушной системе предприятия обычно теряется значительный процент вырабатываемого воздуха из-за утечек по всей распределительной сети, и эти затраты зависят от количества пневматических устройств, подключенных к этой системе.
Работы по техническому обслуживанию и запасные части
Электрические приводы обычно требуют менее частого ручного обслуживания после правильного ввода в эксплуатацию, в основном периодической смазки и проверки концевых выключателей. Пневмоприводы требуют регулярного внимания к элементам фильтра-регулятора и периодической замены уплотнений. Гидравлические системы требуют отбора проб жидкости, замены фильтров и технического обслуживания насоса поверх самого привода, что увеличивает текущие затраты на рабочую силу по сравнению с двумя другими семействами приводов, даже несмотря на то, что сами гидравлические узлы механически прочны.
Стоимость простоя из-за сбоя
Наиболее значительным фактором затрат часто является вовсе не привод, а стоимость простоя технологического процесса, если клапан не сработает, когда это необходимо. Относительно небольшие дополнительные расходы на привод с более высоким запасом безопасности, более высокий класс защиты или резервную проводку управления часто оправдываются исключительно тем, что можно избежать затрат на одно незапланированное отключение в критической точке изоляции, поэтому многие спецификации для критически важных для безопасности клапанов намеренно превышают минимальный крутящий момент и класс защиты, которые технически достаточны для нормальных условий эксплуатации.
График технического обслуживания и практика проверок
Программа технического обслуживания, построенная на основе реальных условий эксплуатации, превосходит стандартный график, основанный на календаре.
- Проверяйте клапаны холостого хода не реже одного раза в квартал, поскольку задвижка, которая никогда не движется, с наибольшей вероятностью заклинит, когда этого потребует чрезвычайная ситуация.
- Проверяйте смазку привода на электрических агрегатах ежегодно или в соответствии с интервалом замены масла в коробке передач, установленным производителем, поскольку высохшая трансмиссионная смазка является частой причиной увеличения рабочего крутящего момента с течением времени.
- Осматривайте пневматические трубки подачи и элементы фильтра-регулятора каждые шесть месяцев в пыльных или влажных условиях производства.
- Проверяйте калибровку концевого выключателя во время каждого запланированного испытания хода клапана, а не только после сообщения о неисправности.
- Записывайте время хода при каждом испытании и анализируйте его, поскольку постепенное увеличение времени хода является ранним предупреждающим знаком для всех трех типов приводов.
- Ежегодно отбирайте пробу гидравлической жидкости в системах гидравлического привода и заменяйте фильтрующие элементы в соответствии с рекомендованными производителем силового агрегата интервалами.
- Проверяйте и повторно затягивайте гайки сальника во время обычных обходов, поскольку медленно просачивающийся сальник гораздо легче исправить, прежде чем он станет устойчивой утечкой.
- Проверяйте уплотнения клеммного отсека и герметичность кабельного ввода во время ежегодного электрического осмотра, особенно при наружной или погружной установке.
Испытание неполного хода стало стандартной практикой для критически важных с точки зрения безопасности задвижек с приводом, особенно для систем аварийного останова. Перемещение клапана на 10–20 процентов от его седла и обратно подтверждает, что привод и задвижка не застряли, не прерывая при этом технологический поток полностью, и этот метод широко документирован в литературе по технике безопасности технологических процессов, в которой описаны интервалы испытаний запорных клапанов.
Ведение учета и анализ тенденций
Группы технического обслуживания, которые регистрируют время хода, частоту срабатывания моментного выключателя и потребляемый ток двигателя при каждом запланированном испытании, создают историю производительности для каждого сработавшего клапана на предприятии. Сравнение каждого нового показания с историческим базовым уровнем этого клапана, а не с общей опубликованной спецификацией, позволяет выявить постепенное ухудшение состояния гораздо раньше, чем ждать полного отказа, поскольку скорость изменения для отдельного клапана обычно является лучшим ранним индикатором, чем его абсолютное значение в любой отдельный момент времени.
Контрольный список выбора перед выбором задвижки с приводом
Объединяя предыдущие разделы, практический процесс спецификации проходит через эти проверки в следующем порядке:
- Подтвердите совместимость давления, температуры и среды в трубопроводе с материалом корпуса клапана и трима.
- Возьмите таблицу крутящих моментов производителя для полного номинального давления клапана, а не для уменьшенного или номинального значения.
- Добавьте реалистичный запас прочности, учитывающий длительные периоды простоя между циклами.
- Определите требуемое поведение при отказе в случае потери питания или воздуха и соответственно выберите тип привода.
- Сопоставьте тип управляющего сигнала с существующей инфраструктурой предприятия, чтобы избежать ненужного оборудования для преобразования сигналов.
- Укажите класс защиты корпуса от проникновения на основе фактического воздействия на открытом воздухе, в помещении или под водой.
- Убедитесь, что материал затвора, седла и корпуса совместим с технологической жидкостью и ожидаемым температурным диапазоном.
- Оценивайте общую стоимость владения, а не только первоначальную стоимость оборудования, особенно для приложений с большим количеством циклов.
- Планируйте цикл испытаний и график смазки до ввода в эксплуатацию, а не после первого отказа.
Выбор привода как калибровка, основанная на реальном потребном крутящем моменте клапана, а не выбор общего аксессуара, - это то, что отличает установку задвижки с приводом, которая работает десятилетиями, от установки, требующей незапланированного вмешательства в течение первых нескольких лет эксплуатации.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между задвижкой с ручным управлением и приводной задвижкой?
Задвижка с ручным управлением управляется маховиком или рычагом, поворачиваемым человеком, а задвижка с приводом имеет моторизованный, пневматический или гидравлический привод, который автоматически выполняет одно и то же движение открытия и закрытия в ответ на управляющий сигнал.
Можно ли модернизировать существующую задвижку с ручным управлением приводом?
Да, в большинстве случаев. Штоку и крышке клапана необходим совместимый монтажный фланец, а размер привода должен соответствовать таблице крутящих моментов клапана; Многие производители приводов поставляют стандартизированные монтажные комплекты для распространенных моделей крышек задвижек.
Как долго прослужит типичная задвижка с приводом до капитального ремонта?
Срок службы широко варьируется в зависимости от применения, но задвижки с приводом в хорошем состоянии, работающие в чистоте и неабразивном режиме, обычно работают от 15 до 25 лет, прежде чем потребуется капитальный ремонт, в то время как агрегаты, работающие в шламе, накипи или агрессивных средах, могут потребовать замены внутренних деталей гораздо раньше.
Какой привод лучше для задвижки – пневматический или электрический?
Ни то, ни другое не лучше в целом; пневматические приводы подходят для объектов с имеющимся сжатым воздухом и требованием безопасного закрытия с пружинным возвратом, тогда как электрические приводы подходят для объектов без инфраструктуры сжатого воздуха, где предпочтительна простая силовая и сигнальная проводка.
Почему приводимая в действие задвижка иногда не закрывается полностью?
Наиболее частыми причинами являются застревание привода недостаточного размера при заклинивании или засорении ворот, неправильно откалиброванный концевой выключатель, сообщающий о ложном закрытом положении, или механическое заедание из-за несоосности соединения штока между приводом и клапаном.
Можно ли использовать задвижки с приводом для модуляции потока?
Задвижки не очень подходят для постоянного дросселирования, поскольку в них зависимость потока от хода сильно нелинейна, при этом большинство изменений расхода происходит ближе к концу хода штока; приложения, требующие истинной модуляции, обычно вместо этого используют проходной или регулирующий клапан.
Как часто следует проводить циклические испытания задвижки с приводом?
Испытание ежеквартального цикла является обычной базой для клапанов, которые в противном случае простаивают в течение длительного периода времени, хотя критически важные для безопасности запорные клапаны часто проверяются на частичный ход гораздо чаще, иногда ежемесячно или даже еженедельно, в зависимости от уровня риска обслуживания.
Какой класс защиты должен иметь исполнительный механизм наружного применения?
Электрические приводы, установленные на открытом воздухе или в хранилище, обычно имеют степень защиты не ниже IP67, при этом IP68 предпочтительнее для устройств, которые могут подвергаться временному погружению в воду, поскольку корпуса с более низким классом более склонны к проникновению влаги в течение многих лет воздействия погодных условий.
Считается ли шиберная задвижка с приводом?
Да, ножевая задвижка представляет собой специализированный подтип задвижки с заостренной поверхностью затвора, предназначенный для прорезания шламов и волокнистых твердых частиц, и он может быть оснащен теми же типами электрических, пневматических или гидравлических приводов, которые описаны в этой статье.
Что произойдет с пневматическим приводом с пружинным возвратом, если давление воздуха в приборе падает постепенно, а не внезапно?
Когда давление питания падает ниже минимального рабочего порога привода, пружина начинает преодолевать ослабевающее давление воздуха и переводит клапан в безопасное положение до того, как подача воздуха полностью прекращается, поэтому минимальное давление питания всегда следует проверять на соответствие техническим характеристикам привода, а не считать достаточным просто потому, что некоторое давление воздуха все еще присутствует.
English 
русский 
Español 
