Около 15 лет назад произошло примечательное событие в мире техники. Оно не вызвало резонанс сразу. Это произошло чуть позже. В серийное производство поступил универсальный электропривод для регулирующих клапанов.
Казалось бы, ничего особенного. И действительно, к началу XXI века рынок был насыщен предложениями удобных, эффективных и экономичных электроприводов для трубопроводной арматуры. Однако у большинства приводов европейских и российских производителей есть одна общая особенность. Заключается она в следующем. Линейка приводов в рамках одной модели, определяемой усилием, развиваемым приводом, у большинства производителей состоит из большого множества модификаций (таблица 1).
Эти модификации также можно называть моделями, но сути это не меняет. В любом случае как их ни называть, для заказа требуемой конфигурации привода необходимо эту конфигурацию сперва определить и сформулировать. Можно, конечно, сказать, что это в общем рутинная работа и ничего сложного в ней нет. Например, чтобы подобрать насос, аналогичным образом необходимо задать исходные данные, и в результате подбора получится аппарат с определенным двигателем, диаметром рабочего колеса, диаметром присоединения и пр.
Разумеется, сочетаний двигателей, колес, присоединений тоже получится довольно много. Но вернемся к приводам. Приведенная таблица показывает многообразие комбинаций технических условий. Сочетание условий дает нужную модель привода. И этих моделей получается довольно много. Таблица еще не учитывает многообразие вариантов дистанции полного рабочего хода. Если дифференцировать приводы по дистанции хода, то таблица с количеством моделей не поместится на одну страницу. Вряд ли кто откажется иметь универсальный привод, который бы подходил для работы с таким же большим количеством клапанов. Задача разработчика при этом сохраняется. Она состоит в том, чтобы привод сохранил разумные размеры и не был дорог в производстве. То есть чтобы покупатели его попросту покупали.
И эта задача была выполнена. Для регулирующих клапанов DN15-150 было выпущено три модели привода вместо условно 36 моделей, которые были ранее. Швейцарская компания Fr. Sauter AG вышла на рынок с действительно революционной техникой. Общие характеристики разработанных приводов указаны в таблице 2.
Разработчикам удалось решить основную задачу в рамках сокращения модельного ряда – сделать привод (рис. 1), который может работать с любым из трех видов напряжения питания и одновременно иметь любые три вида управляющего сигнала. Таким образом, пользователь избавляется от необходимости выбирать привод по множеству параметров, в которых нетрудно запутаться и ошибиться в выборе. Кроме того, сокращение модельного ряда дает возможность пользователю унифицировать парк приводов. Это насущная задача для любого предприятия.
Однако это не все преимущества новых приводов. Как известно, характеристика регулирующего клапана может быть линейной или равнопроцентной. При заказе клапана всегда необходимо указывать тип характеристики. Обычно физически это реализуется геометрией затвора клапана (рис. 2). Если первоначальный выбор характеристики при заказе клапана ошибочен, то ранее это решалось заменой клапана. Сейчас это не так. В новых приводах, о которых идет речь, реализована функция выбора характеристики клапана. Выполняется это при помощи переключателей в самом приводе (рис. 3).
Технически это реализовано при помощи системы управления импульсами. Привод имеет шаговый двигатель. Если клапан обеспечивает линейную характеристику, а требуется равнопроцентная, то выбрав требуемую настройку привода, можно сделать так, чтобы клапан работал как равнопроцентный. Электроника привода обеспечивает управление импульсами таким образом, чтобы в начале диапазона были короткие импульсы, увеличиваясь к концу диапазона. Таким образом, программным путем, только при помощи электроники, решена задача выбора характеристики клапана. Это в свою очередь уменьшило трудоемкость выбора клапана и способствовало унификации парка уже не только приводов, но и клапанов в том числе.
Важной характеристикой привода является скорость перемещения штока. Если ранее скорость была фиксированная для каждой модели привода, то приводы AVM234/AVF234 имеют три режима. Пользователю остается лишь выбрать наиболее подходящий при помощи переключателей.
Все три привода могут работать с клапанами, имеющими ход штока до 40 мм. При этом привод сам адаптируется под фактический ход штока клапана. При первоначальном пуске привод производит самоинициализацию. Она заключается в том, что привод проходит весь путь от открытия до закрытия и обратно, запоминая конечные положения и адаптируя встроенные конечные выключатели под новый ход штока. Самостоятельно вручную настраивать привод под клапан не требуется. Все делает электроника.
Что касается крепления штока привода со штоком клапана, также не обошлось без инновационных идей. Ранее штоки приходилось стыковать при помощи хотутов, которые крепились к штокам при помощи болтов, гаек и гаечных ключей.
Разработчик нового привода принципиально изменил подход к механике стыковки штоков. Новая технология представляет собой механизм, при помощи которого шток привода и шток клапана можно соединить и рассоединить руками, вовсе без помощи инструментов (рис. 4). Головка на приводе самостоятельно осуществляет самозахват и надежное удержание штока клапана.
Прошли годы, прежде чем привод стал по-настоящему популярен. В настоящее время приводы Sauter применятся большим количеством компаний, производящих регулирующие клапаны для систем отопления, вентиляции и кондиционирования, пароконденсатных систем промышленных производств. Приводы производятся компанией Sauter как под собственным оригинальным названием, так и под именем других известных производителей в рамках программы OEM (рис. 5). Инновации не обошли вниманием и отечественные производители регулирующих клапанов.
Российские и белорусские арматуростроители успешно комплектуют свои клапаны швейцарскими приводами, лишний раз подтверждая, что инженерный мир не имеет национальностей. Инженеры разных стран всегда могут договориться друг с другом, если имеют общую цель – повышать производительность и снижать издержки.
