ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ОТСЕЧНОГО КЛАПАНА

Техническое решение относится к области оборудования транспортирования низконапорных газовых сред, а именно, к области запорной арматуры, и может быть использовано в теплоэнергетических системах на тепловых станциях, в вакуумных системах, в нефтехимическом и газовом оборудовании.
В дальнейшем описание технического решения будет содержать термин «надежность». Применительно к электромеханическому приводу разработанной конструкции указанный термин означает исключение ложных сбоев в работе из-за наличия дополнительных зазоров, а также отсутствие в необходимости подстройки конечных выключателей при эксплуатации.
Известен (SU, авторское свидетельство 870834) электромеханический привод отсечного запорного клапана. Известный привод содержит электромагнит с подвижным якорем, фиксатор и два концевых выключателя.
Недостатком известного привода можно признать значительный расход электрической энергии на его функционирование, что может привести к перегреву электромагнита и исключение возможности управления клапаном.
Известен (RU, патент 2135873) электромеханический привод отсечного запорного клапана, содержащий шток, пружину, две серьги, втягивающий электромагнит с якорем, рычаг, электродвигатель и узел управления, в состав которого входят цепи управления электромагнитом и реверсивным управлением электродвигателя.
Недостатком известного привода запорного отсечного клапана можно признать значительный расход электрической энергии на его функционирование, что может привести к перегреву электромагнита и исключение возможности управления клапаном.
Известен (RU, патент 82286) привод электромеханического отсечного запорного клапана, шток, пружину, две серьги, втягивающий электромагнит с якорем, рычаг, электродвигатель с редуктором и узел управления. В состав узла управления входят цепи управления электромагнитом и реверсивным управлением электродвигателя. Двухплечный рычаг привода выполнен с жестко скрепленной на нем осью при соотношении плеч больше единицы и установлен на закрепленной к основанию опоре с возможность осевого перемещения, причем на коротком плече рычага установлены втягивающий и удерживающий электромагниты. Якорь втягивающего электромагнита соединен через серьгу с подпружиненным штоком, который через другую серьгу шарнирно соединен с фиксатором. Узел управления также содержит контактор с одним размыкающим и тремя замыкающими контактами, три концевых выключателя с размыкающей и замыкающей парами контактов и мостовой выпрямитель. Цепь реверсированного управления электродвигателем состоит из последовательно соединенных замкнутого контакта контактора, размыкающей пары контактов второго концевого выключателя для положения клапана «закрыто» и клеммы электродвигателя прямого вращения, а также из последовательно соединенных первого разомкнутого контакта контактора, замыкающей пары контактов первого концевого выключателя для положения клапана «открыто» и клеммы электродвигателя обратного вращения. Указанные контакты контактора имеют общую точку соединения с фазой сети, а нейтраль соединена с клеммой электродвигателя. Цепь управления электромагнитами содержит последовательное соединение ключа, параллельно соединенных двух пар замыкающих контактов концевых выключателей и третьего замыкающего контакта контактора и катушки контактора, которая вторым выводом соединена с нейтралью сети. Параллельно этой цепи включены последовательно соединенные второй замыкающий контакт контактора, размыкающая пара третьего концевого выключателя и катушка втягивающего электромагнита, которая также вторым выводом соединена с нейтралью сети. Вход мостового выпрямителя соединен с нейтралью сети и общей точкой соединения замыкающего контакта контактора и размыкающей парой третьего концевого выключателя, а выход мостового выпрямителя подключен к обмотке удерживающего электромагнита.
Недостатком известного технического решения следует признать тот факт, что клапан не имеет функции кратковременной задержки срабатывания, и обладает недостаточным количеством регулировок, влияющих на качество изготовления.
Наиболее близким аналогом разработанной конструкции можно признать (RU, патент 103593) электромеханический привод отсечного клапана, содержащий рычаг, на одном конце которого установлены электромагнит и электромагнитное реле времени, причем рычаг в средней части выполнен с возможностью соединения посредством регулируемой тяги со штоком клапана, на основании дополнительно смонтированы магнитный пускатель, выполненный с возможностью приема управляющего сигнала и установленный с возможностью включения электромагнита и электромагнитного реле времени, и средства подключения привода к сети электрического тока.
Привод известной конструкции может дополнительно содержать блок концевых выключателей, представляющий собой рамку, закрепленную на конце рычага, при этом на рамке установлены кнопочные выключатели, внутри рамки на вращающейся оси расположены кулачки по одному на выключатель, установленные с возможностью воздействия на кнопки выключателей. В одном из вариантов реализации блок концевых выключателей может быть выполнен с возможностью поворота в зависимости от положения рычага. Также в одном из вариантов реализации привод может дополнительно содержит фиксатор, установленный на рычаге шарнирно с использованием серег, вилки, штока и коромысла. В этом варианте реализации предпочтительно фиксатор соединен с электромагнитом и электромагнитным реле времени с возможностью поворота на угол 90° при рабочем ходе электромагнита и электромагнитного реле времени и выполнения возвратного движения под действием пружины, расположенной на штоке, соединяющем электромагнит с фиксатором, при этом шток размещен в направляющей, приваренной к рычагу, на котором закреплены электромагнит и электромагнитное реле времени. В средней части рычага привода может быть установлена ось, посредством которой рычаг закреплен с возможностью вращения на опоре, размещенной на основании привода. В наиболее предпочтительном варианте реализации привод дополнительно закрыт кожухом.
Недостатком известного привода можно признать сложность конструкции, а также недостаточная надежность устройства в целом.
Техническая задача, на решение которой направлено разработанное техническое решение, состоит в оптимизации конструкции электромеханического привода отсечного клапана.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции электромеханического привода отсечного клапана состоит в упрощении технологии изготовления устройства, а также повышение надежности его работы.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать электромеханический привод отсечного клапана разработанной конструкции. Он содержит основание, на котором установлены первый рычаг, на одном конце которого установлены электромагнит и блок концевых выключателей, а на втором конце фиксатор, причем первый рычаг установлен с возможностью взаимодействия со штоком клапана, электромагнитный пускатель, выполненный с возможностью приема управляющего сигнала и установленный с возможностью включения электромагнита, исполнительный механизм, и средства управления электрооборудованием, отличающийся тем, что электромагнитный пускатель представляет собой промежуточное реле, характеризуемое тем, что номинальный ток контактов главной цепи составляет 10 А ±10%, номинальный ток контактов вспомогательной цепи составляет 10 А ±10%, номинальное напряжение включающих катушек 220 В ±10%, а исполнительный механизм содержит редуктор, электродвигатель, блок сигнализации положения, штуцерный ввод, ручной привод, рычаг и упоры.
Электромеханический привод разработанной конструкции отличается от ближайшего аналога тем, что из состава известного электромеханического привода исключено электромагнитное реле времени, в качестве электромагнитного пускателя использовано промежуточное реле с указанными характеристиками, а исполнительный механизм содержит редуктор, электродвигатель, блок сигнализации положения, штуцерный ввод, ручной привод, рычаг и упоры, что позволяет повысить точность срабатывания концевых выключателей и исключить зазоры, влияющие на работоспособность привода (исключить ложное срабатывание или ложный сигнал о положении элементов).
В некоторых вариантах реализации привода на втором конце рычага может быть дополнительно установлена ручная защелка, что позволяет вручную произвести закрытие клапана, оснащенного этим приводом (ручной дублер).
Фиксатор предпочтительно установлен на рычаге шарнирно с использованием одной или двух серег и штока и соединен с электромагнитом с возможностью поворота фиксатора на угол от 0 до 90° при рабочем ходе электромагнита, что позволяет эффективно производить захват и удержание подъемного рычага.
Привод может дополнительно содержать закрепленную на рычаге пружину, обеспечивающую обратный ход фиксатора, что позволяет оказывать дополнительное воздействие на фиксатор при срабатывании для более четкого и гарантированного механического разъединения рычагов.
Привод также может дополнительно содержать второй рычаг, обеспечивающий взаимодействие первого рычага и рычага исполнительного механизма, что позволяет осуществлять воздействие на шток клапана.
Кроме того, привод также может дополнительно содержать третий рычаг, обеспечивающий поворот блока концевых выключателей в зависимости от положения первого рычага, что позволяет получить электрический сигнал о положении или состоянии привода (открыт/закрыт)
Предпочтительно привод дополнительно закрыт кожухом, обеспечивающим изоляцию элементов привода от внешней среды и механических повреждений, что, безусловно, увеличивает его долговечность и вместе с тем надежность.
Конструкция электромеханического привода иллюстрирована на фиг. 1 (вид сбоку) и фиг. 2 (вид сверху), при этом использованы следующие обозначения: основание 1, опора 2, рычаг 3, 4, 5, вилка электрическая РП-10 6, розетка электрическая ЯЛБИ 302 7, шток 8, защелка ручная 9, серьга 10, пружина 11, серьга 12, промежуточное реле 13, электромагнит 14, механизм исполнительный 15, серьга 16, блок концевых выключателей 17, фиксатор 18.
Электромеханический привод выполнен таким образом, что не позволяет открыть клапан при перепаде давления до и после клапана выше заданной величины, (при высоком давлении газа перед клапаном это делает невозможным попадание большого количества газа в топку котла при открытой заслонке после клапана или при ее отсутствии).
Ниже приведен базовый вид электромеханического привода, а также раскрыт способ его работы.
Электромеханический привод смонтирован на основании 1 (см. фиг. 1 и фиг. 2) и состоит из рычага 3, на котором установлены на одном конце электромагнит 14 и блок концевых выключателей 17, на другом конце - фиксатор 18 и ручная защелка 9. В средней части рычага 3 приварена ось, посредством которой он установлен на опоре 2 и с возможностью вращения.
Фиксатор 18, установленный на рычаге 3 шарнирно посредством серег 10 и 12, а также штока 8, соединен с электромагнитом 14 таким образом, что имеет возможность поворачиваться на угол 90° при рабочем ходе электромагнита 14. Обратный ход фиксатора обеспечивает пружина 11.
На опоре 2 посредством оси рычага 3 установлен дополнительный рычаг 4, который является связующим звеном между рычагом 3 и рычагом исполнительного механизма 15, в состав которого входят редуктор, электродвигатель, блок сигнализации положения, штуцерный ввод, ручной привод, рычаг и упоры.
Для управления электрооборудованием привода на основании 1 смонтированы средства управления электрооборудованием промежуточное реле РЭП-15-310 АУ3 13, вилка "РП-10" 6 с розеткой "ЯЛБИ 302" 7 и электрические проводки. Привод сверху закрыт кожухом, который прикреплен к основанию 1 винтами.
Блок концевых выключателей посредством рычага 5 имеет возможность поворота в зависимости от положения рычага 3.
Привод работает следующим образом.
При подаче напряжения ~220 В на клемму, установленную на основании 1 (не показана) рычаг МЭО (механизм электрический однооборотный) устанавливается в исходное нижнее положение, при котором клапан закрыт. При этом рычаг МЭО должен находиться в гнезде фиксатора 18 (см. рис.2);
После подачи управляющего сигнала (~; =) 220 В на клеммы (не показаны), при условии исходного положения рычага МЭО, срабатывает промежуточное реле, включающий электромагнит. Фиксатор 18 поворачивается на угол 90°, тем самым, соединяя рычаги 3 и 4 между собой (см. фиг. 2). Рычаг МЭО начинает подниматься, увлекая за собой шток 8 и рычаг (см. фиг. 1 и фиг. 2), и клапан открывается, при этом пружина 11 (см. фиг. 1,) сжимается. Через 5÷10 сек с момента начала открытия микропереключатели SP2-2 и SP4-2 МЭО размыкаются; для закрытия клапана снимают сигнал с клемм и питание промежуточного реле прекращается, электромагнит обесточивается, под действием пружины 11 фиксатор 18 поворачивается в обратную сторону, и клапан в следствии действия пружины клапана (см. фиг. 1,) закрывается;
е) для закрытия клапана в любой момент времени вручную необходимо потянуть ручку ручной защелки 9, которая освободит рычаг 3, и клапан закроется;
ж) контакт S2-2 концевого выключателя обеспечивает включение промежуточного реле только при условии, что рычаг МЭО находится в нижнем положении;
з) контакт промежуточного реле, подключенный параллельно контакту S2-2 концевого выключателя, обеспечивает работу промежуточного реле (самоблокировку) в момент открытия клапана;
и) контакт S1-2 дублирует контакт промежуточного реле при открытом состоянии клапана, исключая самопроизвольный сброс при вибрации.
к) при кратковременном исчезновении электропитании привода клапана (до 0,7-0,9 с.) электромагнит 14 удерживает клапан в открытом положении в течение этого времени.