Электрический привод (электропривод) — это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. Современный электропривод — это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии и главным источником механической энергии в промышленности.
В отрасли арматуростроения электроприводом называют устройства, предназначенные для приведения в действие трубопроводной арматуры.
Широкая автоматизация производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства и быстрое развитие трубопроводного транспорта вызвали необходимость применения трубопроводных систем с автоматическим управлением.
Первым шагом в развитии электропривода для запорной арматуры стала конструкция мотор-редуктора с пультом управления «открыто», «стоп» и «закрыто». Ее использовали для управления шиберной задвижкой.
Точность позиционирования при этом была довольно низкой.
Внедрение плоскопараллельной задвижки уменьшило возможность возникновения протечек в трубопроводе, но потребовало более точного позиционирования, что дало толчок к созданию следующего типа привода: мотор-редуктора с концевыми выключателями. Преимуществом модернизированного мотор-редуктора являлась высокая точность позиционирования и расширение объектов обслуживания одним оператором. Однако из-за несовершенства концевых выключателей вероятность возможность аварий была очень высока.
Рисунок 1 – Мотор-редуктор
В чем состоит отличие электропривода от модернизированного мотор-редуктора?
Во-первых, специализированный электродвигатель с повышенными характеристиками пускового момента и уменьшенной инерцией.
Во-вторых, высокая степень защиты внутренних частей привода от воздействий окружающей среды и термозащита от перегрева в процессе эксплуатации.
В-третьих, большое количество по вариантам корпусов, диапазонам температур, электрических схем подключений и т.п.
Появление электропривода с односторонней муфтой крутящего момента связано с разработкой клиновой задвижки. Электропривод обеспечивал требуемый крутящий момент на закрытие, но с увеличением давления среды в трубопроводе возникла возможность протечки ее через бугельный узел (винт-гайка) при открытой задвижке. Это потребовало создания электропривода с двухсторонней муфтой, способного сжимать уплотнение на заданное усилие в положении «открыто».
В дальнейшем развитие электропривода шло по пути улучшения качества конструкции. Одной из наиболее простых и надежных конструкций электропривода можно назвать односкоростной электропривод с червячной передачей.
Конструкция односкоростного электропривода требует использования электродвигателя большой мощности и кабеля большого сечения. Данный электропривод расходует большое количество энергии. Таким образом, односкоростной электропривод экономически невыгоден.
В настоящее время разработана и испытана двухскоростная схема электропривода запорной арматуры с усилием крутящего момента. Двухскоростной электропривод состоит из электродвигателя, основного планетарного механизма, червячной передачи на путевые выключатели, цилиндрического редуктора и ручного дублера.
Рисунок 2 - Двухскоростной электропривод
Преимуществами данного электропривода становятся использование более дешевых материалов и в 2-2,5 раза меньший расход энергии по сравнению с односкоростным электроприводом.
Недостаток двухскоростного электропривода – большое количество зубчатых колес, требующих высокой точности изготовления. Кроме того, при переходе с большей скорости на меньшую (и наоборот) резко изменяются токовые характеристики электродвигателя, на что существующие системы автоматики реагируют как на аварийную ситуацию, т.е. производят отключения электропривода.
Революционные изменения, произошедшие за последние десятилетия в области микроэлектроники и информационных технологий, привели к смене концепций управления во всех сферах производства. Таким образом, широкое распространение получил программно-управляемый электропривод, в котором используется шаговый электродвигатель. Эти двигатели постоянно наращивают свою мощность при снижении габаритов, и их использование не требует применения сложных кинематических цепей и может реализоваться по упрощенной схеме.
Управляющая программа может храниться в памяти привода или транслироваться с центрального пункта управления и обеспечивать любые законы перемещения запорного органа задвижек.
Возникновение электропривода с электронным блоком управления явилось новым скачком в механизации трубопроводной арматуры. Данное поколение электроприводов дает возможность не только обеспечить высокую точность позиционирования и высокую надежность его работы, но и создает возможность диагностирования привода. Электронный блок управления позволяет контролировать обрыв и перекос фаз, фиксировать время открытия и закрытия, вести учет количества циклов срабатывания и выдавать оператору сигнал об аварийной или предаварийной ситуации.
Рисунок 3 - Интеллектуальный электропривод
Таким образом, дальнейшая тенденция развития электропривода связана с совершенствованием электронного блока и созданием электропривода с блоком управления и диагностики электроприводной арматуры, что даст возможность управлять неограниченным количеством электроприводной арматуры, своевременно диагностировав ее состояние, и предотвратить аварии.
