Наступает время выбора

От редакции

Скачать в PDF

Пневматический и электрический привод трубопроводной арматуры. Казалось бы, различия очевидны, и выбор зависит лишь от наличия на объекте того или иного вида энергии. Но это поверхностный взгляд. Кроме основного и очевидного различия существуют и не столь явные на первый взгляд особенности применения того или иного типа привода. Продолжаю серию публикаций, посвящённых приводам и исполнительным механизмам трубопроводной арматуры, системам автоматического управления, редакция журнала надеется полноценно осветить передовые технические решения, основанные на многолетнем практическом опыте инженеров, примененные в современных проектах и реализованные на действующих промышленных производствах.

Наступает время выбора

Электрические и пневматические приводы (здесь и далее в тексте будет использоваться термин "привод". Разница между термином "привод" и "исполнительный механизм" в данной статье не принципиальна и для краткости не учитывается. Все нижесказанное действительно как для приводов, так и для исполнительных механизмов) - наиболее часто применяемые в системах автоматики виды приводов.

Зачастую выбор типа привода трубопроводной арматуры закладывается на стадии проекта и не меняется на протяжении всего срока эксплуатации трубопроводной арматуры. Выбор типа привода трубопроводной арматуры нередко определяется без учета характеристик процессов в трубопроводе, а исходя из внутренних предпочтений проектировщика, наличия свободных электрических мощностей или возможности использования большого объёма подготовленного воздуха на будущем объекте. Так, на одном из автозаводов в России устанавливают всю трубопроводную арматуру с пневмоприводами из-за того, что там исторически использовались главные конвейеры с пневматикой. А так как производственные линии были копией исходного итальянского завода, то и пневматику до сих пор предпочитают итальянских производителей, независимо от места установки данного пневматического оборудования на предприятии.

Но зачастую в процессе эксплуатации возникает необходимость замены арматуры с приводом или же изменения эксплуатационных параметров действующей арматуры без замены, и встает вопрос: оставить ли тип привода неизменным или ради улучшения эксплуатационных характеристик заменить на иной тип привода.

В данной статье автор рассмотрит и сравнит основные эксплуатационные характеристики двух типов приводов - пневматических и электрических. 

	Быстродействие В стандартном исполнении приводов скорость цикла пневмопривода ниже более чем в 5 раз. Разумеется, выпускаются электропривода специального исполнения, где скорость цикла сопоставима с пневмоприводом, но данные исполнения применяются достаточно редко и конструктивно выполнены иначе, чем классическое сочетание электродвигателя и редуктора в электроприводе.
	Возможность регулирования скорости цикла При эксплуатации трубопроводной арматуры периодически возникает инженерная задача: увеличить время цикла (уменьшить скорость выходного звена привода) перестановки запорного органа арматуры. Данная задача может быть вызвана неверным проектным решением или очевидной необходимостью, возникшей при анализе параметров системы при эксплуатации. В случае применения электропривода задача увеличения времени цикла решается либо заменой привода на привод с увеличенным временем цикла, либо частотным регулированием скорости вращения ротора электродвигателя электропривода. Частотное регулирование сопряжено с рядом сложностей и широкого применения в АСУ ТП с трубопроводной арматурой не нашло. Время цикла пневмопривода легко увеличивается путем дросселирования (уменьшение проходного сечения) портов сброса (предпочтительнее) или портов подвода (допустимо) воздуха. Простой в реализации способ изменения скорости цикла арматуры путем дросселирования расхода сжатого воздуха позволяет добиться разной и независимой скорости цикла "открыто-закрыто" и "закрыто-открыто". Кроме того, время цикла можно увеличить в достаточно большом диапазоне.
	Ограничение времени работы В электроприводах, а точнее, в электродвигателях электроприводов существует ограничение времени работы, которое выражается в частоте включений в час и времени работы в %. Иными словами, после включения электропривода и перестановки запорного органа арматуры необходима пауза, в течение которой температура обмотки электродвигателя возвращается к нормальным значениям. Режимом "работа-пауза" достигается нормальное эксплуатационное значение температуры обмоток статора в динамике. Из-за данного ограничения непрерывная работа электропривода невозможна. В пневмоприводе никаких ограничений по количеству циклов или по количеству включений не существует. Пневмопривод может работать непрерывно.
	Режим безопасности. Fail-Safe Существуют технологически системы, в которых необходимо принципиально понимать, что запорный орган арматуры займет заранее определенное положение при аварийной ситуации. Наиболее часто применяют нормально открытый или нормально закрытый вариант исполнения арматуры с приводом, обладающим функцией безопасности. Это означает, что при возникновении аварийной ситуации привод закрывает или открывает трубопровод. В электроприводе функция безопасности чаще всего реализуется за счет внешних аккумуляторов, энергии которых достаточно для проведения одного или несколько циклов. В пневмоприводе данную функцию реализуют за счет установки блока пружин в один из цилиндров пневмопривода и перевода из двухстороннего типа привода в односторонний. Кроме простоты данной операции очевидно удобство в возможности установки пружин и реализации данной функции в любой период эксплуатации. Также в пневмоавтоматике широкое применение нашла реализация функции безопасности с помощью так называемой «пневматической пружины». Резервуар со сжатым воздухом объемом, достаточным для нескольких циклов, автоматически вводится в пневмомагистраль, по которой питается пневмопривод при отсутствии в пневмомагистрали давления штатного воздуха.
	10000 циклов наработки  В среднем производитель гарантирует порядка 10000 циклов наработки для электропривода и порядка 100000 циклов - для пневмопривода. Вполне очевидно, что пневмопривод в силу простоты конструкции имеет более долгий (а фактически - на порядок) срок службы, выраженный в рабочих циклах. Кроме того, в пневмоприводе поверхности, подвергаемые трению, - эластмерные или полимерные, и в случае износа уплотнительные кольца и пластиковые направляющие легко заменяются на новые. В электроприводе понижение скорости вращения от двигателя до выходного вала происходит за счет того или иного типа понижающего редуктора, в котором достаточно большое количество сопрягаемых шестерней, подверженных износу. Кроме вышесказанного, необходимо отметить, что на протяжении всего срока службы в пневмоприводах нет необходимости в замене смазки.

Надеемся, данная публикация позволит сделать осознанный и грамотный выбор и принять технически взвешенное решение о применении того или иного типа привода.

Данная статья – первая часть публикации, в которой автор рассмотрит все основные эксплуатационные различия между типами приводов трубопроводной арматуры.

Далее. Часть 2.

Инженеры департамента АСУ и ТПА ООО «ЭнергоЭра»