Концептуальные решения быстродействующих запорных заслонок большого диаметра с приводами HYDROMAT (на примере MIV V3-06-3E DN 800 PN 6)
1 Марта 2016
Когда речь заходит о быстродействующих запорных клапанах малого диаметра, то вопрос, как говорится, «не стои´т» ― существует масса отработанных решений «экономного» типа, например, на базе кранов шаровых с пневмоприводами (относительно недорогими вследствие малого крутящего момента) или электроприводами с пружинным блоком.
Однако зачастую, например для турбинных установок (ТЭЦ, турбин в судостроении) или определенных технологических процессов (в нефтехимии, металлургии) имеется потребность в надежных, но в то же время экономных вариантах быстродействующих запорных клапанов большого диаметра.
В этом случае нужно обратить внимание на металлоуплотненные заслонки 3 эксцентриковой конструкции, такие как, например, MIV V3-06-3E. Седло в форме наклонного конуса 3-эксцентриковой арматуры идеально подходит для многочисленных циклов быстрого (аварийного) закрытия, исключая потенциальное заклинивание и повышенный износ, как случае, скажем, затворов центричных, 1- или 2-эксцентриковых.
Здесь требуется меньший крутящий момент в сравнении с 2-эксцентриковыми затворами с популярным ламинарным уплотнением (=экономия на размере привода; читай: цене). Однако, по понятным причинам, одной арматурой вопрос не решается. Компания HYDROMAT предлагает свои решения, в том числе для управления такой арматурой, которая идеально подходит, например, для случаев, когда нужно закрытие в течение 1 секунды для затвора Ду 800 или даже Ду 1400. При этом многолетний новаторский опыт компании HYDROMAT по производству гидравлических демпферов служит здесь только дополнительным плюсом: учитывая массу, диаметр (траекторию-расстояние, которое «пролетает» диск от 0 до 90°) диска, например, заслонки Ду 1500, можно примерно представить, какой момент инерции мы в итоге получим, разогнав арматуру (диск) на таком «не коротком» участке за 1 секунду. Поэтому имеет смысл комплектовать такие приводы гидравлическими демпферами, которые, конечно, «вредят» достижению наилучших результатов на нашей «стометровке» (забудьте о финишном спурте☺), однако берегут диск/седло/вал/уплотнение, обеспечивая очень приличный ресурс арматуры. На нашей памяти была поставка высокопроизводительной герметичной заслонки Ду 800 с пневмоприводом HYDROMAT для скоростной отсечки технологического газа, с периодичностью работы «1 закрытие в минуту», а иначе ― более 525 000 циклов закрытия в год. При этом срок гарантии на поставленное оборудование был 24 месяца. На рынке не так много предложений такого рода!
Для рассмотрения предлагаются два базовых решения: с пневмоприводом и с гидравлическим приводом.
При выборе, как правило, чаще руководствуются «наличием» под рукой среды для управления: масла (турбинное, как вариант) или воздуха (на тех же самых ТЭЦ всегда есть в доступе сжатый воздух от компрессоров). Определенную роль играет, конечно, и цена (пневматика дешевле).
Итак, перво-наперво для выбора размера привода нужно выяснить требуемый крутящий момент. Ниже в таблице приводятся значения для затвора Ду 800 Ру 6, в том числе значения для момента страгивания (требуют повышенного крутящего момента).
Решение на базе пневмопривода имеет следующий вид.
Первое концептуальное решение состоит из:
• Пневмопривод типа scotch yoke (база)
• Пневмо- или гидравлический цилиндр однстороннего принципа действия для открытия
• Пружина для закрытия, в контейнере
• Гидравлический цилиндр одностороннего принципа действия с ручным гидравлическим насосом (помпой) для ручного открытия. В случае затвора Ду 800 требуется около 90 полных «качков» на открытие.
Исполнение и функциональные возможности
Направление закрытия с пружиной
• Нормальное закрытие при обесточивании пневматического соленоидного клапана (соленоида)
• Аварийное закрытие (fail safe) пружиной при обесточивании пилотного клапана Аварийное закрытие ≤ 85% за время ≤ 0,5 s. (до достижения зоны демпфирования).
Открытие выполняется пневматическим или гидравлическим цилиндром
1. Сжатый воздух давлением 5,5–8 атм. или опционально
2. Турбинное масло давлением, например, 9–10 атм.
Ручное открытие с помощью специального гидравлического цилиндра и гидравлического ручного насоса (помпы), установленного на приводе или удаленно.
Гидравлическое демпфирование: на последних 15 % хода фазы закрытие, характеристика настраиваема на гидравлическом цилиндре.
Время открытия и закрытия:
Для дискового затвора большого диаметра нормальное время закрытия и открытия от 180 до 240 секунд (характеристика настраиваема).
Второе концептуальное решение на базе гидравлического привода состоит из:
• Собственно привод scotch yoke (база)
• Гидравлический цилиндр одностороннего принципа действия на открытие
• Контейнер с пружиной или опционально гидроаккумулятор
• Гидравлический ручной насос (помпа) для аварийного открытия (опционально: закрытия).
Предлагаемое исполнение и функциональные возможности привода:
Направление закрытия
• Нормальное закрытие при обесточивании соленоида с помощью:
1. Пружина
2. Гидроаккумулятор (по запросу).
Направление открытия
• Электрогидравлический способ с гидравлическим маслом от компактного силового блока (маслостанции) типа CEHPU-0,5 кВт
• Опционально: Аварийное открытие (один или несколько циклов) с гидравлическим аккумулятором
• Ручное открытие с помощью гидравлического ручного насоса (помпы), смонтированной непосредственно на приводе или удаленно.
Время открытия
Для дисковой арматуры в нормальных условиях время открытия и закрытия регулируемо, например, от 180 до 240 секунд (по умолчанию). Возможно другое время быстродействия по запросу.
Время закрытия
Аварийное закрытие за время менее 1 секунды. Закрытие на ≤85 % за время 0,5 секунд пружиной. Дальнейшее закрытие, последние 15 % хода на закрытие, настраиваемо по времени посредством гидравлического цилиндра (демпфирование).
Второе предлагаемое решение может быть востребовано на ТЭЦ (питание от турбинного масла либо через собственную маслостанцию), нефтяной платформе или на крупном танкере как вариант для отсечки пара (в случае танкера). Питание при этом как от корабельной турбины (масла), так и от собственного силового блока, расположенного на требуемом удалении, соединенного с приводом гибкими маслошлангами или гибридным способом ― металлические маслопроводы и гибкие маслошланги. Компания HYDROMAT имеет опыт поставки такого решения, в том числе и для арктических широт. В случае гидравлических приводов рекомендуется потратиться на аккумулятор. Он может помочь открыть привод не только в случае полного отсутствия давления масла, но и в том в случае, если привод запитан от корабельной маслоустановки и производительность маслопровода, при возможной загрузке всех остальных питающихся устройств, не обеспечивает относительно быстрое (ожидаемое/требуемое) открытие привода и арматуры.
Таблица 1 ― Конкретный пример. Расчет привода для затвора Ду 800 Ру 6, необходимые моменты для открытия/закрытия в промежуточных и конечных положениях
