Пневматические привода и пневматический цилиндр являются одними из наиболее популярных и востребованных исполнительных механизмов для трубопроводной арматуры. На ряде объектов данный тип исполнительных механизмов составляет до 90 % от всех типов приводов и исполнительных механизмов. Современные электропневматические позиционеры, особенно ведущих мировых производителей, достигли высокой степени функционального наполнения и, по сути, сравнимы с интеллектуальными электрическими приводами.
Традиционно для управления четвертьоборотной ТПА, такой как затворы поворотные и шаровые краны, применяются четвертьоборотные пневматические привода (типа четвертьоборотных приводов, и их конструкционные различия не являются тематикой данного материала). В свою очередь для управления прямоходной арматурой, например шиберной задвижкой, применяется пневматический цилиндр.
По сути, конструктивно четвертьоборотный пневматический привод – это, в общем случае, два пневматических цилиндра, соединенных между собой механической передачей, преобразующих прямолинейное движение поршней в поворотное движение (вращение) выходного вала. Тем не менее при всей схожести конструкции и идеологии управления пневматический цилиндр кардинально отличается от четвертьоборотного пневматического привода – не явными конструктивными и, как следствие, эксплуатационными особенностями.
1. Основной задачей пневматического исполнительного механизма (ИМ) является управление ТПА. Очевидный факт. Не менее очевидным фактом является необходимость установки ИМ на присоединительный фланец ТПА и введение в зацепление или в иной вид механической связи валов (или штоков) ТПА и ИМ для передачи момента или усилия, развиваемого ИМ на вал запорного или регулирующего элемента ТПА. Для четвертьоборотной арматуры вышеуказанная инженерная задача решена иностранными инженерами, что нашло свое отражение в международном и общепризнанном стандарте ISO 5211 (Industrial valves – Part-turn actuator attachments). Данный стандарт описывает геометрические размеры присоединительных фланцев и виды валов четвертьоборотных приводов. В зависимости от величины, развиваемой приводом момента, изменяется тип фланца. То есть можно быть уверенным, что привод с моментом 200 НМ имеет присоединение F07. Данный стандарт принят всеми производителями приводов во всем мире. Соответственно, и производители ТПА также применяют данный стандарт, что позволяет инженерам не задумываться о стыковке (инсталляции) привода на арматуру. Достаточно лишь убедиться, что они оба имеют одинаковые присоединительные поверхности и одинаковую геометрию валов.
Что же касается пневматического цилиндра, то он не имеет стандартизированной присоединительной поверхности (присоединительного фланца) и универсализированной обработки штока. Данное обстоятельство приводит к тому, что стыковка цилиндра и прямоходной арматуры является существенной инженерной задачей. Необходимо изготовление переходных элементов для закрепления пневматического цилиндра на ТПА и адаптера для передачи усилия со штока цилиндра на шток ТПА.
Подводя итог освещаемому аспекту, можно сделать вывод: при инсталляции четвертьоборотного пневматического привода на четвертьоборотную арматуру оба конструктивных элемента взаимно стандартизированы в части присоединительных размеров. При инсталляции пневматического цилиндра приходится каждый раз решать уникальную задачу по стыковке с ТПА.
2. Во время эксплуатации, при отсутствии давления управляющей среды (сжатого воздуха КИП), периодически возникает необходимость перестановки регулирующего элемента ТПА. Для реализации этой задачи в четвертьоборотном пневматическом приводе применяется механический ручной дублер. В большинстве случаев данный ручной дублер является независимым от пневматического привода. Он устанавливается между приводом и ТПА. При отсутствии воздуха червяк вводит в зацепление с червячным колесом за счет вращения маховика, соединенного с червяком, происходит вращение выходной оси (вала) ТПА и, как следствие, перестановка запорного или регулирующего элемента. То есть основным условием, позволяющим механически реализовать данную схему, является наличие возможности вывести и ввести в зацепление механическую передачу ручного дублера. Необходимо акцентировать важный аспект, что это происходит уже в четвертьоборотной передаче. Ручной дублер, так же как и сам привод и арматура, имеет стандартизированное присоединение к ТПА и пневматического приводу согласно ISO 5211, и благодаря этому инсталляция в узел ТПА не представляет собой какой бы то ни было инженерной задачи.
Для пневматического цилиндра установка ручного дублера является гораздо более сложной инженерной задачей. Это связано с тем, что цилиндр имеет осевое перемещение и его необходимо устанавливать именно в узел, обеспечивающий прямолинейное перемещение. Стандартизированного присоединения, как и готового изделия – ручного дублера для цилиндра – не существует. Соответственно, при возникновении данной задачи возникает необходимость в инженерной проработке, конструировании, изготовлении непосредственно под конкретную задачу. Разумеется, это приводит как к экономическим, так и к временным издержкам, возникает вероятность ошибки при конструировании и изготовлении.
Одним из способов реализации механического дублера пневматического цилиндра является установка в крышку цилиндра передачи винт – гайка. При вращении винт упирается в торец поршня и принудительно перемещает его. Но совершенно очевидно, что в данном решении перемещение с помощью ручного дублера возможно только в одну сторону и при переходе обратно на управление воздухом КИП необходимо вернуть (выкрутить) винт в исходное положение.
Подводя итог освещаемому аспекту применения ручного дублера, можно сделать вывод: для четвертьоборотного пневматического привода применение стандартизированного и реализованного как готовое промышленное изделие на порядок проще, чем конструирование и изготовление ручного дублера для пневматического цилиндра непосредственно под конкретную задачу.
Продолжение следует.
