18 Ноября 2018г, Воскресенье€ — 74.9022,  $ — 65.9931загрузить приложение Armtorg.News для Андроидзагрузить приложение Armtorg.News для iphone

Как электроприводы регулирующей арматуры могут устранить проблему сжатого воздуха в качестве источника энергии

13 Мая 2014

Сегодня, благодаря современным технологическим достижениям пользователи регулирующей арматуры могут избежать большинства проблем, связанных с неэффективностью использования сжатого воздуха в качестве источника энергии.

Новое решение использует электроэнергию и устраняет зависимость от сжатого воздуха. Это полностью электрическое решение целесообразно и экономически эффективно для большинства применений регулирующей арматуры, включая такие промышленные сектора, как энергетика, химическая, нефтехимическая и в большинстве других отраслей перерабатывающей промышленности.

В то время как новое поколение электрических приводов для регулирующей арматуры может не подходить под все технологические процессы, они идеально подходят для многих ситуаций, особенно там, где пользователь сталкивался с проблемами замороженных импульсных линий, отсутствием точности процесса. Таким образом, было бы разумно для современного инженера управления технологическим процессом серьёзно рассмотреть, как конструктивные особенности нового поколения полностью электрической регулирующей арматуры могут быть полезны для него.

Во многих случаях технологические преимущества этого оборудования могут значительно улучшить качество и количество произведённого продукта в сочетании с уменьшением затрат на технологическое обслуживание и уменьшение себестоимости.

Приводы регулирующей арматуры: краткая история

Прежде чем обсуждать современные последние технологии, полезно понять, как развивалось перемещение регулирующей арматуры.

Несколько десятилетий назад, основным средством для управления регулирующей арматурой процесса было изменение подаваемого давления воздуха в привод арматуры. Обычно это давление варьировалось от 0,21 до 1 кг/см2. В этом случае закрытое положение арматуры определялось 0,21 кг/см2 и открытое положение 1 кг/см2.

Это было международным стандартом для позиционирования регулирующей линейной арматуры (и в дальнейшем также повторной) уравновешивая давление воздух относительно противодействующей пружины. Чем выше давление, тем больше сжимается пружина и больше перемещение регулирующей арматуры. Как только давление снижается до 0,21 кг/см2 пружина возвращает шток арматуры в исходное положение.

Это простое управление положением использовалось во многих вариантах управления процессами на заводе. Это было основное решение, предложенное производителями регулирующей арматуры совместно с поставщиками систем управления. Проще говоря сжатый воздух выступал в качестве энергии для перемещения и управляющего сигнала.

Требуемое положение достигалось изменением подаваемого давления и всеми заводами управлял сжатый воздух передаваемый по медным трубкам с небольшим диаметром. Задняя част пультов управления состояла из большого количества труб умело собранных мастером систем управления в симметричные слои аккуратно собранных труб. Тем не менее, с появлением компьютеров и программируемых логических контроллеров (ПЛК), дни управляющих сигналов 0,21-1 кг/см2 были сочтены.

Вскоре они были заменены электрическими сигналам передаваемыми по медным проводам со скоростью электронов, а не волн давления. Это была революция технологии управления, принёсшую значительную экономию средств на установку, а также значительное улучшение возможностей управления.

Другая значительная выгода в изменении в технологии была исключение трудоёмкого обслуживания пневматических систем управления. Фильтры, регуляторы, маслёнки и множество пилотных клапанов были заменены ПЛК и ими управляемыми конечными устройствами. Взамен сигнала давления 0,21-1 кг/см2 общим стандартом стал токовый сигнал 4-20 мА.

Хотя пневматический сигнал управления был заменён токовым сигналом управления, энергия для перемещения большинства регулирующих клапанов все ещё сжатый воздух.

Используемый в прошлом сжатый воздух в качестве управляющего многими был оценён положительно в качестве использования сжатого воздуха для передачи энергии. Воздух может использоваться для передачи энергии из одного места в другое для дистанционного управления регулирующей арматурой, и другого оборудования. В качестве развития пневматического управления процессами давление воздуха КИП было повышено с 0,21-1 кг/см2 до 5,6 кг/см2.

Это позволило развивать большее усилие меньшими по размеру поршнями или диафрагмами. В результате пневматические пружинно – мембранные и поршневые приводы стали основным стандартом для управления положением регулирующей арматуры на многие годы.

Для перевода или передачи прикладываемого управляющего сигнала 4-20 мА в высокое давление, действующее на диафрагму используется «Позиционер».

Простой пневматический позиционер развился из основной функциональной конструкции выдающий высокое давление воздуха используя управляющий сигнал низкого давления в Смарт-позиционер сегодня. Смарт-позиционер не только управляет воздухом высокого давления в привод арматуры, но также может собирать информацию по требуемому давлению воздуха для различных положений арматуры для обеспечения диагностической информации, возможной к передаче по сигналу 4-20 мА, используя протокол передачи HART.

В настоящее время этот метод управления линейной и поворотной регулирующей арматурой является стандартным для всех отраслей промышленности, от извлечения нефти и газа, производства электроэнергии до химической, нефтехимической и многих других отраслей перерабатывающей промышленности.

Почему электропривод может быть лучше

Однако фактически стандартное подключение воздуха КИП со Смарт-позиционером не всегда является лучшим решением для все применений. Так же как электроника узурпировала технологию управляющего сигнала, электроприводы сейчас предлагают хорошую альтернативу там, где ранее применялись пружинно-мембранные и поршневые конструкции приводов.

В частности, существует много недостатков в использовании сжатого воздуха в качестве источника энергии. В течении многих лет инженерам технологам приходилось находить сложные обходные пути для преодоления их. Недостатки различаются по степени в зависимости от определённых применений. В общем говоря, использовать электроэнергию для преобразования её в сжатый воздух, затем передавать его через фильтр-регулятор по длинным трубам с фитингами и направлять в пневматический привод для расширения наиболее неэффективный способ передачи энергии из одной точки в другую.

Неэффективность сжатия и потери на трении при передаче легко составляют потерю до 50% от приложенной энергии. Это можно напрямую сравнить с гораздо более эффективным способом передачи энергии электричеством и преобразованием её в кинетическую энергию в двигателе напрямую расположенном на регулирующей арматуре. Фактически перенос электрического двигателя с компрессора в привод устраняет промежуточные преобразования передачи совместно с сопутствующими потерями.

При рассмотрении большого количества регулирующей арматуры на предприятии совместно с непрерывным перемещением регулирующей арматуры, возможно значительно сократить количество сжатого воздуха на предприятии, что значительно увеличит производительности и рентабельность работы предприятия.

В дополнении, надёжность предприятия и связанная доступность очень важны в нашем рассмотрении. Обеспечение воздухом требует достаточно значительного технического обслуживания для обеспечения допустимой влажности, загрязнённости и других составляющих, не накапливающихся в линиях питания воздухом и не забивающих небольшие отверстия в интеллектуальных позиционерах. Это дополнительное техническое обслуживание имеет значительную стоимость, которую необходимо учитывать в общем анализе.

Хотя многие процессы расположены в зданиях, защищающих арматуру и устройства, управляющие процессом, но это не всегда так. Множество регулирующей арматуры расположено снаружи и подвержено изменениям температуры, которая может опуститься ниже точки замерзания воды. Это проявляется не только на заводах в Европе и Северной Америке, но на множестве современных заводах в Азии недавно построенных в Китае, Японии, Корее и в других странах.

Падение температуры ниже точки замерзания приводит к замерзанию линий питания воздухом и выводит из строя пневматический привод регулирующей арматуры и позиционер.

Примеры почему электрический привод регулирующей арматуры часто лучшее решение

В Галифаксе, Новая Шотландия, техник с НПЗ рассказал, что каждый год ему приходится менять замороженные импульсные линии, так как они оказывались разорванными. После разрыва трубок некоторыми регулирующими клапанами можно управлять только вручную. Это конечно же существенный аргумент в пользу инвестирования в автоматизацию управлением процессом.

Другой пример с электростанции в Нью-Гемпшире где недавно заменили все пружинно-мембранные приводы регулирующей арматуры на управлении топливом из-за эффекта низкой температуры. Низкая температура вызывает негативный эффект не только на привод, но и на увеличение вязкости управляемой среды и увеличении трения в седле арматуры. В результате управлять арматурой очень сложно из-за эффекта сдерживания скольжения, приводящего к «перебегу» арматурой заданного положения.

В высотных применениях горной промышленности, таких как найденные в Чили и Перу, понижение температуры в сочетании с высотой делают производство сжатого воздуха чрезвычайно дорогостоящим. Затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию были значительными. В такой окружающей среде замерзающие импульсные линии были значительной проблемой приводящей к неисправности привода арматуры и снижению производительности.

Есть некоторые случаи, когда подача воздуха необходима только для управления единственным регулирующим клапаном. В этом случае небольшой компрессор в комплекте воздушной обвязкой занимает значительное место, много весит и стоит. Например, существует большое количество компактных бойлеров в которых требуется регулирующий клапан пара. Достаточно часто требуется безопасное положение для этого клапана.

Традиционный метод выполнения данного требования это использование пружинно мембранного привода, при исчезновении воздуха или получении сигнала ПАЗ выпустит воздух чтобы пружина закрыла или открыла клапан в зависимости от требований процесса. В появлением новой технологии электроприводы способны запасать электроэнергию в достаточном объёме, чтобы при пропадании основного электропитания перевести арматуру в безопасное положение, запрограммированное в приводе. Кроме того, электроприводы обладают большими возможностями контроля и безопасное положение может быть запрограммированно в приводе – либо полностью закрыт и открыт или любое промежуточное положение, при пропадании питания или управляющего сигнала.

Пример электрической регулирующей арматуры в поле

Изображение рядом это четвертьоборотный привод Роторк (модель CVQ 1200) с корпусом по NEMA 6 на электростанции в Нью-Гемпшир. Арматура и привод расположены снаружи и управляют расходом из ежедневного резервуара мазута в насосы мазута. Арматура часто управляет требуемым расходом в зависимости от потребностей установки. Электрический привод регулирующей арматуры заменил традиционный электропневматический позиционер и пружинно мембранный пневматический привод управляющий 6-ти дюймовым класса 150 шаровым краном, требующий, со слов персонала предприятия, частого технического обслуживания и имевший проблемы в точности.

Часто суровые погодные условия в Новой Англии и требования к точному управлению расходом мазута представляют сложную задачу. Персонал предприятия сообщает, что новый электрический привод регулирующей арматуры разрешил проблемы с точностью и техническим обслуживанием, связанных с традиционным пружинно возвратным пневматическим приводом.

Изображение слева до и после отображает как электрический привод Роторк CVA (справа) был использован для замены традиционного привода регулирующей арматуры (слева) регулирующей уровень в подогревателе питающей воды на крупной электростанции в Аризоне

Наконец, сжатый воздух, по определению, упругая среда. Фактически в некоторых автомобилях его используют в амортизаторах. Так как сжатый воздух работает как пружина, пневматическая регулирующая арматура не всегда обладает требуемой жёсткостью, необходимой для точного управления процессом.

Например, рассмотрим седельный клапан с высоким трением в уплотнении штока или шаровой кран с высоким трением в седле. В любом случае высокое статическое трение требует высокого давления воздуха для начала перемещения арматуры. После начала перемещения арматуры статическое трение замещается динамическим трением, которое значительно меньше. Это препятствует давлению избыточного воздуха падать. В результате арматура перемещается не контролируемо и часто перебегает требуемое положение, что корректируется обратным перемещением и может приводить к постоянным перемещениях вокруг требуемого положения.

Эта проблема устраняется электрическим приводом регулирующей арматуры благодаря высокой жёсткости и управляемости современной механической передачей с электродвигателем и технологией двух датчиков положения в приводе.

Электрические приводы регулирующей арматуры: сводка возможностей и преимуществ

Электрические приводы регулирующей арматуры позволяют обеспечить превосходные рабочие характеристики управления, не сложны в настройке, и устраняют необходимость в затруднительном питании сжатым воздухом и связанных с ним проблемы.

Они доступны в линейном и четвертьоборотном исполнении для применения с большинством регулирующей арматуры в большинстве отраслей промышленности, включая производство электроэнергии, трубопроводах и газовых установках, нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводах, горнодобывающей и многих других производственных процессах.

Новые приводы устраняют потребность в дорогостоящих установках производства сжатого воздуха и легко встраиваются в современные системы управления технологическими процессами, включая использующие цифровые протоколы связи, HART, Profibus и Foundation Fieldbus.

Приводы Rotork CV, например, обеспечивают очень высокую точность работы регулирующей арматуры с повторяемостью и точностью позиционирования <0.1 % от хода арматуры. Кроме того, в качестве стандарта в приводы встроена технология связи по Bluetooth для быстрой и лёгкой настройки и ввода в эксплуатацию. В приводы Rotork CVA встроен журнал, регистрирующий рабочие данные и данные для технического обслуживания такие как графики крутящего момента или усилия трубопроводной арматуры, время пребывания и соответствующую статистическую информацию. В приводы также встроен Суперконденсатор для обеспечения программируемого безопасного положения и приводы Rotork CVA могут питаться от однофазных источников переменного тока или от источников постоянного тока.

В дополнение с решением проблем, связанных с питанием воздухом, приводы Rotork CVA имеют современные диагностические возможности для проведения эффективного превентивного технического обслуживания. Например, срок службы уплотнения штока арматуры зависит от расстояния, которое прошёл шток арматуры и материала. Как только предел по перемещению достигнут, требуется обслуживание, не зависимо от затраченного времени на достижение этого предела.

Журналы, встроенные в электроприводы Rotork CVA могут записывать общее перемещение и отображать его либо по цифровой связи или на КПК. Инженер по техническому обслуживанию всегда может определить необходимость обслуживания после просмотра данных по «Общему Пробегу» привода.

Благодарим за предоставление материала автора статьи: Илью Лаврова, главного инженера «Роторк РУС», Москва

Метки Rotork Лавров Илья Rotork Controls

Смотрите также:
МГ Armtorg поздравляет с Днем проектировщика! МГ Armtorg поздравляет с Днем проектировщика!
Дорогие друзья! Каждый год 16 ноября огромное количество умнейших и талантливейших людей имеют возможность отметить свой...
Фото недели: Торжественная церемония открытия нового проиводства Rotork в России Фото недели: Торжественная церемония открытия...
31 октября 2018 года состоялась торжественная церемония открытия нового производственно-логистического комплекса компании Rotork в...
Мы приглашаем на собственный стенд ARMTORG.RU в рамках выставки Valve World Expo – 2018! Мы приглашаем на собственный стенд ARMTORG.RU в...
Дорогие друзья! Мы невероятно рады сообщить о том, что наша медиагруппа Armtorg, в лице журнала "Вестник арматуростроителя" и крупнейшего...
Последние добавления библиотеки(Предложить книгу)