bbk 000000

УДК 62-83:628.156

Хохряков Б. Г.

Электроприводы для трубопроводной арматуры с защитой от затопления

Аннотация

Предлагается принципиально новый способ защиты электроприводов для трубопроводной арматуры от затопления, разработанный ООО НПО «Сибирский машиностроитель». Электропривод помещается в герметичный кессон, высота которого исключает соприкосновение воды с электроприводом. При необходимости настройки или наладки электропривода кессон быстро демонтируется, а после завершения работ устанавливается обратно. Для обеспечения многолетнего срока службы кессон изготавливается из коррозионно-стойкой стали. Применение такого решения в канализационных шахтах многократно повысило надежность механизма подъема-опускания щитового затвора и более чем вдвое сократило эксплуатационные затраты.

Ключевые слова

канализационная насосная станция , трубопроводная арматура , электропривод , затопление трубопровода , кессон

Скачать статью в журнальной верстке PDF

ООО НПО «Сибирский машиностроитель» специализируется на разработке и серийном выпуске электроприводов (в том числе многооборотных, неполноповоротных и прямоходных) всех типоразмеров для любой трубопроводной арматуры.

С недавних пор наши потребители – предприятия энергетики и ЖКХ – поставили перед нами задачу обеспечения надежной работы электроприводов в условиях затопления.

Канализационные насосные станции, гидроэлектростанции, канализационные коллекторы и колодцы, подземные камеры трубопроводов и другие сооружения могут подвергаться затоплению. Особенно это характерно для объектов, расположенных в непосредственной близости от морей, озер, водохранилищ и т. д. Трубопроводная арматура вместе с электроприводами зачастую оказывается под водой на глубине более 15 м. В этих условиях необходимо обеспечить гарантированную работу электроприводов сооружений, находящихся под водой в течение длительного времени, во избежание аварийных ситуаций.

Известные стандарты – ГОСТ 14254-96 «Степень защиты оборудования», EN 60 529/1/EC 50 102 – устанавливают максимальную степень защиты IP 68 с учетом того, что «изделие способно оставаться постоянно погруженным в воду при условиях, установленных изготовителем». Одно из наиболее жестких требований по этому параметру установила для своих электроприводов фирма AUMA Riester GmbH: защита от затопления на глубину не более 6 м, максимально на 72 часа и не более 10 срабатываний.

Такая защита представляет собой максимальное уплотнение всех стыков узлов (соединения корпусов, крышки панели), всех валов (ручной дублер, выходной вал, рукоятки управления, кнопки), кабельных вводов и др. Однако для этого требуется точное изготовление всех деталей, высокое качество поверхностей, тщательная сборка и подгонка, специальные уплотнительные устройства (что особенно важно для вращающихся выходных звеньев сложной формы). Однако полностью исключить проникновение воды внутрь корпусов не удается, обеспечивается лишь максимальное замедление попадания воды внутрь корпуса электропривода. При этом стоимость электроприводов значительно возрастает.

Такая степень защиты для вышеназванных объектов недостаточна, так как на практике глубина и время затопления значительно больше, а вместо воды могут присутствовать более агрессивные хозяйственно-бытовые воды с абразивными включениями.

В настоящее время для предотвращения отказов работы электроприводов в основном их просто выносят из зоны затопления. Это требует удлинения выходного звена электропривода и его соединения с трубопроводной арматурой. Как правило, удлинители значительно усложняют конструкцию объектов, удорожают их и многократно снижают надежность.

Например, глубина шахты канализационного коллектора может достигать 25 м. На этой глубине устанавливается щитовой затвор размером 2Ч3 м, который поднимается и опускается с помощью электропривода (рис. 1). Тяговое усилие, которое должен создавать электропривод, может достигать 80 т, поэтому, как правило, электропривод с большим крутящим моментом имеет дополнительный понижающий редуктор. Для исключения затопления и обеспечения надежной работы электропривод вместе с дополнительным редуктором выносится на верх шахты. Длина соединительной штанги с парой винт–гайка может достигать 22 м. Очевидно, что такая конструкция дорога, громоздка и ненадежна, и ее отказ грозит общеизвестными и часто возникающими чрезвычайными ситуациями. В большинстве случаев из объекта откачивается вода, после чего на трубопроводную арматуру устанавливается новый электропривод.

Предложенный ООО НПО «Сибирский машиностроитель» принципиально новый способ защиты электроприводов от затопления в настоящее время получает все более широкое применение. Этот способ обсуждался на техническом совете МГУП «Мосводоканал», где было принято решение о его внедрении на объектах предприятия.

Электропривод помещается в кессон – открытый снизу колпак с герметичными стенками. Кессон крепится на электроприводе с помощью быстросъемных захватов. Специально рассчитанная высота кессона исключает соприкосновение воды с электроприводом (рис. 2). Электропривод, находящийся в кессоне, рассчитан так, что его никогда не коснется вода, поэтому гарантированно будет обеспечено его работоспособное состояние, причем на неограниченный срок. Конденсат внутри кессона практически не образуется, так как нет переходов через точку росы, а испарения отсутствуют из-за высокого давления воздуха внутри кессона. Это подтвердили проведенные испытания. Такая защита успешно работает даже на электроприводах, оснащенных интеллектуальной электронной системой управления, наиболее чувствительной к воде и влажной среде. Для обеспечения герметичности кессона потребовалось проектирование и изготовление специальных кабелей, которые не пропускают воздух.

Техническое решение защищено патентом РФ № 86694 «Привод с защитой от затопления». При необходимости настройки или наладки электропривода кессон снимается за счет быстросъемных захватов, а после завершения работ устанавливается обратно. Для обеспечения многолетнего срока службы кессон изготавливается из коррозионно-стойкой стали.

Применение такого решения в канализационных шахтах (рис. 3) многократно повысило надежность механизма подъема-опускания щитового затвора и более чем вдвое уменьшило затраты, так как электропривод с кессоном устанавливается непосредственно на несущую раму щитового затвора или бетонные выступы шахты. При этом исключаются: дополнительный редуктор, удлинительная штанга, длинный ходовой винт (3,8 м) с гайкой, механизмы поддержки удлинительной штанги, подшипниковый узел ходового винта, специальная площадка с закладными балками на верху шахты для монтажа электропривода и т. п. Освободилась большая площадь внутри шахты для обслуживания и ремонта щитового затвора.

Другой сложной задачей было обеспечение надежного открывания-закрывания трубопроводной арматуры в различных колодцах, подземных камерах и других сооружениях, где проходят водоводы, канализационные трубы и теплотрассы, часто затапливаемые водой. Эти сооружения находятся, как правило, в городской черте, где присутствует много людей. Поэтому одним из условий является отсутствие электроэнергии, так как при затоплении возникает опасность поражения электрическим током людей, находящихся вблизи объекта.

Такое техническое решение было разработано и воплощено в подземной камере (рис. 4) на водоводе, проходящем под дорожной развязкой около канализационной насосной станции «Внуково» (Москва).

На пяти крупных задвижках (D_у 800 мм) установлены электроприводы модели «Томприн» с кессонами. Кабель электропривода выведен из-под кессона и оканчивается влагонепроницаемым разъемом с герметичной крышкой, который закреплен на специальном крючке около дорожного люка. Электроэнергия к электроприводам не подведена, за счет чего обеспечена безопасность находящихся вблизи людей.

После затопления подземной камеры кессоны защищают электроприводы в течение продолжительного времени, обеспечивая их гарантированную работоспособность. При необходимости открытия или закрытия одной или нескольких задвижек, находящихся в подземной затопленной камере, диспетчер отдает соответствующую команду. К затопленной камере подъезжает автомобиль, оборудованный бензоэлектрогенератором, соединенным с блоком управления электроприводом и бухтой кабелей, оканчивающихся специальным разъемом (рис. 5).

По имеющейся схеме подземной камеры выбирается необходимая задвижка, открывается соответствующий люк, из камеры вынимается участок кабеля с разъемом, с которого снимается герметичная крышка. Этот разъем соединяется с разъемом блока управления. Включается бензоэлектрогенератор, и на электропривод подается напряжение. Через блок управления осуществляется открытие или закрытие необходимой задвижки. После завершения необходимых действий разъемы разъединяются, закрываются герметичными крышками и закрепляются на первоначальных местах. Автомобиль уезжает, а обесточенные, безопасные и гарантированно работоспособные электроприводы снова находятся в режиме ожидания.

ООО НПО «Сибирский машиностроитель» выпускает электроприводы всех типоразмеров и любого назначения, которые за многолетнюю эксплуатацию подтвердили свою высокую надежность на объектах ЖКХ, предприятиях нефтехимии, в энергетике и других отраслях. Любой из выпускаемых электроприводов может быть оснащен упомянутой защитой от затопления, при этом его цена возрастет незначительно по сравнению с обычным исполнением.