Время срабатывания клапана с электроприводом

Уважаемые заказчики и контрагенты!
В соответствии с Указами Мэра Москвы от 01.10.2020 № 96-УМ и от 28.10.2020 № 103-УМ обособленное подразделение АО «НТЦД» в Москве с 01.11.2020 работает в удаленном режиме. В офисе находится только дежурный персонал.
Производство и управление располагаются по адресу: г. Обнинск, ул. Королева, д. 6.
Приносим свои извинения за доставленные неудобства. Мы делаем все возможное для выполнения своих обязательств.
E-mail: diaprom@diaprom.com | Телефон: (495) 690-91-95 | Telegram: @JSCSTCD

Видео:Как это работает: регулирующий клапан SpiraTrolСкачать

Диагностирование арматуры с электроприводом

Видео:Регулирующий клапан с пневмоприводомСкачать

Диагностирование арматуры с электроприводом при помощи относительных электрических параметров

А.В. Матвеев , к.т.н., начальник отдела, ЗАО «НТЦД», г. Москва,

А.Ф. Складников , инженер, ЗАО «НТЦД», г. Москва

Видео:Типы регулирующих клапановСкачать

1. Введение

О дной из важных задач предприятий, осуществляющих контроль технического состояния арматуры, является обеспечение диагностических подразделений эффективной методикой выявления неисправностей. Эффективность методики заключается не только в высокой достоверности обнаружения неисправностей, но и в практической реализации систем сбора и обработки диагностической информации, основанной на достаточном числе измерительных каналов, использующих для работы ограниченное количество параметров.

Располагая информацией об обнаруженных признаках неисправностей, цех владелец оборудования получает возможность оценки вероятного отказа арматуры и оценке количества рабочих циклов, которые контролируемый объект сможет выполнить до наступления отказа.

Главной характеристикой арматуры является обеспечение внутренней и внешней герметичности, которая обеспечивается путем перекрытия за установленный интервал времени потока рабочей среды, не допуская утечки рабочей среды наружу. Функцию обеспечения внутренней герметичности выполняет затвор, внешней – корпус, а функцию перемещения затвора – привод арматуры.

Одним из наиболее распространенных видов привода арматуры является электрический привод, оснащенный трехфазным двигателем с блоком концевых выключателей.

Арматура и электропривод изготавливаются в виде отдельных агрегатов и позволяют рассматривать их в виде отдельных объектов. В ряде случаев электропривод легко снять с арматуры, произвести его замену или ремонт. Для ремонта арматуры требуется ее полная разборка, что связано с вырезкой корпуса из трубопровода и является трудоемкой и дорогостоящей задачей.

Таким образом, задача диагностирования электроприводной арматуры состоит из двух основных частей:

• диагностирование арматуры;
• диагностирование электропривода.

Диагностирование электропривода в свою очередь можно разделить на задачи диагностирования:

• электродвигателя;
• блока концевых выключателей;
• механических передач редуктора.

Для решения задач диагностирования элементов арматуры и электропривода, целесообразно применение методик являющихся наиболее оптимальными для обнаружения той или иной неисправности. Выбор методики так же может осуществляться в зависимости от важности диагностируемых неисправностей и их проявлений в параметрах арматуры.

Видео:Трёхходовой клапан. Зачем он нужен. ВидеоинструкцияСкачать

2. Методы контроля

В настоящее время подразделениями диагностики атомных станций применяются четыре основных метода контроля арматуры:

• виброакустический метод;
• метод контроля крутящего момента;
• метод контроля активной мощности электропривода;
• метод ультразвуковой локации протечек.

Диагностическими параметрами данных методов являются акустические шумы арматуры и электрические параметры электропривода. Диагностирование производится путем регистрации и последующего анализа данных с определением характерных диагностических признаков неисправностей.

Виброакустический метод контроля широко используется в диагностике вращающегося оборудования и может применяться в части обнаружения неисправностей электродвигателя и электропривода одновременно с методами контроля активной мощности и крутящего момента. Для контроля электроприводов вибродиагностическим методом [1] используются сигналы тока или мгновенной мощности, входящие в состав измерительных файлов стационарных и переносных систем контроля [2], данный метод нашел широкое применение на Волгодонской АЭС.

Метод контроля крутящего момента фирмы Siemens, применяемый на Смоленской АЭС, подразумевает контроль усилия на штоке арматуры, пересчитываемого из крутящего момента и активной мощности электропривода. Исходными диагностическими данными для данного метода являются измеренные ток и напряжение по трем фазам, активная мощность, сигналы концевых выключателей и линейные коэффициенты пересчета соответствия активной мощности крутящему моменту арматуры.

В качестве основного диагностического параметра выступает активная мощность электропривода и сигналы концевых выключателей, регистрируемые при переходных процессах «открытия» и «закрытия». Контроль и анализ кривых активной мощности и сигналов концевых выключателей стал основой «Методики диагностирования арматуры с электроприводом» Д25107160700001ПМ, разработанной Центром диагностики «Диапром» в 2007 году по заказу ОАО «Концерн Энергоатом».

Наиболее эффективным методом определения протечек в затворе арматуры является метод прослушивания арматуры при помощи акустических датчиков или ультразвуковых локаторов. В настоящее время разработаны методы нормировки и численной оценки протечек [3].

Видео:Соленоидные электромагнитные клапаны. Принцип работы, виды.Скачать

3. Алгоритм диагностирования

Для запорной арматуры, применяемой на АЭС, возможно проведение замеров активной мощности электропривода во время срабатывания арматуры по циклу «открытие-закрытие» или регистрация данных по факту срабатывания в шкафах управления и контроля при наличии стационарных систем измерения, срабатывающих автоматически.

Читайте также: Модуль зажигания дэу нексия 8 клапанов распиновка

Замеры арматуры переносными средствами проводятся, как правило, при приемке из ремонта и выводе изделий в ремонт. Данные, полученные в ходе измерений, анализируются по ограниченному ряду параметров путем выполнения процедур так называемого «экспресс-анализа».

Для выполнения процедуры из исходной кривой первоначально определяют значения параметров в характерных точках кривой (пусковой ток, мощность «подрыва», рабочий ток, мощность «затяжки», время хода и др.)

Значения параметров, полученные для определенного типа арматуры и привода, проходят сравнение с опорными значениями на предмет соответствия установленному диапазону. Данная процедура идентична для каждого рассматриваемого параметра и не зависит от режима обработки (ручного или автоматического).

По значениям параметров в точках определяют наличие диагностических признаков характерных дефектов, и контролируют изменение данных параметров со временем, прогнозируя развитие дефекта.

Видео:Как обслуживать регулирующий клапан с электроприводом?Скачать

4. Диагностическая модель

Для установления соответствия между неисправностью и ее проявлениями в диагностических характеристиках, необходимо формализовать процессы, происходящие в арматуре при ее срабатывании на «открытие» или «закрытие», или иначе — разработать диагностическую модель арматуры с электроприводом.

Работа арматуры с электроприводом происходит за счет подвода электрической энергии, преобразующихся при помощи электродвигателя в крутящий момент и работу по передвижению элементов арматуры. В результате ускорения шестеренок редуктора, подшипников, ходовой гайки, перемещения механических частей под воздействием сил трения, происходит преобразование в работу и диссипация энергии.

Для разработки системы уравнений рассмотрим обобщенную кинематическую схему арматуры (рис. 1).

На данной схеме приведены следующие элементы арматуры и привода: 1 – электродвигатель; 2 – подшипники электродвигателя; 3 – ротор электродвигателя; 4 – статор электродвигателя; 5 – зубчатые колеса редуктора; 6 – подшипники редуктора; 7 – червячный вал; 8 – ходовая гайка; 9 – ходовая резьба; 10 – пружины; 11 – шток; 12 – сальник; 13 – узел крепления запорного органа; 14 – запорный орган; 15 – седло посадки запорного органа; 16, 17 – моментные выключатели («открытия/закрытия»); 18, 19 – концевые выключатели («открытия/закрытия»).

Для приведения в движение арматуры, используется источник электроэнергии, электродвигатель преобразует ее в механическое вращательное движение, которое посредством редуктора передается на ходовую гайку (рис. 1). Ходовая гайка приводит в движение шток с запорным органом, перемещение которого контролируется при помощи концевых и моментных выключателей [4].

На основании алгоритма работы и взаимодействия частей арматуры между собой и внешней средой, возможно построение диагностической модели, основанной на силовом взаимодействии электропривода и запорного органа. При построении диагностической модели учитываются упругие связи и распределение моментов инерции между частями электродвигателя, привода и запорного органа. Для описания системы дифференциальных уравнений модель арматуры и электропривода можно свести к двухмассовой упругой системе (см. рис. 2).

Главные инерционные массы описывают поведение электропривода и запорного органа, а упругая связь учитывает деформации внутри механизмов и пружин (рис. 1).

Система дифференциальных уравнений для такой системы имеет вид:

где M дв – крутящий момент электродвигателя; M упр , F упр – крутящий момент и сила на упругой связи; M δ1 , F δ2 – тормозящие моменты силы трения, возникающие в приводе и запорном органе; J дв , ω дв – приведенные момент инерции и скорость вращения электродвигателя; m з.о. , V з.о. – приведенная масса и скорость перемещения запорного органа; C упр – коэффициент упругой связи; φ пр , φ з.о. – относительные перемещения привода и запорного органа.

Структурная схема для такой системы показана на рисунке 4.

На схеме главные инерционные массы представлены интегрирующими звеньями с постоянными времени T дв и T з.о. и разделены интегрирующим звеном с постоянной времени T упр . K 1 и K 1 – коэффициенты, описывающие связь скоростей и сил взаимодействия между частями системы.

Диагностическими признаками в этой модели являются отклонения величин dω дв / dt и dV з.о. / dt от «базовых» значений, соответствующих исправному электроприводу.

При нормальном срабатывании арматуры все элементы будут приводиться в движение линейно по отношению к крутящему моменту электродвигателя, за исключением случаев внезапно возникающих сил торможения или ускорения диагностируемых узлов.

Осуществить контроль параметров в размерностях сил и моментов на практике оказывается технически довольно сложно или затратно, поэтому наряду с данной диагностической моделью существует диагностическая модель, где в качестве основного диагностического параметра выступает активная мощность P акт .

Электроэнергия, потребляемая электродвигателем из сети за определенный промежуток времени равна интегралу ΔW = ∫ P акт (t) dt . Эта энергия расходуется на изменение кинетической энергии движущихся частей электропривода, на электродинамические потери в электродвигателе и на преодоление сил трения [5]. Выражение для преобразования энергии в электроприводе имеет вид:

Читайте также: Как притирать клапана ваз 2105

где ΔK i – изменение кинетической энергии каждого элемента электропривода; δA i – потери энергии в каждом элементе из-за сил трения; δW эл – электродинамические потери в электродвигателе.

В установившемся режиме электропривода ΔK i = 0 , δA i >> δW эл . Во время переходных процессов, например, при «подрыве» запорного органа или пуске двигателя, величины ΔK i и δW эл становятся сравнимы с величиной δA i . Для каждого характерного участка работы электропривода можно установить определенные отношения между величинами ΔK i , δA i и δW эл . При любом дефекте электропривода отношения между ними будут изменяться. Диагностические признаки в этой модели определяются отклонением отношений величин ΔK i , δA i и δW эл от значений, соответствующих исправному электроприводу. Особое значение для диагностики имеет величина δA i , так как ее изменение на различных этапах работы электропривода является диагностическим признаком дефектов, связанных с изменением сил трения. Например, контролируемая мощность рабочего хода может быть увеличена (что говорит об увеличении δA i ) за счет возникновения дополнительной силы трения, возникшей в силу изменения коэффициента трения, или силы прижима трущихся поверхностей.

Данный метод удобен тем, что величина энергии ΔW численно равна площади под кривой на графике активной мощности P акт .Поэтому, в качестве диагностических признаков выступают изменения отношений между величинами P акт , соответствующими различным участкам работы электропривода.

Для локализации дефектов, в модель (1) необходимо внести движущиеся элементы, совершающие поступательное или вращательное движение. Согласно кинематической схеме, таких элементов у нас будет i от 1 до 14 , в соответствии с количеством узлов, включаемых в систему уравнений для схемы, указанной на рис. 1.

При решении задачи автоматического определения dω i / dt и dV i / dt , на кривой в интервале t от 0 до T , где T – полное время хода, в специализированном программном обеспечении, мы сводим задачу обнаружения диагностических признаков к определению матрицы

где n – количество диагностических признаков.

Автоматическое определение матрицы (3), путем выделения коэффициентов из исходного сигнала активной мощности путем пересчета параметров кинематической модели и отбрасывания затрат на рассеивание энергии, является целью разработки специализированного программного обеспечения.

Полученные диагностические признаки связываются с дефектами при помощи матриц соответствия, которые определяются путем решения системы уравнений (1) для каждой особой точки, определяемой как неисправность, или статистическим методом при предварительном анализе данных.

Видео:Трехходовой клапан с электроприводомСкачать

5. Программное обеспечение

Контролируя тысячи единиц оборудования на объекте, первым делом возникает задача оптимизации затрат на обработку информации. Простой пример показывает, что сопоставление двух таблиц в отчете, выполненном в виде твердой копии и содержащем более 200 стр. данных, займет на практике не менее получаса, и если идет речь о постоянном контроле – необходима автоматизация рутинных процедур.

Первоначальные задачи записи и хранения информации можно решить при помощи автоматизированной базы данных, содержащей данные об объектах контроля, измерения, результаты анализа – автоматически связанных с технологической позицией.

Пример организации данных при помощи специализированного программного обеспечения диагностики арматуры (ПО) EVA v3.1 работающей в операционной среде Microsoft Window’s под управлением СУБД Microsoft SQL-Server 2005, показан на рисунке 4.

Данное ПО позволяет импортировать и сохранять данные со встраиваемых накопителей (типа «НЭП-256»), переносных сборщиков данных (типа «Крона-517») и стационарных систем диагностики, формирующих информационные файлы в формате «НЭП». Обрабатывать сигналы активной мощности в автоматизированном режиме на основании сформированного шаблона и сравнивать параметры с допустимыми значениями, а так же сохранять результаты в виде протокола со значениями параметров сигнала (рис. 5).

Видео:Как проверить работу вентиляционного клапанаСкачать

6. Диагностические параметры

Рассматривая переходные процессы активной мощности при срабатывании арматуры в размерности крутящего момента, мы обнаружим, что вид сигнатур активной мощности и крутящего момента совпадает. Это обусловлено линейной зависимостью между мощностью и крутящим моментом арматуры, закладываемой в программы расчета.

Согласно уравнения (2), все слагаемые могут рассматриваться как величины, отнесенные к нормирующим значениям, и при рассмотрении относительных диагностических параметров, таких как отношения:

• мощности «подрыва» рабочего органа к мощности рабочего хода ( P подр / P хода );
• работы «до подрыва» к общей работе совершаемой за цикл ( A подр / A общ );
• мощности «затяжки» к мощности рабочего хода ( P затяг / P хода );
• пускового тока электродвигателя к току на рабочем ходе ( I пуск / I хода );
• пускового тока электродвигателя к номинальному току ( I подр / I ном );
• отношения времени рабочего хода к полному времени срабатывания ( T хода / T сраб );
• отношения времени «подрыва» к времени рабочего хода ( T подр / T хода ).

Читайте также: Как проверить клапан давления топлива ваз 2115

Мы исключаем из рассмотрения размерность величин, что позволяет отказаться от пересчета активной мощности в крутящий момент, и не проводить дорогостоящую процедуру определения переходных коэффициентов мощности и момента.

Зачастую мощность рабочего хода связана с изменением силы трения, возникшей в силу изменения коэффициента трения, или силы прижима трущихся поверхностей, что можно отметить на соответствующем участке циклограммы и выразить в относительных единицах.

Видео:Клапан регулирующий с электроприводом КР 1. Краткий обзор. Подключение.Скачать

7. Диаграмма работы концевых выключателей

Для обнаружения дефектов, связанных с повреждением или износом концевых выключателей и выявления дефектов в схемах управления, совместно с диаграммой потребления мощности анализируются сигналы работы концевых выключателей.

Сигналы концевых выключателей могут регистрироваться в аналоговом и цифровом виде, что позволяет контролировать следующие параметры концевых выключателей:

• наличие срабатывания;
• соответствие диаграммы работы, установленной ТУ;
• механический «дребезг» концевых выключателей;
• состояние контактных пар.

Поскольку сигналы от концевых выключателей используются для управления арматурой, и непосредственно связан с выполнением функции «открытия/закрытия», контроль состояния концевых выключателей очень важен для обеспечения безотказной работы.

Видео:Пружинные предохранительные клапаныСкачать

8. Определение дефектов

В результате обобщения неисправностей арматуры, проведенного комиссией по ядерной безопасности и регулированию США (U.S. Nuclear Regulatory Commission – NRC) определен минимальный перечень характерных дефектов, описанных в письме № 89/10 от 29 июня 1989г. Данный документ содержит типовые неисправности арматуры с электроприводом, перевод данного письма представлен в таблице 1.

Таблица 1. Список неисправностей арматуры с электроприводом

Путем анализа сигналов активной мощности и концевых выключателей, возможно контролировать около 80 % дефектов по Таблице 1, исключая дефекты, не связанные с техническим состоянием оборудования.

Существует так же ряд неисправностей, связанных с конкретными конструктивными особенностями арматуры и привода. Например, на рисунке 7 показан участок графика активной мощности соответствующий процессу «подрыва» двухдискового запорного органа задвижки Dy200. На графике видны процессы пуска двигателя и нагружения штока арматуры при «страгивании» сначала одного, потом другого диска. Процесс обусловлен небольшим люфтом в узле крепления запорного органа. Контролируя развитие люфта во времени, можно определить момент перехода арматуры в неисправное состояние, отметив его, как нелинейный рост принятого диагностического параметра, например — разница во времени «страгивания» дисков.

Для такой арматуры в ПО вводятся не типовые, а так называемые «пользовательские» точки контроля.

Видео:Трехходовой клапан. Ошибки монтажаСкачать

9. Роль относительных параметров

Для достоверной оценки технического состояния внутрикорпусных устройств арматуры, наиболее целесообразно применение метода контроля активной мощности, с использованием относительных параметров.

В настоящий момент для решения задач раннего обнаружения неисправностей путем определения абсолютных значений диагностических параметров, необходимо наличие базы данных нормативных значений, создание которой требует значительных затрат времени и ресурсов.

При использовании относительных величин нет необходимости расчета и измерения сил и моментов в размерном виде, а процессы их расчета позволяют автоматизировать процесс обработки диагностической информации и применять автоматизированное программное обеспечение для диагностирования электроприводной арматуры различных типов.

📹 Видео

Соленоидный клапан или с электроприводом, какой выбрать и по каким критериям?Скачать

🔥 Отсечной и регулирующий клапаны. Часть 2. Для чего нужны и как работают.Скачать

Подключение клапана с возвратной пружиной ОЗК или дымоудаления к модулю управления МДУ-1-R3Скачать

Принцип работы электромагнитного нормально открытого клапанаСкачать

Узел управления дренчерный с электроприводом (выпуск до 20.09.2019 г.)Скачать

ЭЛЕКТРОКРАН.ШАРОВОЙ КРАН С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ!!!Скачать

ИТП. Клапан с электроприводом Danfoss. Принцип работы.Скачать

Электропривод ENSO с возвратной пружиной LAB R-LF-230-S2Скачать

Клапан электромагнитный прямого действия нормально закрытый и нормально открытыйСкачать