Плешков А.С. Предотвращение нештатной работы ТПА с пневмоприводом

В классическом случае конструкция пневмопривода представляет собой два взаимно герметичных цилиндра, поршни которых соединены единым валом. При поступлении сжатого воздуха в условно первый цилиндр поршень совершает прямое движение, а сжатый воздух из второго цилиндра сбрасывается в атмосферу.

Реверс осуществляется с обратной логикой. Выходной вал пневмопривода соединен с валом запорного органа четвертьоборотной арматуры, и момент от пневмопривода передается на запорный орган арматуры, приводя его во вращательное движение вокруг оси.

Исходя из алгоритма работы пневмопривода можно сделать вывод о том, что в любой момент времени один из цилиндров пневматического привода находится под давлением сжатого воздуха и тем самым создает момент на валу четвертьоборотной арматуры. Именно наличие сжатого воздуха в одном из цилиндров предотвращает самопроизвольный поворот запорного или регулирующего элемента арматуры под действием рабочей среды.

Четвертьоборотная арматура, а в частности затвор поворотный дисковый, имеет эксплуатационную особенность – из открытого или промежуточного положения запорный элемент может осуществить самопроизвольное перемещение под действием давления рабочей среды, находящейся в трубопроводе.

Для приводов с механическим редуктором (ручным или в составе электропривода) данное негативное эксплуатационное явление предотвращается за счет самой конструкции редуктора, т. к. за счет кинематической схемы момент, приложенный на выходной вал, не может привести к повороту передачи редуктора.

В пневматическим приводе в силу конструкции такая особенность отсутствует. Для пневматического привода одностороннего действия данная техническая проблема не актуальна, т. к. противодействие будет осуществляться за счет сопротивления пружин сжатию в одной из полостей.

Но для пневмопривода двухстороннего действия, в конструкции которого отсутствуют возвратные пружины и элементы механической передачи, способные предотвратить самопроизвольное вращение диска, существует единственный технический способ избежать данного явления.

Предотвращение поворота пневмопривода под действием давления рабочей среды, воздействующей на запорный или регулирующий элемент ТПА, осуществляется за счет наличия сжатого воздуха хотя бы в одном из цилиндров.

В соответствии с вышеизложенным необходимо обратить внимание на то, что при проектировании пневматической системы управления пневматическим приводом в систему должен быть заложен пневматический элемент, блокирующий воздух в одном (или в обоих) цилиндрах при пропаже давления сжатого воздуха.

Наиболее распространенным пневматическим элементом с данной функцией является клапан блокировки. Данный клапан воспринимает наличие давления воздуха как управляющий сигнал и соединяет входные и выходные порты, отсутствие давления воспринимается как команда к разрыву пневматической линии.

При разрыве пневматической линии в корпусе клапана сжатый воздух, находящийся в полостях привода, остается заблокированным в данном объеме (рис. 1).

В случае применения пневматического актуатора в качестве исполнительного механизма на регулирующей арматуре возможно использовать позиционер с функцией FAIL FREZZE. Наличие данной функции подразумевает, что при пропаже управляющего сигнала или давления сжатого воздуха позиционер автоматически заблокирует свои пневматические выходы и тем самым отсечет пневматические линии пневматического исполнительного механизма, заблокировав давление сжатого воздуха в его воздушных полостях (рис. 2, 3).

Необходимо понимать, что в силу естественных утечек в пневмосистемах управления – пневматических элементах, соединительных фитингах – блокировка воздуха в полостях пневмопривода или пневматического исполнительного механизма является временным явлением.

В течение нескольких часов давление воздуха пропадет за счет утечек в пневматической схеме, и запорный или регулирующий элемент арматуры сможет прийти в движение за счет давления рабочей среды трубопровода.

Соответственно, за данный временной промежуток персонал, осуществляющий обслуживание данной установки, должен принять меры либо к восстановлению давления штатного воздуха КИП или к механической блокировке самопроизвольного вращения запорного элемента.

Наличие в конструкции арматурной сборки ручного дублера позволит механически заблокировать вращение ЗЭл-введением в зацепление червяка с червячным колесом.

Из вышесказанного можно сформулировать конкретные технические тезисы:

• Затвор поворотный дисковый с пневмоприводом двойного действия подвержен самопроизвольному вращению при отсутствии давления воздуха в цилиндрах пневмопривода.
• В арматурных узлах с пневматическим приводом одностороннего действия самопроизвольное вращение диска невозможно.
• Данного явления можно избежать, заблокировав воздух в цилиндрах пневмопривода.
• Блокировка воздуха в цилиндрах пневмопривода является временной мерой.
• Наличие ручного дублера позволит механически заблокировать ЗЭл при отсутствии давления воздуха в цилиндрах пневмопривода.

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 3 (59) 2020