Электромагнитные приводы бессальниковой трубопроводной арматуры : Элементы теории, разработка, внедрение

• Автор: Щучинский, Самуил Хононович
• Шифр специальности: 05.02.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 60 с. : ил.; 20х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Диссертация представляет собой обобщение тридцатипятилетнего опыта работы автора в создании и организации серийного производства трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом.
Трубопроводная арматура с электромагнитным приводом или его комбинациями с гидравлическими и пневматическими приводами является одним из основных элементов автоматизированных систем управления технологическими процессами, связанными с потоками жидких и газообразных сред. С ее помощью осуществляется дистанционное и местное управление потоками рабочей среды, а также регулирование их параметров.
По сравнению с электрическим двигателем вращательного движения [28] электромагнитный привод выгодно отличается отсутствием механических передач и преобразователей движения, высокими циклическим ресурсом работы, достигающим 15 млн. циклов, быстродействием и точностью останова выходного силового звена, а также простотой и технологичностью изготовления и обслуживания.
Электромагнитный привод практически безальтернативен при создании бессальниковой арматуры с высокими требованиями к герметичности и вакуумной плотности рабочей полости относительно внешней среды, обязательными при работе с агрессивными, радиоактивными, токсичными и взрывоопасными жидкостями и газами. Особенно жесткие требования предъявляются к арматуре, используемой в ядерных энергетических установках, химическом производстве, криогенной технике, нефтегазовой, Микробиологической и ряде других отраслей промышленности. Арматура с электромагнитным приводом также широко распространена в тех производствах, где технологический процесс проводит в среде дорогостоящих инертных газов или газовых смесей Сгазовые лазеры, производство полупроводниковых приборов и 441.) [1,2,3, 5].
С развитием техники и усложнением условий эксплуатации Особое значение приобрели требования повышения надежности и Долговечности, уменьшения массы, габаритов и потребляемой
энергии. С другой стороны, их массовое производство отечественными предприятиями, исчисляемое сотнями тысяч штук в год, требует снижения затрат дорогостоящих материалов, стоимости их изготовления и эксплуатации.
В достаточной мере полно методы расчета, проектирования и производства разработаны для трубопроводной арматуры с блочным электромагнитным приводом, в которой электромагнитный привод конструктивно отделен от рабочей полости, и движение рабочему органу от электромагнита передается через шток. В этом виде арматуры в зависимости от технических требований используется один из весьма обширной номенклатуры выпускаемых промышленностью электромагнитов общетехнического назначения. В случае необходимости или целесообразности не вызывает серьезных затруднений и их индивидуальные разработка и изготовление, благодаря хорошо отработанным методам проектирования и технологиям производства.
Существенным отличием электромагнитных приводов бес-сальниковой арматуры, получившей преимущественное распространение при работе с агрессивными, токсичными, пожаро- и взрывоопасными жидкостями и газами, является наличие разделительной трубки, образующей совместно с корпусными деталями клапана герметизированную относительно внешней среды полость, заполненную рабочей средой. Элементы магнитной системы таких приводов непосредственно находятся в агрессивной рабочей среде под воздействием ее температуры и давления, что оказывает существенное влияние на их тепловой режим. Герметизирующая разделительная трубка выполняется, как правило, из немагнитного металла, что обусловливает увеличение зазора для рабочего магнитного потока и соответствующее ему значительное уменьшение тягового усилия. При использовании электромагнитов переменного тока в материале разделительной трубки наводятся вихревые токи, оказывающие, с одной стороны, экранирующее действие на рабочий магнитный поток, что влечет за собой уменьшение тягового усилия, а с другой - увеличение потерь энергии и дополнительный нагрев электромагнита.
Относительная простота устройства электромагнита не гарантирует использования столь же простого математического ап-

4.3. Технические аспекты производства.
Бессальниковые клапаны с встроенными электромагнитными приводами имеют, как правило, одинаковые по количеству и функциональному назначению детали, причем некоторые из них выполняют двойные функции. Поэтому при проектировании и производстве электромагнитных клапанов к ним необходимо подходить как к единому конструктивному целому, что позволяет обеспечить рациональную компоновку и за счет этого уменьшить их габариты и массу, а в ряде случаев также трудоемкость и стоимость изготовления [3, 5, 22, 32].
Сформулированный подход в сочетании с требованиями повышенных надежности и безопасности клапанов определили направления и содержание комплекса мер технического характера -конструкторских и технологических. По первому направлению были: разработаны типовые узлы для всех основных видов клапанов с электромагнитным приводом; проведена работа по классификации и унификации основных деталей: элементов магнитной системы, герметизирующих разделительных трубок, каркасов и материалов обмоток и др.; создан и внедрен ограничительный ряд размеров и материалов деталей и узлов для новых разработок. Все перечисленные материалы составили основу САПР ЭПК и в значительной мере нашли отражение в отраслевых руководящих материалах, справочниках, каталогах и других видах информации [2-6, 94,97], Значительное внимание было уделено разработке новых конструкций АЭМП, большая часть которых защищена 115 авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации [104-207] и 11 патентами ФРГ, Франции, Швейцарии [208-218],
По второму направлению, учитывая особые условия эксплуатации клапанов(агрессивная и взрывоопасная рабочая среда, повышенные температура и влажность), требовалась разработка новых материалов и технологий применительно к все усложняющимся условиям эксплуатации и новым видам рабочих сред. Основные результаты работ этого направления следующие:
1.Разработана и внедрена коррозионно-стойкая магнитомягкая сталь 02X16 с высокими магнитными характеристиками, по-