Высокоточный электропривод MAXON MOTOR в геофизическом оборудовании Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ГЕОФИЗИКА

Высокоточный

электропривод MAXON MOTOR

в геофизическом оборудовании

Активное развитие промышленности и техники в нашей стране вызывает все больший интерес производителей и разработчиков к вопросам организации исполнительной части автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). В качестве исполнительных устройств (ИУ) наиболее часто используются электродвигатель, подключаемый как напрямую для непосредственного привода объекта управления, так и в сочетании в различными типами редукторов или другими видами передач (червячно-винтовой, ременной и др.).

maxOI DC >ЛО'о imi. ■

V DT

Интеграция исполнительного устройства в АСУ обеспечивается применением регуляторов со стандартным набором функций в сочетании с датчиками скорости и положения, а также дополнительными устройствами (тормозными муфтами и др.). Совокупность исполнительного устройства, регулятора, датчиков и дополнительного оборудования представляет собой электропривод. Одним из ведущих мировых производителей прецизионных электроприводов постоянного тока является швейцарская компания maxon motor. Компания берет свое начало в 1961 году с основания в городе Сахселн (SachseLn) Interelectric SachseLn AG. В 1968 году был разработан первый двигатель с полым ротором, положивший начало производственной линейке современной продукции maxon motor. К настоящему моменту она насчитывает более 12000 наименований. В производственную программу maxon motor входят:

• коллекторные электродвигатели постоянного тока мощностью от 0,3 до 250 Ватт,

• бесколлекторные двигатели постоянного тока мощностью от 0,03 до 400 Ватт,

• редукторы с прямой зубчатой и планетарной передачами,

• тормозные электромагнитные муфты,

• набор датчиков скорости и положения вала двигателя (тахогенераторы, СКВТ, инкрементальные энкодеры),

• управляющая электроника (сервоусилители и контроллеры для управления по току, скорости и положению)

• соединительные кабели и разъемы. Также компания реализует специализированные решения под конкретные задачи заказчика, выполняемые по отдельным проектам. К наиболее известным спецрешениям можно отнести проекты maxon motor по использованию электродвигателей постоянного тока в космическом оборудовании, в частности на

Рис. 1. Двигатель cерии RE40 148867 в стандартном исполнении

приводе телекамер и системе управления колесами в марсоходах Spirit и Opportunity. Однако это не единственные примеры применения приводов maxon motor для оборудования, работающего в жестких условиях. К настоящему времени накоплен большой опыт по применению приводов

Таблица 1. Технические характеристики редукторов, используемых при производстве аппаратуры ВСП

Технические характеристики Редуктор GP42C Редуктор GP52C

Передаточное число от 3,5:1 до 936:1 от 3,5:1 до 936:1

Диаметр/длина*, мм 42 / до 84,4 52 / до 92

Количество ступеней 1-4 1-4

Максимальный постоянный момент нагрузки, Нм 15 30

Максимальный кратковременный момент нагрузки, Нм 22,5 45

КПД, % до 80 до 91

Вес, г. до 560 до 920

Рекомендуемая входная скорость, об/мин < 8000 < 6000

Рекомендуемый диапазон рабочих температур, °С -20...+100 -20...+100

Тип подшипника качения качения

* — в зависимости от числа ступеней редуктора

20 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\ \\ № 9 \\ сентябрь \ 2006

\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

№ 9 \\ сентябрь \ 2006

maxon в России. Среди специализированных проектов, требующих доработки двигателей и остальных компонентов привода, можно выделить три основные группы:

• проекты по применению привода для оборудования, работающего при пониженных или повышенных температурах,

• проекты по применению привода для оборудования, работающего в условиях вакуума,

• прочие проекты для влагозащищен-ного и промышленного исполнения.

При этом для каждой группы характерны определенные доработки узлов и деталей привода, обуславливаемые особенностями условий работы. На сегодняшний момент достаточно широко продукция maxon motor нашла свое применение в специализированных проектах по производству геофизического оборудования. Наиболее часто используемыми стали коллекторные двигатели постоянного тока серии RE40 мощностью 150 Вт (рис. 1). Габаритные размеры: диаметр 40 мм, длина 106,6 мм, диаметр вала 6 мм., линейка напряжений питания 12, 24 и 48 В. Диапазон скоростей без нагрузки от 987 до 6920 об/мин., максимально допустимая скорость вращения 8200 об/мин. Максимальный момент нагрузки до 201 мНм. Диапазон рабочих температур -20...+100°С. Имеют в своем составе подшипники качения. Двигатель доступен как в стандартном, так и в промышленном исполнении (класс защиты IP54). Второй вариант подразумевает наличие кожуха (защита от пыли и водяных брызг) для энко-дера и тормоза, а также специальных герметичных выводов для проводов двигателя и датчика (рис. 2). Все двигатели RE40 могут комплектоваться планетарными редукторами GP42C и GP52C. Валы для шестерней в этих редукторах изготовлены из керамических компонентов, что позволяет расширить диапазон моментов нагрузки, уменьшить трение и уровень шумов

Рис. 3. Специальные решения MAxoN MoTOR (мотор-редуктор со шпинделем)

примерно на 30% и увеличить срок службы до 15 000-20 000 часов. Опционально делается доработка мотор-редуктора (замена смазки и использование специальных материалов для деталей изделия) для применения в более жестких температурных условиях (расширение диапазона до -40... +155°С). Также по чертежам и техническим характеристикам заказчика возможно изготовление так называемого мотор-редуктора со шпинделем (рис. 3), который позволяет преобразовывать вращательное движение в линейно-поступательное. Электропривод серии RE40 уже успешно применяется в различных геофизических приборах, разрабатываемых ведущими российскими компаниями. Так в ОАО «Татнефтегеофизика» разработаны и изготавливаются прижимные устройства для скважинной геофизической аппаратуры, в которых успешно внедрены редукторы серии GP42C и

GP52C. Например, для аппаратуры ВСП. Прижимные устройства предназначены для создания надежного сейсмо-акустического контакта скважинных датчиков (геофоны или аксельромет-ры) со стенкой скважины. Известно, что при соотношении силы прижима к весу не менее 10 возможна неискаженная регистрация сигналов с частотами до 600 Гц, что достаточно для исследований ВСП. В предлагаемых устройствах выполнено требование жесткости и управляемости. Обе конструкции созданы как управляемые электромеханические системы. Структурная схема: электродвигатель - планетарный редуктор - винтовая пара - рычаг. Основные технические характеристики приведены в таблице 2, а внешний вид — на рисунке 4. По желанию заказчика прижимные устройства могут быть изготовлены в полном комплекте с блоком регистрации и кабельными соединителями (механические узлы) — рисунок 5.

Прижимные устройства отличаются высоким КПД, электродвигатели обладают высокой термостойкостью и приспособлены для работы через длинные линии проводов. Комбинация двигателя RE40 с редуктором GP42С используется также в скважинной телеметрической аппаратуре.

Таблица 2. Основные технические характеристики аппаратуры ВСП

Наименование параметра Тип устройства

МП-80 МП-60

Диаметр 76 мм 54 мм

Длина 500 мм 500 мм

Диаметр исследуемой скважины 90-320 мм 80-320 мм

Усилия на оси штока 1000 кг 550 кг

Усилие, при длине рычага L = 320 мм 90 кг 70 кг

Усилие, при длине рычага L = 160 мм 170 кг 120 кг

Номинальное напряжение питания электродвигателя 100 В 100 В

Ток холостого хода 50 мА 50 мА

Максимальный ток 500 А 500 А

Скорость хода 0,47 мм/сек 0,41 мм/сек

Длина рабочего хода штока 20 мм 20 мм

Полное время раскрытия рычага 45 сек 30 сек

Максимальная рабочая температура 150 0С 150 0С

Максимальное гидростатическое давление 100 МПа 100 МПа

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ ГЕОФИЗИКА \\ 21

ГЕОФИЗИКА

Рис. 4. Прижимные устройства для скважинной геофизической аппаратуры

Рис. 5. Прижимные устройства для скважинной геофизической аппаратуры в сборе

Для решения задач точного позиционирования и стабилизации скорости двигатель серии RE40 может быть укомплектован датчиком положения и скорости MR Encoder (3-х канальный, разрешающая способность 256-1024 имп/об, с Line Driver) или Encoder HEDS5540 (3-х канальный, разрешающая способность 500 имп/об) и тормозной электромагнитной муфтой Brake AB40 (напряжение питания 24 В,

рабочий диапазон температур -5... +85°С, статический момент торможения > 0.4 Нм, максимальная скорость 16000 об/мин). Для 3-х контурного регулирования (по току, скорости и положению) можно использовать блоки управления: ADS 50/5, ADS 50/10, ADS_ E 50/5, ADS_E 50/10, EPOS 24/5, EPOS 70/10, MIP 50 и MIP 100. Подробную информацию по продукции компании maxon motor и подборе элек-

тропривода под конкретные задачи можно получить в офисе российского представительства MAXON MOTOR.

^шшггюГ

ЗАО «АВИТОН»

Тел.: +7 (812) 327-52-97 Факс +7 (812) 327-51-42 e-mail: sales@aviton.spb.ru www.aviton.spb.ru

7

7 —~

ВЫСТАВКИ ЗА РУБЕЖОМ ПО НЕФТИ И ГАЗУ

НЕГУС ЭКСПО

ВЫСТАВКИ

РУБЕЖОМ

Лучшее

)ахстан, Алматы КЮвЕ 14-я Казахстанская нефтегазовая выставка 3-6 октября 2006

АЭ, Абу-Даби

Ашгес/

Нефтегазовая и

А II г \ V / 9

нефтехимическая выставка ^в Абу Дари ^ 5-8 ноября 2006

оНн ь\х ^

ОАЭ, А1

ОАЭТЕСН 22-я Международная выставка и конференция по природному газу 4-7 декабря 2006

Ливия, Трипо, EAGE LIBYA 3-я североафриканская и средиземноморская конференция и выставка по нефти и геонаукам

IRAN OIL SHOV

12-я Международная нефтегазовая нефтехимическая выставка Апрель 2007

26-28 февраля 2007

{

L

США, Хьюстон

отс

Международная конференция и выставка по технологиям

оффшорной зоны 30 апреля - 3 мая 2007

РАБОТАЯ С НАМИ, ВЫ ДОСТИГНЕТЕ СВОИХ ЦЕЛЕЙ,

НЕ ОТВЛЕКАЯСЬ НА ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ:

ТЕРРИТОРИЯ

• аренда выставочной площади,

• разработка дизайна и строительство стенда,

• организация деловой программы, ■ организация поездки.

Выставочная компания «НЕГУС ЭКСПО» Тел/факс: (495) 258-5181 ,258-5182,258-5183

www.expoclut .ru • E-mail: negus@expoclub.ru

»

Консалтинг в» вопросах* 0.беспечения»п0Д50лювки1 месторождений >к разработке^

Технолопии»ХХ!»века> Полный»комплектлицензий»

Гипронг-Экот

Комплексное; проектирование! обустройства) месторождений» нефти и» паза

^^^^ современ«3" V,

ЗМО

МОДеЛЬ Пр „.„оставление

г Тюмень-Х факс. V _

" II I

на все виды деятельности

|а„сГно-Пальяновское 1ападио-Могутлоро®е

Зимнее

^ЖНе'ШМЮгоН-Восточная часть) Каменное (Юго о

Крапивенское

ПпГВХкарто„ь»ское Рославльское Славинское Талинское

•" ■