Еще раз о проблеме выбора приводов

В. Сироткин, управляющий ООО «СПД «БИРС»

От главного редактора.

С Вадимом Сироткиным мы хорошо знакомы с тех еще пор, когда он работал на ОАО «ЗЭиМ», возглавляя продуктовое направление «Приводы и Арматура». Я лично считаю Вадима одним из лучших молодых российских специалистов в области приводной техники, глубоко сведущим как в рынке приводов для арматуры, так и в разнообразии их конструкций. Причем вот именно такая «двумерная компетенция» и позволяет получить системный, комплексный взгляд не только на проблему выбора приводов, но и на тенденции развития их рынка.

У данной статьи есть своя маленькая история. Когда Вадим ушел с «ЗЭиМ» вслед за СИ. Ляпуновым и создал компанию «БИРС», я принялся «мучить» его просьбами поделиться своим видением нынешнего состояния российского рынка неполноповоротных приводов. «Ты ведь, начиная новое дело, наверняка копнул в этом направлении, не такли?Ну так расскажи народу, что «нарыл»!» Вадим вежливо соглашался, но, как говорится, «тянул кота за хвост». Оно и понятно: кому ж хочется «за просто так» делиться с конкурентами своими сермяжными выводами? Пришлось слегка подкорректировать постановку вопроса: «Хорошо, расскажи, допустим, почему ты взялся именно за приводы компании EMICO, чем они тебя привлекли?» И тогда, наконец, появилась эта статья.

Статья вышла неожиданной: скорее художественной, чем научной, и потому грешащей неточностями. Статья получилась несколько одиозной в пользу определенного продукта (чего, впрочем, в данном случае следовало ожидать). С целью компенсации оных недочетов редакция попросила ряд известных в отрасли специалистов прокомментировать статью — их мнения приводятся ниже.

Но вопреки вполне уместному недовольству и даже возмущению многих читателей статья опубликована — вот она, перед вами. Ибо я почему-то уверен, что и не во всем обоснованный «наезд» порой может пойти на пользу, если все-таки заставит не только возмутиться, но и задуматься. В то время как елейная пустословная похвальба бесполезна всегда.

Пролог. Некоторые аспекты теории маркетинга и производства

В данной статье изложен личный взгляд автора на проблему выбора 1/4-оборотных приводов для трубопроводной арматуры. Автор на протяжении 12 лет работал на этом рынке, занимался маркетинговыми исследованиями, продажами и конструированием электрических приводов. За это время сложился определенный взгляд на то, каким должен быть привод для массового сегмента рынка, какими достоинствами и потребительскими свойствами он должен обладать и чем должен отличаться от нишевых предложений.

Если двинуться «от печки» (не имея в виду одноименную компанию), то мы увидим, что при проектировании новых приводов каждый производитель одновременно ориентируется на несколько параметров:

  • целевые потребители/сегменты рынка, которые определяют потенциальный объем рынка и то, в каком ценовом диапазоне должен находиться вновь спроектированный продукт;
  • действующее оборудование, на котором будут производиться приводы — определяет технологические возможности предприятия и способность производить тот или иной технический уровень изделий;
  • действующие технологии проектирования и расчета силовых передач — определяют возможность конструкторов спроектировать и рассчитать перспективные силовые передачи.

Таким образом, любой новый продукт — это всегда баланс желаний маркетологов и продавцов, с одной стороны, технологических возможностей предприятия — с другой, и конструкторско-технологического потенциала предприятия — с третьей.

 

Характеристики электропривода SA005 от корейской компании Emico

 

SA005

Напряжение, Вольт

24/220

Время хода на 90 г., сек

10; 17; 63

Макс.усилие при запорном режиме, Нм

50

ПВ, %

35

Защита от внешних воздействий (IP) стандарт

IP68

Рабочий ход, град.

90-180-270-360

Рабочая температура, С, стандарт

-20… +70

Рабочая температура, С опция

-40… +70

Ограничитель момента

нет

Ограничители положения

механический

Дополнительные путевые выключатели (опция)

2 шт.

Нагр. элемент, Вт

2

Ток двигателя при макс, усилии (220 В), мА

230

Термическая защита двигателя

да

Наличие резистивного датчика

опция

Наличие токового датчика

опция

Позиционер

опция

Пульт местного управления

опция

Батарейный блок питания

опция

Взрывозащищенное исполнение

нет

Работа на открытом воздухе

Без навеса

Посадочные размеры

ISO5211 (F03, F05, F07)

Вес, кг

2,8-3,2

Обзор электроприводов Emico

Электроприводы SA. Общепромышленное исполнение

Электроприводы SA являются сверхкомпактными электроприводами неполноповоротного типа для дисковых затворов, шаровых кранов и поворотных клапанов. Диапазон крутящих моментов приводов серии SA от 50 до 150 Н∙м. Особенностями привода являются уникально малая масса (от 2,7 кг), максимально высокая степень защиты IP 68 и полный спектр опций современного привода. Имеется возможность комплектовать электроприводы двигателями переменного тока 220 VAC или постоянного тока на 24 VDC со встроенной защитой от перегрева. Электрический режим работы двигателя S2 с ПВ 75 %. Базовое исполнение привода включает в себя 2 концевых и 2 путевых выключателя, антиконденсатный резистор, двигатели со встроенной термозащитой, светодиодный визуальный индикатор положения, молибденосодержащую смазку на весь срок службы электропривода. В качестве опций используются реостатный датчик положения; токовый датчик положения; позиционер, пульт местного управления, регулятор скорости привода, батарейный блок RBP. Температурный режим работы привода от –20 до +70 Опционально нижний предел температур до 60 °С.

Электроприводы SA. Взрывозащищенное исполнение

Взрывозащищенные исполнения электропривода SA имеют тип взрывозащиты Exd IIB T4 (IP68). Уникальная конструкция корпуса позволяет добавлять опции в привод без замены самого корпуса. Самотормозящий червячный редуктор предотвращает самопроизвольное вращение выходного вала привода и арматуры. Может устанавливаться в любом пространственном положении. Имеет стандартную защиту корпуса привода от промышленной окружающей среды. В качестве опции имеется возможность применения усиленной антикоррозионной защиты корпуса. На случай отключения питания имеется съемный ручной дублер. Посадочные размеры привода сделаны под 3 размера ISO.

Регулятор скорости привода SA.

Для возможности увеличения времени рабочего хода электропривода применяется встраиваемый в привод регулятор скоро сти. Он позволяет варьировать время работы электропривода в диапазоне от 17 до 177 с исполнения SA005 без изменения силовой части привода. Для исполнения SA009 время работы рабочего органа будет от до 452 с. Имеется возможность оперативного ручного настраивания времени работы привода. Встроенный батарейный блок питания RBP Для автоматического завершения работы (аварийного завершения техпроцесса) в случае пропадания питания, в привод можно встроить батарейный блок RBP. Он позволяет электроприводу SA 005 работать на резервном питании на протяжении 15 мин, что достаточно для аварийного завершения практически любого технологического процесса. Батарейный блок состоит из Ni– Mn батарей, системы АВР и ламп– индикаторов положения привода и зарядки батарей.


Электроприводной технологический комплекс ЭПТК 50 Для потребителей, которые сталкиваются с проблемами низкого качества питающей сети, пропаданием питающего напряжения и резкими отрицательными температурными нагрузками при эксплуатации трубопроводной арматуры применяется разработка ЭПТК–50, которая включает в себя электронный блок

ЭПТК и электропривод SA005.

Электронный блок ЭПТК имеет для шкафное исполнение и может работать на значительном удалении от электропривода. ЭПТК позволяет стабилизировать вы42 ходное напряжение питающей сети при колебаниях входной сети от 180 до 266 VAC. работы электропривода SA005 при автономном питании составляет не менее 30 мин. Данный комплект прошел эксплуатационные испытания и вошел в программу «АЭС 2006».

Рычажное исполнение электропривода SA005

Для потребителей у которых есть процессы с высокой вибрацией и температурой применяют электроприводы рычажного исполнения с вынесенным за пределы кстановки арматуры приводом. Арматура в таком варианте соединена с выходным валом привода через рычаг и тягу. Все преимущества и опции привода SA, включая взрывозащищенное исполнение и батарейные блоки, сохраняются.

Интеллектуальные приводы как эволюционное развитие мотор-редуктора.

Сироткин В.Л., техничексий директор Студии промышленного дизайна «БИРС», г. Чебоксары

Предисловие. Статья отражает исключительно мнение автора на рынок электроприводов и исполнительных механизмов. Автор соглашается с существованием других мнений на эту тему, а также допускает некоторое упрощение проблем  представленных в нижеприведенном материале.

Прочел статью «Хочу позвонить задвижке» в 5 номере журнала за 2009 год и задумался. Очевидно, что выводы автора  провокационны и опираются большей частью на собственные мысли инженера (анахронизм 1, 2, 4, 5). Однако, некоторые аспекты статьи показались интересными с точки зрения сравнений, аналогий и трендов в части электроприводной и электроисполнительной техники, присутствующей в России.       

Попробую пояснить свою мысль.

1. Приводы как эволюция мотор-редукторов.

Если отойти от  привычных стереотипов (когда мы говорим электропривод или исполнительный механизм, мы подразумеваем для себя некое устройство, выпускаемое тем или иным производителем – собственно так устроен наш мозг – мыслить стандартными категориями), то обнаружится, что устройства которые управляют арматурой, являются комбинацией электродвигателя того или иного типа и редуктора той или иной конструкции. По сути, это мотор-редуктор с измененной посадочной частью и некоторыми блокировками. Если прочесть ГОСТы на мотор-редукторы (ГОСТ Р 50968-96 Общие технические условия), то в этой мысли утверждаешься еще больше. А если взглянуть на конструкции наших старых электроприводов, выпускавшихся и выпускаемых до сих пор заводами Тулаэлектропривод и Ракитянским заводом, то последние сомнения отпадут – перед нами типичный мотор-редуктор. К нему добавили аксессуары (конечные выключатели, моментные выключатели, ручной дублер, указатель выходного вала), изменили выходной вал под шток арматуры и назвали электроприводом. Каких то принципиальных изменений нет.

Доводы в пользу этого:

  • мотор-редуктор является комбинацией асинхронного двигателя и зубчатого редуктора с постоянным передаточным числом (то же относится и к электроприводу);
  • мотор-редуктор может крепиться фланцем со стороны выходного вала (ГОСТ 29067-91), так же как и электропривод;
  • зубчатые передачи, на которых конструируются электроприводы, совпадают с передачами, на которых конструируются и по которым классифицируются мотор-редукторы (ГОСТ 29067-91).
  • электрические режимы работы электроприводов (S2) попадают в диапазон работы мотор-редукторов; продолжительность включения ПВ25% также попадает в диапазон работы мотор-редукторов.
  • максимальные пусковые моменты по сравнению с номинальными не определены ни для мотор-редукторов, ни для электроприводов (для электроприводов ¼ оборотных даже нет собственного ГОСТа) – все отдается на откуп производителям.
  • выбеги выходного вала после отключения питания двигателя не регламентируются.

Какие типы электроприводов очень похожи на слегка модернизированные варианты мотор-редукторов?

Из ¼ оборотных:

  • приводы Belimo и прочие пластиковые приводы из систем вентиляции;
  • приводы ПК;

Из многооборотных:

  • электроприводы РП Ракитянского завода;
  • электроприводы многооборотные типов НМ-НД Тулаэлктропривода.
  • электроприводы ПЭМы от ЗЭиМ

2. Электропривод как таковой.

Чем же отличается привод от модернизированного мотор-редуктора?

Есть несколько коренных отличий, на мой взгляд, принципиально меняющих картину:

  • появляется специализированный электродвигатель с повышенными характеристиками пускового момента и уменьшенной инерцией (в мотор-редукторах в большей части применяются двигатели с «вентиляторной» характеристикой, которая не позволяет выдавать больший по сравнению с рабочим пусковой момент, и большой инерцией);
  • появляется высокая степень защиты внутренних частей привода от воздействий окружающей среды;
  • появляется термическая защита электродвигателей от перегрева;
  • появляется развитая система настроек приводов;
  • появляется большое количество опций по вариантам корпусов; диапазонам температур; электрических схем подключений; применяемых типов микровыключателей;

Кто из производителей попадает в этот ряд?

Из ¼ оборотных:

  • приводы SG от Auma;
  • приводы MOKED от ZPA Pecky;
  • приводы NA от Бирс;

Из многооборотных:

  • приводы SA Auma;
  • приводы MON от ZPA Pecky;
  • приводы Бетро;.

По всем параметрам видно, что эти продукты представляют следующий, более высокий уровень предоставления основной функции – передачи крутящего момента на шток арматуры.

3. Эволюция приводов.

Эволюция приводов, как и любой другой техники, неумолима. Появилось новое поколение интеллектуальных приводов. Привод стал насыщаться средствами диагностики параметров, средствами архивирования. Им стало проще управлять и проще обслуживать. Основные дополнительные возможности, которые при этом появились:

  • автоматическая коррекция фаз;
  • цифровые протоколы передачи данных;
  • архивирование наиболее важных параметров работы;
  • диагностика параметров работы привода;
  • изменяемая скорость приводов – не всегда (стандартные приводы и мотор-редукторы это устройства постоянной скорости);
  • программируемое поведение в аварийных ситуациях – не всегда.

Кто из производителей попадает в этот ряд?

Из ¼ оборотных:

  • приводы SG c Aumatic от Auma;
  • приводы ZPA Pecky с интеллектуальным блоком;
  • приводы NA с E-matic от Бирс;

Из многооборотных:

  • приводы IQ от Rotork
  • приводы SA c Aumatic от Auma
  • приводы  от ZPA Pecky с интеллектуальным блоком;
  • приводы ЭП Тулаэлектропривод;
  • приводы Сибмаша, ТомЗЭЛа, ТЭК;
  • приводы Уфимского завода с интеллектуальным блоком ТомЗЭл;

4. Каким будет следующее поколение приводов?

Электропривод, несомненно, станет еще более интеллектуальным. Есть такая закономерность в системах управления – чем раньше будет отработан обратный сигнал, тем устойчивее будет система в целом. Или перефразируя – сигнал должен быть обработан в месте возникновения для уменьшения скорости реагирования и избегания его потери.

Таким образом, локальные задачи управления будут отрабатываться самим приводом в локальном процессоре по заданным алгоритмам. Данные же о состоянии объекта управления будут передаваться на контроллер верхнего уровня, который будет решать задачи управления группой объектов.

Из-за улучшения скорости передачи данных и устойчивости сетей к помехам, данные о состоянии объектов можно будет передавать в специализированные центры обслуживания (например, сервисменам заводов-производителей приводов), находящиеся на расстоянии многих тысяч километров от места эксплуатации. Они  на основе получаемых данных смогут давать рекомендации по действиям, которые необходимо предпринять в случае возникновения той или иной проблемы.

5. Немного о регулирующих приводах или исполнительных механизмах.

Помимо запорных приводов существует менее многочисленный класс регулирующих приводов (или исполнительных механизмов по классификации ГОСТ Р). Так как требования к исполнительным механизмам по выполняемым функциям гораздо более жестки, то они изначально проектировались в отрыве от мотор-редукторов. В исполнительных механизмах четко регламентированы следующие параметры:

  • нормируемые электрические характеристики работы двигателей;
  • нормируемые частота включения двигателей
  • нормируемые величины выбега выходного вала;
  • нормируемые значения люфта выходного вала;
  • нормируемые значения дифференциального хода электрических выключателей
  • нормируемые значения пускового момента привода.

Именно поэтому исполнительные механизмы, особенно в ¼ оборотном исполнении, оказались гораздо более конкурентоспособны при появлении на рынке импортной арматуры. Однако смена поколений затронула и их.

Изменения, описанные в п.2 , в полной мере относятся и к исполнительным механизмам. Также как и эволюция функций, описанная в п.3 данной статьи и тренды п.4, которые прослеживаются исходя из тенденций развития автоматизации промышленных объектов.

Таким образом, видно, что электрические приводы в процессе жизненного цикла меняются достаточно кардинально и начинают представлять из себя уникальные специализированные устройства, очень сильно отличающиеся от прародителей – мотор-редукторов.

Было бы интересно с точки зрения эволюции электроприводов и получения универсальных индикаторов снять следующие характеристики у разных производителей и сравнить их между собой:

  • сравнение пар характеристик – вес/крутящий момент и цена/вес разных поколений приводов (по теории интеллектуализация приводов делает каждый килограмм современного привода более дорогим) у каждого производителя и сравнение между собой полученных кривых;
  • сравнение цены 1 Нм при смене поколений у каждого производителя и сравнение между собой полученных кривых;

Эпилог. Автор надеется, что его размышления будут небезынтересны другим читателям журнала, подтолкнут его к собственным размышлениям о достоинствах и недостатках представленных на российском рынке приводов и позволят подходить к их выбору с большим знанием и критичностью к рекламным материалам.