Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры

Авторы патента:

Полезная модель относится к машиностроению, в частности - к исполнительным механизмам и приводам, управляющим трубопроводной арматурой (например, задвижками или шаровыми кранами), и может быть использовано для дистанционного и/или автоматического регулирования и управления потоками жидких или газообразных сред с помощью аппаратуры, установленной на трубопроводах различного назначения. Предлагаемое устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры с дополнительно установленными внутри корпуса контроллером, реверсивным пускателем, датчиками тока, напряжения, положения, вращающего момента и температуры двигателя позволяет устранить недостатки известных устройств за счет сокращения количества оборудования, линий связи, силовых кабелей, числа контактов в цепях управления, кроме того, упростить, повысить точность настройки конечных и промежуточных выключателей, устранить возможность самопроизвольного изменения настроек со временем, устранить необходимость использования конечных выключателей в цепях управления.

Обычной практикой для трубопроводной арматуры является использование исполнительных механизмов, приводимых электродвигателями и устройствами ручного перемещения с маховиком (применяемыми, например, при отключении питания электродвигателя) - электроисполнительные механизмы.

Известны серийно выпускаемые промышленностью электрические исполнительные механизмы различного типа [Механизмы исполнительные электрические однооборотные МЭО и механизмы исполнительные электрические однооборотные фланцевые МЭОФ. Каталог продукции. - Чебоксары, ОАО ЗЭиМ, Чебоксары. - 2004, С.57.].

Механизмы включают электродвигатель, редуктор, устройство ручного перемещения с маховиком, выходной вал и соединенный с ним датчик положения выходного вала, блок концевых и промежуточных выключателей. Двигатель механизма подключают к питающей электрической сети через реверсивный пускатель. Аналоговый сигнал с датчика положения выходного вала и сигналы с промежуточных выключателей подают по проводным линиям связи на соответствующие входы внешнего управляющего устройства. Концевые выключатели разрывают цепь управления реверсивного пускателя при достижении рабочим органом трубопроводной

арматуры конечных положений. Промежуточные выключатели выдают внешнему управляющему устройству дискретные сигналы о зонах положения рабочего органа. Более точно положение рабочего органа определяется с помощью датчика положения выходного вала.

Недостатком известных устройств является то, что практически все функции управления механизмом осуществляются посредством внешнего управляющего устройства и полностью отсутствуют в самом механизме (за исключением концевых выключателей). Для подсоединения механизма к внешнему управляющему устройству необходимо:

- обеспечить место в шкафу управления для пускателя, блока ручного управления и провести соответствующие силовые кабели;

- для приема, передачи, преобразования сигналов о состоянии технологического процесса иметь пульты и щиты контроля и регулирования;

- проложить линии связи для передачи сигналов от механизма к управляющему устройству;

- при необходимости местного управления проложить дополнительные кабели.

Наличие большого количества оборудования, линий связи, силовых кабелей, приводит к большому числу контактов, что снижает надежность работы устройства и может привести к серьезным авариям на трубопроводах.

Кроме того, недостатками известных устройств являются сложность и низкая точность настройки срабатывания конечных и промежуточных выключателей, и возможность самопроизвольного изменения механических настроек со временем.

Задачей предлагаемой полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков известных устройств.

Технический результат полезной модели достигается тем, что внутри корпуса устройства устанавливают контроллер с программируемым микропроцессором, имеющий необходимое для конкретного исполнения

устройства (электроисполнительного механизма) количество входов и выходов, и бесконтактный реверсивный коммутатор.

В цепь питания электродвигателя (внутри корпуса устройства) включают датчики тока, например, трансформатор тока и напряжения, например омический делитель напряжения для защиты электродвигателя и механизма от перегрузки.

Внутри электродвигателя, устанавливают датчик температуры (например, на базе позистора (терморезистора) для защиты электродвигателя от перегрева.

Внутри корпуса механизма устанавливают также датчик вращающего момента (например, на базе тензорезистора) для защиты механизма и арматуры от перегрузки.

Устройство дополнительно комплектуют автономным пультом настройки с дисплеем и клавиатурой, содержащим известные электронные блоки, обеспечивающие обмен информацией по беспроводным каналам связи (например, инфракрасному и/или радиоканалу).

Контроллер имеет входы:

- от датчиков состояния исполнительного механизма и электродвигателя: датчика положения выходного вала, датчика момента на выходном валу, датчика температуры электродвигателя, датчиков тока и напряжения питания электродвигателя;

- входы управления от внешнего управляющего устройства: дискретные, и/или аналоговые, и/или сетевые информационные;

- вход инфракрасного и/или радиоканала канала от автономного пульта настройки.

Контроллер имеет выходы:

- состояния к внешнему управляющему устройству: дискретные, и/или аналоговые, и/или сетевые информационные;

- управления реверсивным коммутатором.

Причем, предлагаемое устройство имеет установочные и габаритные размеры блока концевых и промежуточных выключателей с датчиком положения выходного вала, применявшегося ранее, - и устанавливается на его место.

В дальнейшем устройство поясняется чертежом, фиг.1, на котором приведена функциональная схема устройства;

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

1. контроллер;

2. бесконтактный реверсивный коммутатор;

3. датчик тока;

4. датчик напряжения;

5. электродвигатель;

6. редуктор;

7. арматура;

8. датчик положения;

9. датчик момента;

10. датчик температуры двигателя;

11. пульт настройки;

12. внешнее управляющее устройство;

13. устройство ручного перемещения с маховиком.

Трубопроводная арматура 7 приводится в действие электродвигателем 5 через редуктор. Электродвигатель 5 подключен к сети электропитания через реверсивный коммутатор 2. В цепь питания электродвигателя 5 включены датчики тока 3 и напряжения 4. В электродвигатель 5 установлен датчик температуры 10. С выходным валом редуктора 6 связаны датчик

положения 8 и вращающего момента 9. Реверсивный коммутатор 2 по цепям управления подключен к контроллеру 1. Датчики тока 3 и напряжения 4, датчики положения 8, момента 9, температуры двигателя 10 подключены к контроллеру 1. Контроллер через входы управления и выходы контроля состояния подключен к внешнему управляющему устройству 12. По беспроводному информационному каналу к контроллеру подключен пульт настройки 11.

Контроллер 1 через бесконтактный реверсивный коммутатор 2 управляет включением двигателя 5 исполнительного механизма, при этом, с помощью датчиков 3, 4, 8, 9, 10 контролирует его состояние по электрическим, временным, температурным и механическим параметрам, выполняет защитное отключение и сигнализирует о неисправности внешнему управляющему устройству 12. Контроллер 1 может автономно выполнять более сложные виды управления движением исполнительного механизма, например, старт-стопное движение, позиционирование, аварийное управление по отдельному дискретному или сетевому сигналу. Контроллер 1 самостоятельно останавливает исполнительный механизм при достижении конечных положений, либо заданной величины момента при закрытии и/или открытии арматуры. Контроллер формирует дискретные или информационные сетевые сигналы состояния конечных, промежуточных и моментных выключателей по показаниям датчиков положения и момента. Параметры настройки контроллера 1 могут быть заданы с помощью внешнего пульта настройки 11 с беспроводным интерфейсом или информационной сети и сохраняются в энергонезависимой памяти.

Контроллер 1 может управляться от внешнего управляющего устройства дискретными сигналами, аналоговыми сигналами или сетевым информационным сигналом, а также от автономного беспроводного пульта настройки 11 или местного пульта управления.

Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры с установленными внутри контроллером, реверсивным пускателем, датчиками тока, напряжения, положения, вращающего момента и температуры двигателя позволяет устранить недостатки известных устройств за счет сокращения количества оборудования, линий связи, силовых кабелей, числа контактов в цепях управления, кроме того, упростить, повысить точность настройки конечных и промежуточных выключателей, устранить возможность самопроизвольного изменения настроек со временем, устранить необходимость использования конечных выключателей в цепях управления.

1. Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, содержащее электродвигатель, редуктор, устройство ручного перемещения с маховиком, выходной вал, соединенный с валом датчик положения выходного вала, отличающееся тем, что внутри корпуса устройства установлены контроллер с программируемым микропроцессором, который соединен линией связи с внешним управляющим устройством, и бесконтактный реверсивный пускатель, цепь управления которого подключена к выходу контроллера, а датчик положения выходного вала подключен к входу контроллера.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходном валу размещен датчик вращающего момента, который подключен к входу контроллера.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в цепи питания электродвигателя установлен датчик тока, который подключен к входу контроллера.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в цепи питания электродвигателя установлен датчик напряжения, который подключен к входу контроллера.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в электродвигателе установлен датчик температуры электродвигателя, который подключен к входу контроллера.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено автономным пультом настройки с дисплеем и клавиатурой, который содержит известные электронные блоки, обеспечивающие обмен информацией с контроллером по беспроводным каналам связи.

Электропривод для промышленной трубопроводной арматуры относится к области машиностроения и может быть использован, в частности, для запорных и запорно-регулирующих задвижек больших проходов трубопроводной арматуры. Отличие данного устройства от аналогов заключается в повышении потребительских свойств двухскоростного привода путем исключения управления приводом сдвоенным маховиком.