CC BY
20
ГАЗОВАЯ ПРОмЫШЛЕННОСТЬ
УДК 622.691 J1
Пневматический привод с системой управления GBVA/DAPS (Gas Ball Valve Actuator)
П.И. Сюбаев
ведущий инженер1 p.syubaev@ru.festo.ru
А.В. Туманов
ведущий инженер2 a.tumanov@ru.festo.com
•ООО «ФЕСТО-РФ», Самара, Россия 2ООО «ФЕСТО-РФ», Москва, Россия
В статье описывается принцип действия и особенности системы управления арматурой, в основе которой используется пневматический привод.
Ключевые слова
пневматический привод, арматура, газ
Особенностью современных технологических процессов в производствах различных отраслей промышленности, является повсеместное использование однотипного по функциональному назначению и конструкции оборудования. К такому оборудованию, например, относятся различного рода приводы и системы управления.
Совокупность пневматического привода с системой управления — это взаимосвязанные технические устройства, объединенные в единую систему с общим алгоритмом функционирования, взаимодействие которых осуществляется посредством электрических сигналов и газообразной рабочей среды.
Управление энергией газообразной среды, осуществляется через клапаны, дроссели, распределители и другие элементы направляющей и регулирующей
подсистемы привода.
Основываясь на многолетнем опыте в автоматизации промышленных процессов, компания ООО «ФЕСТО-РФ» разработала для особо опасных отраслей, таких как химическая, нефтяная и газовая, пневматический привод с системой управления типа вВУА/ОАРБ.
Пневматический привод с системой управления — это исполнительный механизм, в состав которого входит комплекс устройств, предназначенных для получения усилий и перемещений, рабочей средой которого служат газообразные среды под избыточным давлением. Назначение данной системы — управление четверть оборотной запорно- и запорнорегулирующей арматурой. В качестве рабочей среды для пневматического привода вВУА/ОАРБ может выступать как воздух, так и природный (импульсный) газ.
Рис. 1 — Пневматический привод Рис. 2 — Сборка и тестирование
с системой управления GBVA/DAPS системы GBVA/DAPS
Рис. 4 — Холодильная камера Рис. 3 — Наработка 5.000 циклов при температуре -600С
Система является Российским продуктом. Собирается и тестируется на производственной базе ООО «ФЕСТО-РФ» г. Москве. Комплектующие изготавливаются на заводах головной компании РЕБТО Ав&Со в Германии. Все права по этой разработке, разрешительные документы, включая патенты, принадлежат ООО «ФЕСТО-РФ».
В связи с обширной географией и, соответственно разными климатическими условиями, при разработке учитывались многие факторы: это и низкие температуры Крайнего Севера, сейсмическая активность Дальнего Востока, обильные дожди, переходящие в снегопады средней полосы. Проведен целый ряд испытаний и исследований в независимых лабораториях. В Санкт-Петербурге в испытательной лаборатории ЗАО «Техномарин» пройден тест на работоспособность системы вВУА/ОАРБ при пониженной температуре (наработка 5.000 циклов при температуре -6о0С); подтвержден класс пыле-влагозащиты 1Р66; комплектно с шаровым краном проведены испытания на сейсмостойкость при 9 баллах по шкале МБК совместно с ОАО «ВНИИАМ».
Следующим тестом вВУА/ОАРБ, стал испытательный полигон филиала «Сара-товоргдиагностика». Система тестировалась с шаровым краном в условиях, максимально приближенных к реальным. Наработка, в соответствии с программой испытаний, составила 4.000 циклов.
На полигоне «ИркутскНИИхиммаш» г. Ангарск систему вВУД/ОАРБ подвергли воздействию открытого пламени температурой +1.000°С в течение 30 минут. Для этого сотрудниками инженерного центра ООО «ФЕСТО-РФ» был разработан специальный огнезащитный кожух. При проведении испытаний открытым пламенем, температура системы увеличилась с -50С до +300С, работоспособность изделия в результате последующей проверки подтвердилась.
Пневматический привод с системой управления вВУД/ОАРБ состоит из двух взаимосвязанных основных частей: силовой, в которой осуществляются энергетические процессы и управляющей, реализующей информационные процессы. Принцип действия силовой части привода основан на преобразовании энергии избыточного давления газообразного вещества из поступательного во вращательное движение.
Особенностью разработки изделия является простота в монтаже, настройке, управлении, обслуживании и эксплуатации. Но главным требованием, предъявляемым к системе, оставалась и остается безопасность. Входное давление газа на входе в систему допускается до 413 бар, но за счет регулятора давления понижается до значений 4-8 бар, за тем подается в полости привода. Достоинством такого принципа действия, является дополнительное осушение газообразной управляющей среды. Для предотвращения поступления превышенного давления в рабочие камеры привода, система оснащена предохранительным клапаном. После достижения конечного положения, привод сбрасывает из своих полостей избыточное давление. При подобном алгоритме работы давление в рабочих полостях привода присутствует только во время перестановки. Данное решение позволяет
минимизировать утечки, что особенно важно при использовании в качестве рабочей среды природного газа, улучшить безопасность системы в целом, а так же увеличить ресурс привода, поскольку исполнительные элементы системы не находятся под постоянным рабочим давлением.
Сброс отработанного газа выполнен таким образом, что поток не направлен на оператора. В случае использования оборудования в помещении с требованиями, исключающими попадание отработанного газа в атмосферу, система конфигурируется сбором выхлопа и централизованным отведением на свечной коллектор. Адаптация к арматуре прорабатывается индивидуально, в соответствии с чертежами запорной арматуры.
Специально спроектированный клапан (распределитель) позволяет безопасно для оператора производить переключение
привода в режиме местного управления. Защитные кронштейны не позволяют произвести случайное переключение, что является одним из требований, предъявляемых к оборудованию на особо опасных производственных объектах. Также, они защищают систему управления от осадков и наледи.
В системе вВУА/ОАРБ используется пневматический привод поршневого типа. Он является безинерционным, т.е. останавливается сразу после снятия команды на срабатывание или при достижении им конечного положения. Этот принцип работы позволяет избежать повреждения оборудования в случае сбоя настроек. За счет кулисного механизма, моментная характеристика поворотного привода имеет параболический вид, очень близкий к мо-ментной характеристике поворотной арматуры. Это в свою очередь уменьшает нагрузки, передающиеся от привода к запорной
Рис. 5 — Воздействие открытого пламени на систему GBVA/DAPS
В
9*4
И**
Рис. 6 — Температура в печи до +1199"С
арматуре. Кроме этого кулисная конструкция позволяет реализовать встроенную в привод функцию ручного дублирования.
Система GBVA/DAPS проектируется по техническому заданию заказчика. Для ее последующей идентификации, разработан специальной код, позволяющий определять состав изделия, в случае утери сопроводительной документации.
Все компоненты системы проходят тщательный входной контроль, который включает в себя проверку комплектующих на соответствие заявленных параметров.
Сборка производится высококвалифицированными сборщиками. Специалисты отдела качества проверяют параметры системы и допускают к отгрузке только полностью соответствующее заданным параметрам оборудование.
Отсутствие гидравлической части, делает пневматическую систему компактнее пневмогидравлической и, практически, не нуждающуюся в обслуживании.
Корпус привода и распределитель выполнен из алюминия с механически прочным антикоррозийным покрытием, силовые части и пневматическая обвязка изготавливаются из нержавеющей стали. Данное решение позволяет минимизировать вес всего изделия (привод в 1,5-3 раза легче существующих аналогов Российского производства) и, соответственно уменьшить нагрузку на трубопровод.
Разработаны специальный блок датчиков положения и система визуализации положения привода полностью соответствующие техническим требованиям ОАО «Газпром». В датчике применяются микропереключатели, а не герконы, что в итоге полностью решает проблему произвольного срабатывания конечных выключателей в условиях сильных электромагнитных полей от силового электрического оборудования.
Возможность использовать в качестве управляющей среды природный газ, позволяет сократить расходы на создание систем подготовки сжатого воздуха и уйти от необходимости подвода к оборудованию высоковольтных линий, что является в некоторых случаях достаточно затратным, например, при использовании электроприводов на линейных частях трубопровода.
По желанию заказчика, система GBVA/ DAPS комплектуется ресивером на необходимое количество перестановок. Благодаря этому обеспечивается работоспособность изделия при пропадании воздуха или газа в импульсной линии.
По принципу действия приводы делятся на: одностороннего (с пружинным возвратом) и двустороннего действия. На базе таких приводов спроектированы системы с функцией безопасности: NC — нормально закрытые и NO — нормально открытые. Разработан вариант с аварийным закрытием/ открытием в случае пропадания электрического или пневматического питания на базе приводов двустороннего действия. Возможна комплектация дополнительным блоком, для осуществления срабатывания системы при падении давления в основном трубопроводе. Разработчики системы GBVA/DAPS постарались учесть максимальное количество конфигураций и исполнений.
Рис. 7 — Система GBVA/DAPS после огневых испытаний
Рис. 8 — Сертификат пожаровзрывобезопасности системы GBVA/DAPS
Рис. 9 — Сбор выхлопов с привода на свечной коллектор
Рис. 10 — Блок датчиков с конечными выключателями во взрывозащищенном и низкотемпературном исполнении
Рис. 11 — Система GBVA/DAPS на шаровом кране Ду250 подземного исполнения
