Устройство управления и защиты электропривода задвижки без применения концевых выключателей ОВЕН ПКП1И-Н. I

Устройство управления и защиты электропривода задвижки без применения концевых выключателей ОВЕН ПКП1И-Н.I

Прибор ПКП1 предназначен для управления и контроля работой задвижек и затворов и для защиты их механизмов и электропроводов при заклинивании без применения концевых выключателей. ПКП1 с успехом используется, например, в системе «Водоканал».

Рабочий принцип электрозадвижек для трубо-проводов и сферf их использования

Современный процесс установки арматуры запорной, практически во всех случаях, проводится с использованием электрозадвижки для трубо-проводов. Тем более в системах трубо-проводов воды, нефти и газа. Это связано с тем, что механичные задвижки в наше время уже морально устарели. А возможность закрывать поток через трубопровод на расстоянии, намного удобней, экономичней и быстрее, чем непосредственное перекрывание вентиля. Это позволяет возводить непростые АСУ потоками жидкости или газа в самых различных направлениях промышленности или водообеспечения.

Рабочий принцип электрозадвижки

В конструктивном выполнении есть несколько типов задвижек:

1. Клиновые. Плоская заглушка закрывает поток перпендикулярно, как бы вбивается клин.
2. Поворотные. Заслонка размещается в самой трубе и при ее повороте поток перекрывается.
3. Параллельные. Разделяют на одно- или 2-ух кольцевые. Поток перекрывается после опускания дисков в специализированные углубления.
4. Шланговые. Затвор выполняется путем крепкого сжатия шланга.

Во многих случаях во время работы электрического привода применяется клиновое выполнение задвижек

Чтобы из механической задвижки сделать задвижку с электрическим приводом, достаточно к имеющейся конструкции добавить асинхронный мотор и червячный редуктор. Вращение вала подается на редуктор, который приводит в движение задвижку.

Рис. 1: Червячный редуктор

Применение электрического привода позволяет на расстоянии управлять процессом отпирания/запирания заглушек, что получило повсеместное использование в большинстве отраслей.

Рис. 2: Внешний вид электрозадвижки

В зависимости от показателей системы на окончательный выбор конструкции электрозадвижки будет влиять следующие факторы:

• враждебность среды потока
• рабочее системное давление
• условия внешней среды
• нужные системы защиты и безопасности.

Электрозадвижка всегда дублируется в механическом выполнении на ситуации отсутствия питания. Для переключения на ручной режим на месте расположения трубопровода и задвижки выносят детали управления переключением на ручной рабочий режим.

Блок схема устройства электрозадвижки показана на рис. 3.

Рис.3: Блок схема управления задвижкой

Приводы оборудуются концевым выключателем благодаря которому проходят регистрацию положения задвижки и поступают сигналы в систему управления по достижении ей крайних положений. Муфта ограничения крутящего момента позволяет уберечь трубопровод от повреждений при заклинивании задвижки или попадании в место перекрытия инородних предметов, предохраняет повреждение всей системы.

Электросхема подсоединения электрозадвижки в общем виде без системы контроля датчиков давления или сложной системы управления электрическим приводом выглядит так:

Рис. 4: Электросхема подсоединения электрического привода

На этой схеме сигналы с концевых выключателей парализуют работу мотора, и задвижка находится или в состоянии «открыто» или «закрыто».

Материалы изготовления электрозадвижек

Делаются задвижки из таких видов металлов:

Самое большое распространения получили выполнения из стали из чугуна, как самые надежные в работе которые способны прослужить очень долго без упреков, что и является важным показателем выбора. Выполнения из бронзы и латуни очень часто применяются в нестандартных системах трубо-проводов, где значения подбора материала изготовления задвижек немаловажна.

В чем преимущество применения электрозадвижек?

Явным положительным качеством применения электрозадвижек считается возможность дистанционного управления системой, тем более это получило распространение на пожарных водопроводах. В это входит не только понятия открытие и запирание потоков, но и регистрация нештатных обстоятельств и предотвращение опасных ситуаций. Стоимость электрозадвижки хотя и больше, чем типовой механической, но получаемые плюсы быстро окупают все затраты во время эксплуатации.

Также обеспечиваются прочие положительные качества:

• возможность монтажного процесса трубо-проводов в местах куда сложно добраться, где не будет потребности регулярно выполнять управление системой конкретно на трубопроводе.
• быстрое реагирования на текущую ситуацию.
• намного более быстрое отпирание/запирание больших диаметров труб, если сравнивать с ручными задвижками.
• возможность построения непростых систем трубопровода, в том числе автоматизированных без участия оператора.

Классификация задвижек с электрическим приводом.

С распространением применения арматуры запорной в начале 19 столетия была разработана и принята таблица фигур арматуры запорной. В ней были установлены ряд правил для более легкого и комфортного чтения и обозначение разных исполнений арматуры запорной. Так как задвижка — это лишь один из видов арматуры запорной целесообразно показать как будет смотреться маркировка задвижек с электрическим приводом, на примере 30с941нж.

Рис. 5: Задвижка 30с941нж

«30» – означает конкретно вид арматуры, а конкретно задвижки.

«с» – означает материал из которого выполнен корпус запора, в этом случае сталь углеродистая.

«9» – вид применяемого привода, в этом случае электромоторный.

«41» – означает номер изделия на заводе-изготовителе.

«нж» – материал уплотнителя, нержавейка.

Другие типы маркировки указаны на рис. 6.

Рис. 6: Таблица фигур арматуры запорной

Иным основным критерием при подборе задвижки считается DN (или ДУ). DN принятый современный стандарт определения условного прохода. ДУ (диаметр символический) устаревшее наименование, поэтапно выходящее из оборота. Символический проход означает внутренний размер трубы, выраженный в миллиметрах. К примеру, DN50 (или ДУ50) означает трубу у которых внутренний диаметр в 50 мм. Относительным размер называют не просто так, т.к. в процессе изготовления труб выдерживать правильные размеры диаметра внутри не имеет экономического смысла, благодаря этому он может в маленьких пределах меняться, однако считать данный размер точным нельзя.

Очень важным считается параметр PN (или РУ) обозначающий предел давления, при котором обеспечена хорошее функционирование устройства. К примеру, PN15 значит, что это изделие обеспечит функционирование при давлении в системе в 15 Бар.

Исходя из этого в зависимости от выполнения задвижки и трубного диаметра на котором она будет применяться выполняется выбор типа электрического привода к этой задвижке. Разница в применении электрического привода на трубу с ДУ50 и ДУ600 объяснима, благодаря этому на одинаковый вид задвижки может выбираться различный электрический привод.

Из российских производителей приводов очень популярными считаются изделия заводов ОАО «ЗЭиМ» и ОАО «Тулаэлектропривод». Самое большое распространения получили двигатели серии ПЭМ-А11 применяющиеся на самые популярные размеры труб от ДУ50 до ДУ150.

Виды электрозадвижек и систем управления

По системам управления электрическими приводами отличают несколько типов:

• Многооборотные. Элекрозадвижки которые способны замыкать поток не только в 2-ух положениях открыто/закрыто, а с возможностью контроля потока еще в нескольких промежуточных положениях.
• Взрывозащитные. Системы с укрепленной конструкцией на случай появления нештатных обстоятельств. Применяются как правило в системах с взрывоопасными жидкостями. Как правило нефтяной, химической и газовой промышленности.
• Объединенные. Задвижки, оснащенные системой датчиков контроля состояния потока. Которые способны в режиме автомат менять положение задвижке в зависимости от текущей ситуации в арматуре.

Правила установки и регулировки

в начале установки задвижки обязательно нужно удостовериться в ее корректной работе. Для этого клин надо нанести смазку на основе силикона, если она отсутствует, то пролить обыкновенной водой. Потом нужно провести ее до состояния закрытия и вернуть в открытое состояния до конца. Удостоверившись, что проверка на трудоспособность задвижки прошла удачно на полном цикле в ручном режиме и во время работы электрического привода. Удостоверьтесь, что в водопроводе отсутствуют сторонние предметы и нужно приступить к ее процессу установки. Если раскроется, что заслонка не работает после того как провели монтажные работы это может привести не только к экономическим, но и моральным неудобствам.

Также до установки удостоверьтесь, что изделие для вас подойдет по всем показателям, если с ДУ будет не легко прогадать, то вот значение PN обязательно следует проверить. Такой параметр должен в первую очередь походить эксплуатационным условиям.

Крепление задвижки к ответному фланцу должно выполняться болтами конкретного диаметра, в зависимости от ДУ оно меняется. Их значения показаны в таблице ниже.

Рис. 7: Таблица рекомендованных диаметров болтов для крепежа задвижек в зависимости от значений трубного диаметра и давления в системе

Кол-во болтов крепления и их расположения фланцевых отверстий должны походить ГОСТ 12821. Дальше устанавливаете электрический привод и выполняется финальная установка и процесс установки систем управления.

Служебный срок и советы по эксплуатации

Срок гарантии типовых задвижек составляет 2 года, служебный срок – 10 лет. Усредненный ресурс не меньше 2500 циклов. При правильно подобранном значении PN и аккуратной эксплуатации изделия без ЧС прибор скорее всего прослужит исправно намного длительнее. Очень не рекомендуется эксплуатировать изделие персоналу не обученном работе, настройке и эксплуатации задвижек. Если например в системе возможны запредельные значения давления, следует установить в ней опоры или компенсаторы.

Нельзя применять арматуру в качестве опоры для трубопровода, это сильно делает меньше эксплуатационный срок прибора. Запрещено менять набивку сальника или выполнять его до набивку.

Технические характеристики

Тип запорного устройства и его характеристики зависят от параметров трубопровода и перемещаемой среды. Мощность электропривода клапана выбирают в зависимости от размера корпуса и диаметра присоединений к трубопроводу. Так как проходная часть корпуса имеет большое гидравлическое сопротивление, то для перекрытия потока необходимо приложить достаточное усилие. Это достигается не только увеличением мощности электродвигателя, но и типом редуктора (с коническими или цилиндрическими шестернями).

Важным параметром для задвижки является время полного открытия (закрытия) проходной части. В связи с тем, что эта величина составляет 30-80 секунд, то использование таких заслонок в качестве быстродействующих клапанов не имеет смысла.

На трубопроводах, имеющих высокие параметры рабочих сред, устанавливают вварные задвижки. Если движущийся поток имеет большую температуру, то привод монтируют рядом с запорной арматурой, т.к. корпус закрывается теплоизоляцией. Отдельно стоящий двигатель меньше подвержен тепловому воздействию.

Приводы электрифицированных запорных устройств различаются между собой типом используемого двигателя и конструкцией редуктора. В большинстве задвижек используются моторы переменного тока с цилиндрическими или червячными редукторами.

Запорный орган у задвижек выполнен в виде клинового затвора, обоймы которого чаще всего изготавливаются в виде 2 дисков, между ними вставлен распорный элемент. При движении шпинделя вниз, происходит перекрытие канала, а герметичность достигается плотным прилеганием половинок затвора к седлам, расположенным наклонно.

Некоторые конструкции предусматривают перекрытие потока среды обрезиненным клином. Такая арматура может применяться в трубопроводах с жидкостью, не имеющей механических примесей. В противном случае электроприводной клапан будет негерметичен. Не разрешается использование запорной арматуры в качестве регулирующей.

ПКП1 управление и защита электропривода задвижки без концевых выключателей

ПКП1Т – прибор предназначен для управления и контроля положением задвижки по времени ее перемещения и току, потребляемому электродвигателем.

ПКП1И – прибор предназначен для управления и контроля положением задвижки по числу оборотов вала и периоду следования импульсов, поступающих с датчика на валу задвижки.

Прибор измерения и контроля ПКП1 выпускается в корпусах двух типов: настенном Н и щитовом Щ1.

Технические характеристики:

Номинальное напряжение питания

220 В частотой 50 Гц

Допустимое отклонение номинального напряжения

трансформатор тока N (5A) (см. ГОСТ 7746-89)

геркон, датчик Холла, активный датчик

Контроль перемещения задвижки:

по времени (5. 999,9 с)

по числу импульсов (до 9999 с)

Время задержки срабатывания по току

Максимально допустимый ток нагрузки:

– э/м реле управления привода

3 А при 220 В, cos φ > 0,4

– э/м реле сигнализации состояний

3 А при 220 В, cos φ > 0,4

с токовым выходом 4. 20 мА или
интерфейс RS-485

Количество разрядов индикации:

Габаритные размеры и степень защиты корпуса

96×96×70 мм, IP54 со стороны передней панели

Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха

Относительная влажность воздуха (при 35 °С)

Функциональная схема прибора:

Входы для управления задвижкой и контроля ее положения

Оператор может управлять положением задвижки:

• дистанционно с пульта управления с помощью кнопок, подключаемых ко входам 1. 3 прибора: «Открыть», «Закрыть», «Стоп»;
• с помощью кнопок, расположенных на лицевой панели прибора.

Входы 1. 3 обеспечивают гальваническую развязку между кнопками и прибором.

ПКП1Т. Для контроля тока, потребляемого электроприводом задвижки, используется стандартный измерительный трансформатор тока, например, Т-0, 66-УЗ, подключаемый ко входу 4.

ПКП1И. Ко входу 4 подключается датчик импульсов, установленный на валу задвижки:

• геркон;
• датчик Холла;
• активный датчик (индуктивный, емкостный, оптический).

Автоматическая остановка электропривода при достижении задвижкой концевого положения

Блок управления (БУ) ПКП1 позволяет автоматически отключать электродвигатель при достижении задвижкой крайнего (концевого) положения без при менения концевых выключателей.

ПКП1Т. При поступлении внешнего сигнала на открытие или закрытие задвижки БУ отслеживает значение силы тока с трансформатора тока и время, отсчитываемое таймером. На время пускового момента сигнал, поступающий с трансформатора, блоком управления игнорируется.

Определение концевого положения может осуществляться одним из трех способов:

• значение тока достигло заданного (параметр СurA) и время, отсчитанное таймером, находится в установленном интервале (IntL. IntH), как при закрытии, так и при открытии задвижки;
• то же при закрытии задвижки, а при открытии по истечении заданного времени (IntС);
• при открытии и при закрытии по истечении заданного времени.

Два первых способа определения концевого положения позволяют плотно закрывать задвижку, определять открытое положение в зависимости от ее конструктивных особенностей. Третий способ позволяет управлять некоторыми типами задвижек, не допускающих механических перегрузок в концевых положениях.

ПКП1 сигнализирует о достигнутом задвижкой концевом положении, включая реле 4, если задвижка закрыта, или реле 5, если она открыта. Реле 1 или 2 при этом выключается.

ПКП1И. Определение концевых положений происходит аналогичным образом, но БУ отслеживает значение периода следования импульсов, поступающих от датчика, и их число. отключение электродвигателя.

Аварийное отключение электродвигателя

Блок управления ПКП1 определяет аварийную ситуацию, при этом выключает управление приводом, включает реле «Авария» и мигание индикатора при:

• заклинивании задвижки в процессе движения;
• проскальзывании вала привода или других механизмов.

Контроль и индикация текущего положения задвижки

В начале работы ПКП1 запускает таймер, отсчитывающий время движения задвижки и вычисляет процент ее открытия.

Любой из этих двух параметров (время движения или процент окрытия задвижки) можно вывести на индикатор прибора.

Выходы

ПКП1 имеет два выходных реле для управления задвижкой (реле 1 и 2), два реле для имитации концевых выключателей (реле 4 и 5) и реле 3 для аварийной сигнализации.

Кроме того, в ПКП1 по желанию заказчика может быть установлен модуль, формирующий унифицированный токовый сигнал 4. 20 мА, пропорциональный степени открытия задвижки, или модуль интерфейса связи с ЭВМ RS-485.

Настройка на объекте. Программирование

Для настройки прибора на объекте задают способ определения концевых положений и временные параметры хода задвижки. Зная рабочий ток двигателя электропривода, необходимо задать параметры защитного отключения.

Заданные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти прибора и остаются неизменными при выключении питания.

Программирование прибора осуществляется кнопками, расположенными на передней панели. Для предотвращения несанкционированного доступа к изменению параметров установлена защита.

Модификации:

Элементы управления:

Индикаторы:

• постоянным свечением или миганием показывают направление перемещения
  задвижки;
• одновременным миганием сигнализируют о запрете выдачи управления на задвижку
  на время «запрета реверсивного включения».

Индикаторы «ЗАКР» и «ОТКР» постоянным свечением сигнализируют о достижении
соответствующих концевых положений задвижки.
Индикатор «Авария» сигнализирует об аварийной блокировке управлением задвижки.
Индикатор «Перегруз» сигнализирует об аварийной ситуации «Перегрузка».
Индикатор «Скольжен» сигнализирует об аварийной ситуации «Скольжение».
Индикатор «ДУ»:

Управление воротами через преобразователь частоты

Поскольку преобразователи частоты в последнее время становятся все более доступными и популярными, их уместно использовать для управления приводом ворот, тем более что для этого имеется не один повод:

1. Поскольку преобразователь частоты подает на привод трехфазное напряжение, вы экономите, покупая более распространенный двигатель меньшей мощности.
2. Частота вращения двигателя не имеет значения.
3. Исключены трудности с подключением трехфазного мотора.
4. Вы избегаете проблем с пуском привода под нагрузкой.
5. Преобразователь плавно, но быстро разгоняет и останавливает ворота, открывание происходит за считанные секунды.
6. Не нужно покупать и устанавливать редуктор.
7. Нет необходимости в пускателях, простая электрическая схема.
8. Существенно увеличивается срок службы двигателя.

Средняя стоимость аппарата с выходной мощностью 2–2,5 кВт составляет $250–300, поэтому его приобретение вполне оправдано с учетом отказа от покупки редуктора и пускателей.

Преобразователь частоты CFM-240 — это бюджетный вариант устройства, он также имеет наиболее распространенную схему подключения и управления. По его примеру вы легко сможете разобраться с аналогичными устройствами.

Подключение преобразователя частоты

Клеммы L и N используются для подачи, соответственно, фазы и нуля от сети 220 В, здесь важно соблюдать полярность. Клеммы U, V и W дают выходное напряжение для питания трехфазного асинхронного двигателя на напряжение 380/220 В, обмотки которого соединены в треугольник. Управление происходит путем замыкания одного из управляющих контактов DI1-DI3 на общую клемму GND. Соответственно, при замыкании DI1 и GND происходит пуск двигателя, DI2 и GND запустят привод в обратном направлении, а DI3 и GND остановят его.

Концевик багажника

Штатно в багажнике концевой выключатель ставится для срабатывания плафона подсветки в нем, на машинах со штатной сигнализацией он также служит для контроля открытия во время активной охраны. Также концевик может использоваться штатным центральным замком, блокируя запирание, если багажник не захлопнут.

Если же речь идет о дешевой машине в минимальной комплектации, то подключить концевик багажника при установке сигнализации придется самостоятельно. Легче всего владельцам тех автомобилей, где более дорогие комплектации предусматривают штатный концевик сигнализации багажника: как и с дверями, здесь достаточно установить в предусмотренное место оригинальную деталь. В противном случае, увы, придется сверлить отверстие и ставить универсальный. Все чаще отдельной деталью выключатель в багажнике не ставится, а встраивается в сам замок, как и в случае с дверями.

Иногда это приводит к серьезным проблемам: например, на Renault Koleos «фирменной болезнью» стал отказ механизма замка багажника, причем на практике автора «антирекорд» — это всего неделя после покупки новой машины. Замок, не запираясь, не давал сработать и встроенному концевику, а это, как и на других машинах на схожих платформах, блокировало запирание центрального замка в целом, из-за незапирающегося багажника хозяин не мог запереть и двери. В таких случаях приходилось намертво блокировать замок багажника в запертом состоянии, пока не приезжал новый на гарантийную замену.

Где еще используются реверсивные пускатели?

Область применения двойных пусковых реле довольно широка. Она не ограничивается одними только электродвигателями. Необходимость изменения направления вращения или перемещения приводных механизмов может возникнуть также в других случаях.

К примеру, каждый человек имеет дома систему водоснабжения, отопления, где всегда есть место различной запорной арматуре. Для промышленных масштабов, при больших расходах, диаметрах трубопроводов, большой точности контроля расхода, обычными кранами не обойтись. Здесь используются задвижки электрической, а также механической системой управления рабочим органом. Вращение диска или перемещение задвижки происходит в разных направлениях, а значит, применение реверсивных схем пуска обосновано.

Не удаляясь далеко, можно найти реверсивные пускатели типа ПМЛ или другие в подъемной системе лифтов. Движение вверх-вниз происходит за счет изменения направления вращения главного барабана.

Изменение направления вращения двигателя, связанных с ним исполнительных механизмов – довольно востребованная процедура. При этом питание от трехфазной сети происходит через промежуточное коммутирующее реле – реверсивный магнитный пускатель типа ПМЛ 1500 или любой другой.