Производство по чертежам Подбор аналогов Цены производителя Оригинальная продукция в короткие сроки
INNERпроизводство и поставка промышленных комплектующих и оборудования
INNER
Контакты

Электроприводы арматуры: типы и настройка

  • 27.11.2025
  • Познавательное

Электроприводы арматуры: типы и настройка

Профессиональное руководство по выбору, характеристикам и эксплуатации электрических приводов трубопроводной арматуры в химическом производстве

Таблица 1. Основные типы электроприводов трубопроводной арматуры
Тип электропривода Область применения Диапазон моментов, Нм Стандарты присоединения Особенности конструкции
Многооборотные Задвижки клиновые, клапаны запорные, вентили 10 – 360 000 ГОСТ 34287-2017, ISO 5210:2017, типы А, Б, В, Г, Д, F07-F40 Червячный или планетарный редуктор, передача осевого усилия, более одного оборота вала
Неполнооборотные (четвертьоборотные) Затворы дисковые, краны шаровые, пробковые краны 15 – 84 000 ГОСТ 34287-2017, ISO 5211:2017, типы F03-F100 Поворот на 90-180 градусов, компактная конструкция, быстрое срабатывание
Прямоходные Клапаны регулирующие прямоходные Усилие 250 – 60 000 Н Специализированные Преобразование вращения в поступательное движение штока, точное позиционирование
Рычажные Регулирующие клапаны с поворотным диском 100 – 4 000 Специализированные Передача усилия через рычажную систему, плавное регулирование
Взрывозащищенные Взрывоопасные зоны по ТР ТС 012/2011 10 – 32 000 ГОСТ 31610.0-2019, IEC 60079 Маркировка Ex d, Ex e, Ex i, температурные классы Т3-Т6, степень защиты IP67-IP68
Таблица 2. Методика подбора электропривода по крутящему моменту
Параметр подбора Описание и требования Коэффициенты и расчеты Стандарты
Крутящий момент арматуры Указывается в паспорте арматуры производителем, зависит от DN, PN и типа арматуры Mзакр.ЭП = Mарм × Kз, где Kз = 1,2-1,5 для электроприводов СТ ЦКБА, ГОСТ Р 55511
Тип присоединения по ISO F07 (до 250 Нм), F10 (до 500 Нм), F12 (до 1000 Нм), F14 (до 2000 Нм), F16 (до 4000 Нм) Выбор по таблице соответствия момента типу фланца ISO 5210:2017, ISO 5211:2017, ГОСТ 34287-2017
Тип присоединения по ГОСТ МЧ, МК (малые моменты), А (до 100 Нм), Б (до 250 Нм), В (до 600 Нм), Г (до 2000 Нм), Д (до 8000 Нм) Диапазоны для каждого типа в стандарте ГОСТ 34287-2017
Скорость вращения вала 4-180 об/мин для многооборотных, определяет время полного цикла работы арматуры t = H / (s × n), где H - ход шпинделя, s - шаг резьбы, n - обороты в минуту ГОСТ 34610-2019
Число оборотов арматуры Полное количество оборотов шпинделя от закрытия до открытия, 5-500 оборотов типично Настраивается концевыми выключателями Паспорт арматуры
Режим работы S2-15% (повторно-кратковременный), S2-25%, S3-25%, S4-40% Продолжительность включения определяет тепловую нагрузку двигателя ГОСТ Р МЭК 60034
Таблица 3. Схемы управления электроприводами
Тип управления Реализация Элементы схемы Применение
Местное управление Кнопочный пост на электроприводе или рядом с ним Кнопки "Открыть", "Закрыть", "Стоп", индикаторы положения, ручной дублер Пусконаладочные работы, ремонт, аварийные ситуации
Дистанционное управление Управление с диспетчерского пункта, щита управления Контакторы КМ1, КМ2, реле времени, концевые выключатели, световая сигнализация Основной режим работы в технологических схемах
Автоматическое управление Сигналы от АСУ ТП, ПЛК, датчиков Программируемые контроллеры, датчики давления/уровня/температуры, алгоритмы управления Безлюдные производства, технологические защиты, ПАЗ
Схема "Открыто-Закрыто" Двухпозиционное управление запорной арматурой Два контактора прямого и обратного вращения, концевые выключатели, муфта ограничения момента Задвижки, запорные клапаны, отсечная арматура
Регулирующий режим Плавное позиционирование в промежуточных положениях Позиционер, датчик положения 4-20 мА, контроллер, обратная связь Регулирующие клапаны, затворы в схемах регулирования расхода
Блок управления БУЭП Шкаф управления электроприводом с защитами Автоматические выключатели, тепловые реле, трансформаторы, индикация, переключатель режимов Централизованное управление группой приводов
Таблица 4. Настройка концевых выключателей электроприводов
Этап настройки Действия Контролируемые параметры Требования безопасности
1. Подготовка Отключить питание, снять крышку блока выключателей, проверить состояние арматуры Отсутствие напряжения, заземление корпуса, свободный ход арматуры Допуск электротехнического персонала группы III, наряд-допуск
2. Установка положения "Закрыто" Вручную маховиком закрыть арматуру до упора, ослабить винт кулачка закрытия, установить кулачок на срабатывание микровыключателя, затянуть винт Срабатывание концевого выключателя в положении "Закрыто", отключение двигателя Не превышать максимально допустимый момент на маховике
3. Установка положения "Открыто" Открыть арматуру маховиком до конца хода, настроить кулачок открытия аналогично закрытию Срабатывание концевого выключателя "Открыто", полный ход штока арматуры Контроль индикатора положения на приводе
4. Настройка муфты момента Установить крутящий момент на 20-30% выше момента полного закрытия арматуры Срабатывание при заклинивании, защита от перегрузки, герметичность затвора Значения момента по паспорту арматуры с коэффициентом запаса
5. Проверка направления вращения Подать напряжение, нажать "Открыть", проверить по индикатору соответствие команды и движения Правильное направление вращения вала, соответствие команд и движения При неверном направлении немедленно остановить привод, поменять фазы питания
6. Контрольные испытания Провести 2-3 полных цикла "Открыто-Закрыто" с проверкой остановов в крайних положениях Остановка в заданных положениях, срабатывание сигнализации, время цикла Отсутствие посторонних шумов, вибраций, перегрева двигателя

Введение: роль электроприводов в химической промышленности

Электрические приводы трубопроводной арматуры представляют собой критически важные элементы автоматизации технологических процессов в химической промышленности. Эти устройства обеспечивают дистанционное управление потоками агрессивных сред, реагентов и продуктов производства, позволяя реализовать безопасную эксплуатацию оборудования и минимизировать риски для обслуживающего персонала.

Применение электроприводов в химических производствах регламентируется комплексом нормативных документов, включающих технические регламенты Таможенного союза ТР ТС 010/2011, ТР ТС 012/2011 и ТР ТС 032/2013, федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности, а также государственные стандарты ГОСТ 34287-2017 и ГОСТ 34610-2019, которые определяют требования к конструкции, присоединительным размерам и функциональным характеристикам приводов.

Основные преимущества электроприводов: доступность электроэнергии как источника питания на промышленных объектах, возможность интеграции в автоматизированные системы управления технологическими процессами, высокая надежность и долговечность конструкции, простота реализации дистанционного и автоматического управления, широкий диапазон крутящих моментов от единиц до сотен тысяч ньютон-метров.

Классификация и типы электроприводов арматуры

Согласно ГОСТ 34610-2019, электроприводы трубопроводной арматуры классифицируются по характеру движения выходного звена на многооборотные, неполнооборотные и прямоходные типы. Каждый тип предназначен для управления определенным видом арматуры и обладает специфическими конструктивными особенностями.

Многооборотные электроприводы

Многооборотные приводы передают арматуре крутящий момент при минимум одном полном обороте выходного вала и обладают способностью выдерживать осевые нагрузки от штока арматуры. Эти устройства применяются для автоматизации задвижек клиновых, шиберных, клапанов запорных и вентилей, где запорный элемент перемещается поступательно вдоль оси потока рабочей среды.

Конструкция многооборотных приводов включает асинхронный электродвигатель переменного тока, червячный или планетарный редуктор для снижения частоты вращения и увеличения крутящего момента, блок концевых выключателей для остановки в крайних положениях, муфту ограничения крутящего момента двустороннего действия, систему индикации положения и ручной дублер для управления при отсутствии электропитания.

Ведущие производители многооборотных приводов, такие как AUMA, выпускают серии SA с диапазоном крутящих моментов от 10 до 32000 Нм и скоростью вращения выходного вала от 4 до 180 оборотов в минуту. Применение современных редукторов с волновой передачей позволяет создавать компактные решения для арматуры больших диаметров при сохранении высоких значений передаваемого момента.

Неполнооборотные электроприводы

Неполнооборотные приводы осуществляют поворот выходного элемента на угол от 90 до 270 градусов без передачи осевых усилий. Основная область применения – дисковые поворотные затворы, краны шаровые и пробковые, где запорный элемент совершает вращательное движение относительно оси, перпендикулярной направлению потока.

Конструктивно неполнооборотные приводы отличаются более компактными размерами по сравнению с многооборотными при равных значениях крутящего момента. Использование червячных редукторов обеспечивает эффект самоторможения, препятствующий самопроизвольному изменению положения запорного элемента под действием давления рабочей среды.

Диапазон крутящих моментов неполнооборотных приводов составляет от 15 до 84000 Нм. Для получения сверхвысоких моментов многооборотные приводы комбинируются с червячными редукторами серии GS, что фактически преобразует их в неполнооборотные устройства с моментом до 360000 Нм, необходимым для управления арматурой больших диаметров в коммунальном хозяйстве и энергетике.

Взрывозащищенные исполнения

Для эксплуатации в химических производствах с взрывоопасными средами применяются электроприводы во взрывозащищенном исполнении, соответствующие требованиям технического регламента ТР ТС 012/2011 и стандартов ГОСТ 31610.0-2019 и IEC 60079. Взрывозащита обеспечивается применением видов защиты Ex d (взрывонепроницаемая оболочка), Ex e (повышенная надежность против воспламенения) или Ex i (искробезопасная электрическая цепь).

Производитель AUMA выпускает взрывозащищенные приводы серии SAEx с маркировкой взрывозащиты 1ExdIICT4 или 1ExdIICT3, допускающие эксплуатацию в зонах классов 1 и 2 по ГОСТ Р МЭК 60079-10-1. Температурный класс оборудования Т3 или Т4 определяет максимальную температуру поверхности, не превышающую температуру самовоспламенения окружающей взрывоопасной среды.

Конструктивные элементы электроприводов

Электродвигатель и редуктор

В качестве приводного двигателя применяются трехфазные асинхронные электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором напряжением 380 В частотой 50 Гц. Электродвигатели оснащаются встроенной тепловой защитой обмоток статора, предотвращающей перегрев при длительной работе или перегрузках.

Частота вращения электродвигателя составляет 1350-1450 оборотов в минуту, что существенно превышает требуемую скорость вращения выходного вала привода. Снижение частоты и увеличение крутящего момента обеспечивается применением редукторов различных типов – червячных, планетарных, волновых, спироидных или цилиндрических.

Червячные редукторы обладают высоким передаточным отношением в одной ступени, эффектом самоторможения и плавностью работы, но имеют относительно невысокий КПД порядка 0,7-0,8. Планетарные редукторы характеризуются компактными размерами, высоким КПД до 0,95 и способностью передавать большие моменты при малой массе конструкции.

Блок концевых выключателей

Концевые выключатели представляют собой электромеханические устройства, обеспечивающие автоматическое отключение электродвигателя при достижении запорным элементом арматуры крайних положений открытия или закрытия. Конструктивно блок концевых выключателей состоит из кулачковых механизмов, связанных с редуктором привода, и микровыключателей с контактными группами.

Типовая схема включает основные концевые выключатели для остановки двигателя в конечных положениях, опережающие концевые выключатели для подачи сигналов сигнализации до достижения крайних положений, и отстающие концевые выключатели для защиты арматуры от перегрузки на всем протяжении хода. Контактная группа каждого выключателя содержит один нормально закрытый и один нормально открытый контакт.

В современных электроприводах применяются электронные концевые выключатели, использующие датчики положения и микропроцессорную обработку сигналов. Это обеспечивает более высокую точность срабатывания, возможность программирования промежуточных положений и передачу информации о положении арматуры в цифровые системы управления по протоколам Profibus, Modbus или HART.

Муфта ограничения крутящего момента

Муфта ограничения крутящего момента защищает электродвигатель, редуктор и арматуру от механических перегрузок при заклинивании подвижных частей или достижении предельного момента затяжки. Электромеханические муфты допускаются к применению на приводах для арматуры любого типа и обеспечивают регулирование момента в диапазоне от номинального до максимального значения.

Муфты двустороннего действия ограничивают крутящий момент как при закрытии, так и при открытии арматуры, что особенно важно для вентилей с верхним уплотнением штока. При срабатывании муфты микровыключатель размыкает цепь управления электродвигателя и одновременно замыкает цепь аварийной сигнализации на диспетчерском пункте.

Настройка муфты момента производится регулировочными винтами и должна обеспечивать превышение момента настройки на 20-30 процентов относительно момента, необходимого для полного закрытия арматуры с обеспечением требуемой герметичности затвора согласно классу герметичности по ГОСТ 9544-2015.

Методика подбора электропривода по техническим параметрам

Определение требуемого крутящего момента

Основным параметром при подборе электропривода является крутящий момент на выходном валу, который должен превышать момент, необходимый для управления арматурой. Значение крутящего момента арматуры указывается производителем в паспорте или чертеже изделия и зависит от условного диаметра DN, номинального давления PN, типа запорного элемента и конструктивных особенностей.

Методики расчета крутящего момента для ручной запорной арматуры основаны на принципах, разработанных в стандартах Центрального конструкторского бюро арматуростроения. Для электроприводной арматуры крутящий момент закрытия принимается равным расчетному моменту ручной арматуры, увеличенному на коэффициент запаса, составляющий 1,2-1,5 для электроприводов.

При отсутствии паспортных данных крутящий момент арматуры может быть определен экспериментально с использованием динамометрического ключа путем измерения усилия, необходимого для полного закрытия арматуры с обеспечением герметичности затвора. Измерения проводятся при номинальном давлении рабочей среды, поскольку момент зависит от давления, особенно для дисковых затворов.

Выбор типа присоединения

Присоединение электропривода к арматуре стандартизовано международными стандартами ISO 5210 для многооборотных приводов и ISO 5211 для неполнооборотных приводов, а также российским стандартом ГОСТ 34287-2017. Эти стандарты определяют размеры присоединительных фланцев, выходных валов и крепежных элементов в зависимости от диапазона передаваемых крутящих моментов.

Для неполнооборотных приводов применяется обозначение типов присоединения F03, F05, F07, F10, F12, F14, F16, F25, F30, F35, F40, F48, F60, где цифра после буквы F соответствует размеру квадрата выходного вала в миллиметрах. Каждому типу присоединения соответствует определенный максимальный крутящий момент, например F10 применяется для моментов до 500 Нм, F14 – до 2000 Нм.

Российские многооборотные приводы имеют типы присоединения МЧ, МК для малых моментов и А, Б, В, Г, Д для средних и больших моментов. Тип А применяется для моментов до 100 Нм, тип Б – до 250 Нм, тип В – до 600 Нм, тип Г – до 2000 Нм, тип Д – до 8000 Нм. Присоединение осуществляется через фланцевое соединение с передачей крутящего момента кулачковой муфтой.

Расчет времени полного цикла

Продолжительность открытия или закрытия арматуры зависит от полного хода шпинделя, частоты вращения выходного вала электропривода и шага резьбы шпинделя. Время цикла рассчитывается по формуле t = H / (s × n), где H – полный ход шпинделя в миллиметрах, s – шаг резьбы шпинделя в миллиметрах, n – частота вращения приводного вала в оборотах в минуту.

Для обеспечения требуемого времени срабатывания необходимо выбирать электропривод с соответствующей скоростью вращения выходного вала. Стандартные значения скорости составляют 4, 8, 11, 16, 22, 32, 45, 63, 90, 125 и 180 оборотов в минуту для многооборотных приводов различных типоразмеров.

Стандарты присоединительных размеров ISO 5210 и ISO 5211

Международная организация по стандартизации ISO разработала стандарты ISO 5210:2017 и ISO 5211:2017, регламентирующие присоединительные размеры приводов вращательного действия к трубопроводной арматуре. Применение единых стандартов обеспечивает взаимозаменяемость приводов различных производителей без изменения конструкции арматуры.

Стандарт ISO 5210:2017 определяет присоединительные размеры многооборотных приводов, включающие диаметр присоединительного фланца, количество и расположение крепежных отверстий, размеры выходного вала с квадратным или круглым сечением, расстояние от опорной поверхности до оси вала. Каждому типу присоединения соответствуют определенные номинальные значения крутящего момента и осевого усилия.

Стандарт ISO 5211:2017 устанавливает присоединительные размеры неполнооборотных приводов с обозначением типов F03-F100. Присоединение осуществляется через квадратный или многогранный вал, передающий крутящий момент без осевых нагрузок. Фланец привода крепится болтами или шпильками к ответному фланцу арматуры с обеспечением соосности валов.

Российский стандарт ГОСТ 34287-2017 гармонизирован с международными стандартами ISO 5210:2017 и ISO 5211:2017, что позволяет применять как отечественное, так и импортное оборудование в единой системе трубопроводной арматуры. Для обеспечения совместимости при замене приводов необходимо использовать переходные фланцы и муфты, соответствующие обоим стандартам присоединения.

Схемы управления и автоматизация

Местное управление электроприводом

Местное управление осуществляется оператором с помощью кнопочного поста, расположенного непосредственно на электроприводе или в непосредственной близости от него. Кнопочный пост содержит кнопки "Открыть", "Закрыть" и "Стоп", обеспечивающие запуск и остановку электродвигателя в соответствующем направлении вращения.

Контроль за работой механизма выполняется оператором визуально или по показаниям местного индикатора положения, установленного на корпусе привода. Индикатор положения представляет собой шкалу с указателем, показывающим степень открытия арматуры в процентах от полного хода.

Местное управление применяется при проведении пусконаладочных работ, ремонте оборудования, настройке концевых выключателей и муфты момента, а также в аварийных ситуациях при отказе дистанционной системы управления. Переключение режимов управления осуществляется тумблером или переключателем на шкафу управления.

Дистанционное управление

Дистанционное управление производится с диспетчерского пункта, щита управления или операторской станции АСУ ТП. Электрическая схема дистанционного управления включает магнитные пускатели или контакторы для коммутации силовых цепей двигателя, реле управления, концевые выключатели, аппараты защиты и световую сигнализацию положения арматуры.

При нажатии кнопки "Открыть" на пульте управления подается напряжение на катушку контактора прямого вращения, его силовые контакты замыкаются, и двигатель начинает вращение в направлении открытия арматуры. Одновременно загорается сигнальная лампа, информирующая о движении арматуры.

При достижении арматурой крайнего положения срабатывает концевой выключатель, размыкается цепь питания катушки контактора, силовые контакты размыкаются, и двигатель останавливается. Нормально открытый контакт концевого выключателя замыкается и включает сигнальную лампу "Открыто" на пульте управления.

Автоматическое управление и интеграция в АСУ ТП

Автоматическое управление электроприводами реализуется в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами на базе программируемых логических контроллеров ПЛК или распределенных систем управления DCS. Управляющие сигналы формируются контроллером по заложенным алгоритмам в зависимости от показаний датчиков технологических параметров.

Для обеспечения двусторонней связи с системой управления электроприводы оснащаются интеллектуальными блоками управления, поддерживающими стандартные промышленные протоколы обмена данными Profibus DP, Modbus RTU, HART, Foundation Fieldbus. Передаваемая информация включает текущее положение арматуры, крутящий момент, состояние концевых выключателей, наличие неисправностей.

Регулирующий режим работы обеспечивается применением позиционеров, принимающих унифицированный сигнал 4-20 мА от регулятора и устанавливающих заданное положение запорно-регулирующего органа с обратной связью по положению. Точность позиционирования современных электронных позиционеров составляет 0,5-1 процент от полного хода арматуры.

Настройка концевых выключателей и муфты ограничения момента

Подготовка к настройке

Перед началом настройки концевых выключателей необходимо убедиться в правильности установки электропривода на арматуре, надежности крепления фланцевого соединения и отсутствии механических повреждений. Питание электропривода должно быть отключено с установкой предупреждающих плакатов на автоматических выключателях.

Снимается передняя крышка корпуса блока выключателей, обеспечивается доступ к регулировочным элементам кулачковых механизмов. Проверяется свободный ход арматуры путем вращения ручного маховика без приложения чрезмерных усилий. При обнаружении заедания или повышенного сопротивления вращению необходимо устранить неисправность до начала настройки.

Настройка концевых выключателей

Вращением ручного маховика дублера устанавливается запорный элемент арматуры в положение полного закрытия до упора. Ослабляется фиксирующий винт кулачка концевого выключателя положения "Закрыто", кулачок поворачивается до момента срабатывания микровыключателя, что контролируется по щелчку или изменению состояния контактов мультиметром. После установки правильного положения фиксирующий винт затягивается.

Аналогичная процедура выполняется для настройки концевого выключателя положения "Открыто". Маховиком арматура открывается до конца хода, настраивается соответствующий кулачок на срабатывание микровыключателя. Важно обеспечить срабатывание выключателей точно в крайних положениях арматуры без недохода или перехода за пределы рабочего хода.

Для электроприводов с электронными концевыми выключателями программирование конечных положений выполняется в режиме обучения согласно инструкции производителя. Арматура последовательно устанавливается в крайние положения, и текущие координаты сохраняются в памяти микропроцессорного блока управления.

Регулировка муфты крутящего момента

Настройка муфты ограничения крутящего момента производится регулировочными винтами, изменяющими усилие сжатия пружин фрикционных дисков. Момент настройки устанавливается на 20-30 процентов выше момента, необходимого для обеспечения герметичности затвора арматуры в закрытом положении.

Значение момента герметизации определяется типом и размером арматуры, материалом уплотнительных поверхностей, классом герметичности по ГОСТ 9544-2015 и указывается в паспорте изделия. Для задвижек клиновых с металлическими уплотнениями момент составляет 1,5-2 от момента трения при движении клина, для задвижек с эластичным клином – 1,2-1,5 от момента трения.

После настройки муфты момента проводятся контрольные испытания путем нескольких циклов открытия-закрытия арматуры с проверкой срабатывания муфты при достижении установленного момента. Отсутствие срабатывания или преждевременное срабатывание требует корректировки настройки.

Проверка направления вращения

После завершения настройки концевых выключателей подается напряжение питания и выполняется проверка соответствия направления вращения выходного вала электропривода командам управления. Нажимается кнопка "Открыть", и по местному индикатору положения контролируется, что арматура действительно открывается.

При обнаружении несоответствия команды и фактического направления движения привод немедленно останавливается кнопкой "Стоп". Неправильное направление вращения может привести к повреждению электропривода при срабатывании на концевой выключатель с противоположного направления. Изменение направления вращения осуществляется переключением любых двух фаз питания на клеммах электродвигателя.

Взрывозащищенные электроприводы для химических производств

Требования взрывозащиты

Химические производства характеризуются наличием взрывоопасных сред, образующихся при технологических процессах с применением легковоспламеняющихся жидкостей, горючих газов и пылей. Эксплуатация электрооборудования во взрывоопасных зонах регламентируется техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 012/2011 и стандартами серии ГОСТ 31610.

Взрывоопасные зоны классифицируются по частоте и длительности присутствия взрывоопасной смеси на зоны классов 0, 1 и 2 для газов и зоны классов 20, 21 и 22 для пылей. Для каждого класса зоны определяется необходимый уровень взрывозащиты электрооборудования, обозначаемый символами Ga, Gb, Gc для газов и Da, Db, Dc для пылей.

Категория взрывоопасной смеси обозначается римскими цифрами IIA, IIB или IIC в зависимости от экспериментально безопасного зазора и минимального тока воспламенения. Категория IIC соответствует наиболее опасным средам, включая водород и ацетилен, требующим наиболее высокого уровня взрывозащиты оборудования.

Виды взрывозащиты электроприводов

Взрывонепроницаемая оболочка Ex d обеспечивает локализацию возможного взрыва внутри корпуса электрооборудования за счет прочности конструкции и наличия щелевых соединений с длиной пути и зазором, препятствующими распространению пламени во внешнюю взрывоопасную среду. Этот вид защиты применяется для силовых электродвигателей и блоков выключателей электроприводов.

Повышенная надежность против воспламенения Ex e достигается применением усиленной изоляции, повышенных степеней защиты от внешних воздействий, контролем температуры нагрева частей и исключением искрения при нормальной работе. Данный вид защиты используется для электрических соединений, клеммных коробок и вспомогательных цепей управления.

Искробезопасные электрические цепи Ex i ограничивают энергию возможных искр и нагрева до значений, не способных воспламенить взрывоопасную смесь при нормальной работе и при возможных неисправностях. Искробезопасные цепи применяются для датчиков положения, цепей связи с системой управления и диагностических интерфейсов.

Температурные классы

Температурный класс электрооборудования Т1-Т6 определяет максимальную температуру поверхности, которая не должна превышать температуру самовоспламенения окружающей взрывоопасной среды с учетом коэффициента безопасности. Класс Т6 соответствует температуре не более 85 градусов Цельсия, класс Т4 – не более 135 градусов, класс Т3 – не более 200 градусов.

Выбор температурного класса оборудования осуществляется на основании данных о температуре самовоспламенения конкретных веществ, обращающихся в производстве. Для большинства углеводородов, применяемых в нефтехимии, достаточен температурный класс Т3 или Т4, для наиболее опасных веществ с низкой температурой самовоспламенения требуется класс Т5 или Т6.

Системы блокировок и защит электроприводов

Электрические блокировки

Электрические блокировки обеспечивают строгую последовательность операций включения и отключения электрооборудования технологических установок для предотвращения аварийных ситуаций. Блокировки реализуются контактами реле и магнитных пускателей в схемах управления электроприводами.

Типовая блокировка запрещает одновременное включение двух контакторов прямого и обратного вращения двигателя, что могло бы привести к междуфазному короткому замыканию. Нормально закрытый контакт каждого контактора размыкает цепь катушки противоположного контактора, исключая возможность ошибочной подачи противоположной команды.

Блокировки по технологическим параметрам запрещают управление арматурой при отклонении параметров процесса за пределы допустимых значений. Например, открытие задвижки на линии подачи инертного газа блокируется при снижении давления газа ниже установленного минимума для предотвращения проникновения воздуха в защищаемый объем.

Защита от токов короткого замыкания и перегрузки

Защита от токов короткого замыкания в силовых цепях электродвигателя осуществляется автоматическими выключателями с электромагнитным расцепителем, обеспечивающими отключение при превышении тока уставки в течение долей секунды. Номинальный ток автоматического выключателя выбирается на 15-20 процентов выше номинального тока электродвигателя.

Защита от длительных перегрузок реализуется тепловыми реле, контролирующими ток двигателя и имитирующими нагрев обмоток статора биметаллическими пластинами. При превышении тока уставки в течение времени, определяемого время-токовой характеристикой, тепловое реле срабатывает, размыкает контакт в цепи управления контактора, и двигатель отключается.

Встроенная тепловая защита обмоток электродвигателя обеспечивается позисторами или термореле, установленными непосредственно в пазах статора и контролирующими температуру обмоток. При достижении предельной температуры 120-140 градусов Цельсия термореле размыкает контакт, отключая питание двигателя.

Системы аварийной остановки

Системы противоаварийной автоматической защиты ПАЗ в химических производствах обеспечивают автоматическое приведение технологического оборудования в безопасное состояние при возникновении аварийных ситуаций. Электроприводы запорной арматуры являются исполнительными устройствами систем ПАЗ для отсечения потоков опасных веществ.

Требования к системам ПАЗ регламентируются федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности опасных производственных объектов. Функциональная безопасность систем ПАЗ характеризуется уровнем полноты безопасности SIL от 1 до 4 по ГОСТ Р МЭК 61511, определяющим вероятность отказа выполнения функции безопасности.

Электроприводы, применяемые в составе систем ПАЗ, должны обладать повышенной надежностью, диагностическими функциями для обнаружения скрытых отказов и способностью выполнения команды при частичной неисправности. Время срабатывания привода от подачи команды до полного закрытия арматуры не должно превышать значений, установленных проектом системы ПАЗ.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Периодичность обслуживания

Техническое обслуживание электроприводов арматуры проводится в соответствии с руководством по эксплуатации производителя и включает комплекс регламентных работ, направленных на поддержание работоспособности оборудования и предупреждение отказов. Периодичность обслуживания зависит от условий эксплуатации, интенсивности работы и категории надежности технологического оборудования.

Ежемесячный осмотр включает внешний осмотр электропривода на отсутствие механических повреждений, коррозии, загрязнений, проверку затяжки крепежных элементов, контроль состояния уплотнений кабельных вводов, проверку работоспособности местных индикаторов положения. При обнаружении отклонений составляется дефектная ведомость для планирования ремонтных работ.

Ежеквартальное техническое обслуживание предусматривает проверку правильности настройки концевых выключателей и муфты ограничения момента, измерение сопротивления изоляции обмоток электродвигателя мегаомметром на напряжение 500 или 1000 вольт, проверку работы системы управления во всех режимах, смазку подшипников редуктора и механизмов блока выключателей.

Характерные неисправности

Отказ в запуске электродвигателя может быть вызван отсутствием питающего напряжения, срабатыванием защит, неисправностью элементов схемы управления. Диагностика начинается с проверки наличия напряжения на клеммах двигателя, контроля состояния автоматических выключателей, тепловых реле, предохранителей цепей управления.

Повышенный шум и вибрация при работе электропривода свидетельствуют об износе подшипников редуктора или электродвигателя, ослаблении крепежных элементов, повреждении зубьев шестерен. Продолжение эксплуатации при наличии повышенного шума недопустимо, так как может привести к аварийному разрушению деталей.

Неточная остановка арматуры в крайних положениях вызывается разрегулировкой концевых выключателей, износом кулачковых механизмов, люфтами в соединениях редуктора. Устранение неисправности требует повторной настройки концевых выключателей после проверки технического состояния механизмов привода.

Преждевременное срабатывание муфты ограничения момента при отсутствии заклинивания арматуры указывает на неправильную настройку муфты или увеличение момента трения в арматуре вследствие износа уплотнений, коррозии подвижных частей. Необходима ревизия арматуры с проверкой состояния уплотнительных поверхностей и корректировкой настройки муфты момента.

Требования промышленной безопасности

Эксплуатация электроприводов на опасных производственных объектах химической промышленности регламентируется федеральным законом 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" и федеральными нормами и правил в области промышленной безопасности.

Персонал, обслуживающий электроприводы, должен иметь соответствующую квалификацию, подтвержденную аттестацией в области промышленной безопасности, группу по электробезопасности не ниже III для работ на электроустановках напряжением до 1000 вольт. Работы по техническому обслуживанию и ремонту электроприводов выполняются по наряду-допуску с оформлением организационных и технических мероприятий по обеспечению безопасности.

Испытания электроприводов после ремонта включают проверку сопротивления изоляции, испытание повышенным напряжением, опробование на холостом ходу, контрольные испытания под нагрузкой с проверкой всех режимов работы, настройки защит и блокировок. Результаты испытаний оформляются протоколом с допуском оборудования к эксплуатации ответственным лицом.

Часто задаваемые вопросы

Как определить необходимый крутящий момент электропривода для конкретной арматуры?
Крутящий момент электропривода определяется на основании паспортных данных арматуры, указывающих момент, необходимый для открытия и закрытия. Для электроприводов применяется коэффициент запаса 1,2-1,5 от момента ручной арматуры. При отсутствии паспортных данных момент можно измерить динамометрическим ключом при номинальном давлении рабочей среды.
Какие стандарты присоединения применяются для электроприводов?
Основные стандарты присоединения – ISO 5210:2017 для многооборотных приводов и ISO 5211:2017 для неполнооборотных приводов, а также ГОСТ 34287-2017 для российского оборудования. Многооборотные приводы имеют типы присоединения МЧ, МК, А, Б, В, Г, Д, неполнооборотные – F03-F100. Выбор типа зависит от диапазона передаваемых крутящих моментов.
В чем отличие многооборотных и неполнооборотных электроприводов?
Многооборотные приводы совершают более одного полного оборота выходного вала и передают осевые усилия, применяются для задвижек и клапанов с поступательным движением штока. Неполнооборотные приводы поворачиваются на 90-270 градусов без передачи осевых усилий, используются для затворов дисковых и кранов шаровых с вращательным движением запорного элемента.
Как правильно настроить концевые выключатели электропривода?
Настройка концевых выключателей выполняется в следующей последовательности: отключение питания, снятие крышки блока выключателей, установка арматуры в крайнее положение маховиком, ослабление фиксирующего винта кулачка, поворот кулачка до срабатывания микровыключателя, затяжка винта. Аналогично настраивается второй концевой выключатель. После настройки проводятся контрольные испытания с проверкой остановов в обоих крайних положениях.
Какие требования предъявляются к взрывозащищенным электроприводам?
Взрывозащищенные электроприводы должны соответствовать ТР ТС 012/2011 и ГОСТ 31610.0-2019. Применяются виды защиты Ex d (взрывонепроницаемая оболочка), Ex e (повышенная надежность), Ex i (искробезопасность). Маркировка включает категорию взрывоопасной смеси IIA, IIB или IIC и температурный класс Т3-Т6, определяющий максимальную температуру поверхности. Степень защиты корпуса должна быть не ниже IP65-IP67.
Какие схемы управления применяются для электроприводов?
Применяются три основных схемы управления: местное – с кнопочного поста на приводе для пусконаладки и ремонта; дистанционное – с диспетчерского пункта через контакторы и реле для основного режима; автоматическое – от АСУ ТП по сигналам датчиков и ПЛК для безлюдных производств. Схема "Открыто-Закрыто" используется для запорной арматуры, регулирующий режим с позиционером – для регулирующих клапанов.
На что настраивается муфта ограничения крутящего момента?
Муфта ограничения момента настраивается на значение, превышающее момент полного закрытия арматуры с обеспечением герметичности на 20-30 процентов. Это обеспечивает надежное срабатывание при заклинивании арматуры, защиту электродвигателя и редуктора от перегрузок, при этом гарантируется достижение необходимого усилия затяжки для обеспечения класса герметичности затвора по ГОСТ 9544-2015.
Какова периодичность технического обслуживания электроприводов?
Ежемесячно проводится внешний осмотр на отсутствие повреждений, коррозии, проверка крепежа и уплотнений. Ежеквартально выполняется проверка настройки концевых выключателей и муфты момента, измерение сопротивления изоляции, проверка работы во всех режимах, смазка подшипников. Ежегодно проводится комплексная ревизия с разборкой, дефектовкой, заменой изношенных деталей, испытаниями повышенным напряжением.
Появились вопросы?

Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.