УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Полезная модель относится к устройствам электронного управления электроприводом запорной арматуры (задвижками, кранами и т.п.), и может быть использована на трубопроводах при транспорте нефти, нефтепродуктов, в химической и нефтехимической отраслях.
Известен блок управления [патент РФ №2627489, опубл. 08.08.2017 г], включающий анализатор последовательности фаз питающего напряжения, коммутатор напряжения, модуль вычисления положения и скорости выходного вала, первый, второй, третий и четвертый модули оцифровки, модуль управления, панель управления, контроллер цифрового интерфейса, контроллер аналогового интерфейса. При этом второй и третий модули оцифровки электрически связаны с модулем вычисления положения и скорости выходного вала, который, в свою очередь, электрически связан с модулем управления, причем модуль управления электрически связан с анализатором последовательности фаз питающего напряжения, коммутатором напряжения, четвертым модулем оцифровки, датчиком температуры, панелью управления, контроллером цифрового интерфейса, контроллером аналогового интерфейса, при этом контроллер цифрового интерфейса и контроллер аналогового интерфейса электрически связаны с внешней системой управления, а анализатор последовательности фаз питающего напряжения электрически связан с электрической сетью и коммутатором напряжения, электрически связанным с электродвигателем. Недостатком данного блока управления является то, что его корпус выполнен не взрывозащищенным.
Также известен блок электронного управления [патент РФ №108816, опубл. 27.09.2011 г], содержащий преобразователь переменного трехфазного напряжения в напряжение для питания электродвигателя, модуль управления, устройство диагностики, экран для отображения с индикацией положения привода, органы управления и термостат. Модуль управления поддерживает местное управление электроприводом, удаленное управление по сети Modbus, удаленное аналоговое управление постоянным током 4-20 мА, дискретное управление в релейном или импульсном режиме. Данный блок управления выполнен без взрывозащиты, что не позволяет использовать устройство в потенциально взрывоопасных зонах нефтяной, газовой, химической отраслях.
Ближайшим из известных аналогов является блок управления регулируемый (БУР) для управления электроприводом запорной арматуры [Руководство по эксплуатации ИФУГ. 421414.011РЭ, опубл. 2013 г, производитель ЗАО «ЭлеСи»], включающий корпус в виде взрывонепроницаемой оболочки, с одной стороны которого закреплен фланец, в котором выполнено отверстие для выходного вала, с другой - лицевая панель. Внутри корпуса расположены реверсивный тиристорный регулятор напряжения, основной силовой модуль, местный пост управления, плата источника питания, датчик напряжения, датчик тока, микропроцессорный контроллер управления, датчик положения, блок телемеханики, инфракрасный интерфейс, литиевая батарея. Причем литиевая батарея заключена в оболочку из изоляционного материала с заливкой ее внутри оболочки электро- и теплоизоляционным компаундом. Взрывонепроницаемость корпуса обеспечивается применением щелевой взрывозащиты на цилиндрической поверхности крышек. В устройстве предусмотрено местное и дистанционное управление, осуществляемое с использованием интерфейса ввода дискретных сигналов телеуправления, при этом, в зависимости от напряжения цепей управления, в устройстве может быть принят только один сигнал 24 В постоянного тока или 220 В переменного тока. Однако в данном блоке управления сложно обеспечить взрывонепроницаемость цилиндрической поверхности крышек в месте их соединения с корпусом, не нарушая свойств поверхности крышек при демонтаже корпуса, при подключении к сетям электропитания и управления. При этом в данном блоке управления невозможно заменить литиевую батарею без демонтажа корпуса и изоляционного материала.
Настоящая полезная модель позволяет расширить арсенал технических средств аналогичного назначения устройств управления электроприводом.
Технический результат заключается в реализации устройством управления электроприводом своего назначения, и достигается за счет того, что устройство управления электроприводом состоит из взрывонепроницаемого цилиндрического корпуса, на торцах которого с одной стороны расположен фланец с отверстием, а с другой стороны лицевая панель, на которой закреплены органы управления. При этом во взрывонепроницаемом цилиндрическом корпусе установлены связанные друг с другом процессорная плата, интерфейсная плата, плата управления силовыми модулями, плата с тиристорным регулятором напряжения, узел обработки внешних дискретных сигналов телеуправления, датчик положения, датчик температуры, плата ввода телеметрии и сигнализации, плата ввода силовая, литиевая батарея, датчики Холла, приемник инфракрасного канала связи. Причем узел обработки внешних дискретных сигналов телеуправления выполнен с возможностью принимать сигналы 24 В постоянного тока и 220 В переменного тока, включает в себя клеммную коробку, два узла делителя напряжения, два операционных усилителя, работающих в режиме компаратора, две оптические развязки сигнала и процессор с двумя аналого-цифровыми преобразователями, причем выходы клеммной коробки соединены с соответствующими узлами делителя напряжения, которые связаны с соответствующими операционными усилителями, выходы которых соединены с соответствующими оптическими развязками сигнала, связанными с соответствующими аналого-цифровыми преобразователями, при этом процессор узла обработки внешних дискретных сигналов телеуправления соединен с микропроцессором процессорной платы.
Дополнительно взрывонепроницаемый цилиндрический корпус выполнен с продольным сквозным отверстием и двумя выступами, расположенными на боковых поверхностях взрывонепроницаемого цилиндрического корпуса, при этом каждый выступ выполнен в форме квадрата со скошенными краями и сквозным отверстием, имеет отверстие для кабельных выводов и снабжен перегородками, причем на перегородках одного из выступа установлена плата ввода силового питания, на перегородках второго выступа установлена плата ввода телеметрии и сигнализации. При этом на каждом выступе установлены крышки, с образованием между крышкой и выступом взрывонепроницаемого зазора.
Дополнительно во взрывонепроницаемом цилиндрическом корпусе установлены пластина нагрева и кросс-плата, при этом процессорная плата, интерфейсная плата, плата источника питания, плата управления силовыми модулями, плата с тиристорным регулятором напряжения установлены параллельно относительного друг друга, посредством использования стоек, кросс-плата установлена перпендикулярно процессорной плате. Причем процессорная плата, интерфейсная плата, плата источника питания, плата управления силовыми модулями, плата с тиристорным регулятором напряжения, своими выходами соединены с кросс-платой. Между интерфейсной платой и платой источника питания расположена пластина нагрева, которая соединена с платой источника питания. Датчик положения закреплен на фланце и своим выходом соединен с процессорной платой. Литиевая батарея закреплена на плате ввода телеметрии и сигнализации в держателе батареи.
На фиг. 1 изображен корпус устройства управления электроприводом, трехмерный вид.
На фиг. 2 изображено устройство управления электроприводом, в сборном виде.
На фиг. 3 изображено устройство управления электроприводом, вид слева.
На фиг. 4 изображены платы устройства управления электроприводом.
На фиг. 5 изображен узел обработки внешних дискретных сигналов телеуправления.
Устройство управления электроприводом (фиг. 1), состоящее их взрывонепроницаемого цилиндрического корпуса 1 с продольным сквозным отверстием, на торцах которого с одной стороны расположен фланец 6 с отверстием для установки выходного вала (на фиг. не показан), с другой стороны - лицевая панель 7, на которой закреплены органы управления 8. На боковой поверхности взрывонепроницаемого цилиндрического корпуса, друг напротив друга, расположены выступы 2 и 3, при этом каждый выступ выполнен в форме квадрата со скошенными краями и сквозным отверстием, имеет отверстие для кабельных выводов 9 и снабжен перегородками 10, 11 (фиг. 3). Причем на перегородках 10, 11 одного из выступов 2 установлена плата ввода силовая (на фиг. не показана), на перегородках второго выступа 3 установлена плата ввода телеметрии и сигнализации 12, причем на каждом выступе установлена крышка, с образованием между крышкой и выступом взрывонепроницаемого зазора.
Во взрывонепроницаемом цилиндрическом корпусе 1 дополнительно установлены пластина нагрева 19 и кросс-плата 18 (фиг. 4), при этом процессорная плата 13 (фиг. 2), интерфейсная плата 14, плата источника питания 15, плата управления силовыми модулями 16, плата с тиристорным регулятором напряжения 17, пластина нагрева 19 (фиг. 3) установлены во взрывонепроницаемом цилиндрическом корпусе параллельно, относительно друг друга, посредством использования стоек 33, кросс-плата установлена перпендикулярно процессорной плате. Причем процессорная плата 13, интерфейсная плата 14, плата источника питания 15, плата управления силовыми модулями 16, плата с тиристорным регулятором напряжения 17, своими выходами соединены с кросс-платой 18, при этом между интерфейсной платой 14 и платой источника питания 15 расположена пластина нагрева 19, которая соединена с платой источника питания 15, датчик положения 20 закреплен на фланце 6 и своим выходом соединен с процессорной платой 13. На процессорной плате 13 закреплены датчики Холла, приемник инфракрасного канала связи и датчик температуры (на фиг. не показаны). Литиевая батарея 21 закреплена на плате ввода телеметрии и сигнализации в держателе батареи (на фиг. не показан).
На интерфейсной плате 14 установлен узел обработки внешних дискретных сигналов телеуправления 22 (фиг. 5), который может принять сигнал 24 В и 220 В, включающий в себя клеммную коробку 23 соединенную с первым 24 и вторым 25 узлом делителя напряжения, причем первый 24 узел делителя напряжения соединен с первым 26 операционным усилителем, работающим в режиме компаратора, соединенного с первой 28 оптической развязкой сигнала, соединенной с первым 31 аналого-цифровым преобразователем процессора 30; в свою очередь, второй 25 узел делителя напряжения, соединен со вторым 27 операционным усилителем, работающим в режиме компаратора, соединенного со второй 29 оптической развязкой сигнала, соединенной со вторым 32 аналого-цифровым преобразователем процессора 30; причем процессор 30 соединен с микропроцессором процессорной платы 13.
Пример 1
Устройство управления электроприводом может быть установлено в электропривод [ЭПЦ 100, производитель АО «ТОМЗЭЛ»], а именно, в отверстие фланца устанавливается выходной вал, затем устройство управления электроприводом устанавливается в электропривод путем соединения фланцев, соединения выходного вала и шестерни электропривода; затем кабели управления и сигнализации, кабель силового питания подключают к плате ввода телеметрии и сигнализации и плате ввода силового питания соответственно. Орган управления, закрепленный на лицевой панели, взаимодействует с помощью магнитов и магнитопровода с датчиками Холла, с которых передаются сигналы управления «открыто/закрыто» на основной микропроцессор процессорной платы, после чего сигнал управления передается на плату управления силовыми модулями, с которой сигнал поступает на плату с тиристорным регулятором напряжения, состоящий из модулей, которые обеспечивают подачу входного силового напряжения на электродвигатель через плату силового питания. В свою очередь, с микропроцессора процессорной платы поступает сигнал на датчик положения, от которого сигнал о текущем положении выходного вала поступает обратно, затем, с микропроцессора сигнал поступает на плату управления силовыми модулями, с которой сигнал поступает на плату с тиристорным регулятором напряжения. С микропроцессора процессорной платы сигнал о выполнении команды «открыто/закрыто» поступает на интерфейсную плату, на которой коммутируется напряжение на плату ввода телеметрии и сигнализации.
С датчика температуры поступает сигнал на микропроцессор процессорной платы, сигнал от которой поступает на плату источника питания, которая коммутирует напряжение питания на резисторы пластины нагрева.
В случае отсутствия напряжения питания в устройстве управления электроприводом, литиевая батарея подает напряжение питания на процессорную плату.
Пример 2
Устройство управления электроприводом может работать дистанционно с использованием автоматизированного рабочего места оператора и единой системы контроля управления [ЕСДКУ]. С поста контроля управления на контроллер шкафа телемеханики поступает сигнал «открыто/закрыто», который, в зависимости от источника напряжения 24 В или 220 В, с помощью промежуточных реле коммутирует сигнал, который затем поступает на плату ввода телеметрии устройства управления электроприводом, сигнал от которой поступает на узел обработки внешних дискретных сигналов телеуправления. Если на узел обработки внешних сигналов телеуправления поступает сигнал напряжением 24 В, то сначала сигнал поступает на клеммную коробку, затем на первый узел делителя напряжения, первый операционный усилитель, работающий в режиме компаратора, первую оптическую развязку сигнала, первый аналого-цифровой преобразователь процессора, от которого сигнал поступает на микропроцессор процессорной платы. Если в устройство управления электроприводом подается сигнал напряжением 220 В, то сигнал поступает на клеммную коробку, затем на второй узел делителя напряжения, второй операционный усилитель, работающий в режиме компаратора, вторую оптическую развязку сигнала, второй аналого-цифровой преобразователь процессора, от которого сигнал поступает на микропроцессор процессорной платы. В свою очередь сигнал микропроцессора процессорной платы поступает на плату управления, от которой сигнал поступает на плату с тиристорным регулятором напряжения, силовое напряжение которой поступает на электродвигатель. Процессор интерфейсной платы передает информацию о наличии или отсутствии сигнала телеуправления на микропроцессор процессорной платы.
Пример 3
Для дистанционного управления устройством управления электроприводом может быть использован пульт дистанционного управления [ПДУ-01, производитель АО «ТОМЗЭЛ»]. С передатчика пульта, по инфракрасному каналу, подается сигнал «открыто/закрыто» на приемник инфракрасного канала связи устройства управления электроприводом, от которого сигнал поступает на микропроцессор процессорной платы, сигнал с которой передается на плату управления, откуда сигнал поступает на плату с тиристорным регулятором напряжения, силовое напряжение которой затем поступает на электродвигатель.