Электроприводы Belimo: автоматизация управления клапанами и заслонками

Электропривод Belimo — исполнительное устройство, которое преобразует электрический управляющий сигнал в механическое перемещение воздушной заслонки или регулирующего клапана. Оборудование применяется в системах вентиляции, кондиционирования, отопления и холодоснабжения. Его основная задача — изменять расход воздуха или теплоносителя в соответствии с командами автоматики. Электроприводы Belimo образуют несколько групп, различающихся назначением, способом движения, питанием и функциями управления. Привод воздушной заслонки поворачивает ее ось, привод поворотного клапана изменяет положение запирающего элемента, а линейный привод перемещает шток. Отдельные исполнения обеспечивают возврат механизма в заданное положение при исчезновении электропитания.

Технические характеристики

Основные параметры электропривода включают в себя:

• напряжение питания — среди распространенных вариантов встречаются 24 В переменного или постоянного тока и 230 В переменного тока; допустимый род тока определяется исполнением;
• крутящий момент — указывается в Н·м и характеризует способность поворотного привода преодолевать сопротивление заслонки или клапана;
• линейное усилие — выражается в Н и определяет допустимую нагрузку при перемещении штока;
• угол поворота — для многих заслонок и поворотных клапанов рабочее перемещение составляет около 90, однако допустимый диапазон зависит от устройства;
• ход штока — измеряется в мм и должен соответствовать механике регулирующего клапана;
• время перемещения — указывается в секундах для установленного угла поворота или полного хода;
• управляющий сигнал — может быть дискретным, трехпозиционным, аналоговым либо передаваться по цифровому интерфейсу;
• аналоговое управление — в соответствующих исполнениях применяются сигналы 0–10 В или 2–10 В;
• потребляемая мощность — выражается в Вт, а для цепей переменного тока дополнительно может указываться потребление в В·А;
• степень защиты корпуса и допустимая температура окружающей среды — определяют ограничения по месту установки.

Крутящий момент нельзя назначать только по геометрическим размерам заслонки. На сопротивление влияют уплотнения, перепад давления, состояние подшипников и кинематика механизма. Недостаточный момент приводит к неполному перемещению, особенно при загрязнении или увеличении нагрузки. Время хода также связано с назначением системы. Для плавного температурного регулирования быстрое движение часто не требуется. В трубопроводе чрезмерно резкое закрытие арматуры может вызвать скачок давления, поэтому скорость исполнительного механизма должна соответствовать гидравлическим условиям.

Конструкция и функциональные компоненты

Электропривод объединяет двигатель, механическую передачу и элементы управления в одном корпусе. Такое исполнение позволяет установить устройство непосредственно на регулирующий орган и сократить число внешних механических соединений. Основные компоненты выполняют следующие функции:

• электродвигатель создает вращательное движение;
• редуктор уменьшает скорость вращения и увеличивает момент на выходном звене;
• выходной вал, зажим или шток передает движение регулирующему органу;
• электронная схема обрабатывает команды управления и управляет двигателем;
• элементы определения положения обеспечивают контроль перемещения в исполнениях с соответствующей функцией;
• механические ограничители задают допустимые границы движения, если они предусмотрены конструкцией;
• корпус защищает внутренние детали в пределах установленной степени защиты;
• кабельные выводы или клеммы обеспечивают подключение питания, управления и дополнительных цепей.

У приводов воздушных заслонок распространено крепление непосредственно на оси. Зажим передает вращение, а специальный упор предотвращает поворот корпуса под действием реактивного момента. В клапанных исполнениях соединение определяется конструкцией арматуры. Для поворотного клапана необходим совместимый присоединительный узел. Для линейного механизма должны совпадать способ крепления, ход и положение штока.

Принцип работы и способы управления

Работа привода начинается с поступления питания и управляющей команды. Двигатель через редуктор перемещает выходное звено. Дальнейшая последовательность зависит от принятого способа управления. Основные варианты управления имеют следующие особенности:

• двухпозиционное управление переводит механизм между двумя заданными состояниями, например открытым и закрытым;
• трехпозиционное управление использует отдельные команды движения в двух направлениях, а при отсутствии обеих команд привод прекращает перемещение в соответствии со своей схемой работы;
• аналоговое управление задает требуемое положение величиной электрического сигнала;
• цифровое управление передает команды и доступные диагностические данные через предусмотренный интерфейс.

При аналоговом регулировании положение механизма связано с диапазоном входного сигнала. Например, если исполнение настроено на 2–10 В, нижней и верхней границам диапазона соответствуют конечные положения. Направление действия и реакция на сигнал ниже рабочего диапазона определяются настройками и конструкцией устройства. Положение клапана не всегда прямо пропорционально расходу. Даже при перемещении на половину полного хода расход может заметно отличаться от 50 % максимального значения. Это связано с расходной характеристикой арматуры и перепадом давления в системе. В исполнениях с обратной связью система управления получает информацию о положении привода. Однако сигнал положения сам по себе не подтверждает фактический расход среды: для этого требуется соответствующее измерение.

Защитный возврат и дополнительные функции

Защитный возврат применяется там, где после исчезновения питания требуется определенное состояние регулирующего органа. Например, закрытие воздушной заслонки может ограничивать поступление холодного наружного воздуха к теплообменнику. В зависимости от исполнения предусматриваются следующие функции:

• пружинный возврат, при котором накопленная механическая энергия перемещает механизм после отключения питания;
• электронный защитный возврат с использованием накопленной электрической энергии;
• ручное позиционирование с помощью предусмотренного конструкцией механизма;
• изменение направления вращения или действия управляющего сигнала;
• вспомогательные контакты для сигнализации определенного положения;
• настройка рабочего диапазона или адаптация хода в поддерживающих эту функцию моделях.

Термин «защитное положение» не означает обязательного закрытия. Для одного технологического участка требуется закрытый клапан, для другого — открытый. Результат зависит от направления установки, исполнения привода и логики системы. Привод без защитного возврата не следует считать устройством, которое обязательно закроет механизм после отключения питания. Его поведение должно оцениваться по характеристикам конкретного исполнения.

Области применения

Электроприводы Belimo используются в системах, где требуется управляемое изменение воздушного или жидкостного потока. Практическая задача определяется конструкцией подключенной заслонки или арматуры. Характерные области применения включают:

• приточные и вытяжные установки с регулируемыми воздушными заслонками;
• смесительные секции вентиляционных агрегатов;
• контуры водяных нагревателей и охладителей;
• системы отопления и холодоснабжения производственных зданий;
• теплообменные установки со совместимой регулирующей арматурой;
• автоматизированные инженерные системы промышленных объектов.

Для технологических установок дополнительно учитываются свойства среды. Применимость оборудования в водяном контуре не означает автоматической пригодности для пара, масел или химически активных жидкостей. Совместимость определяется прежде всего характеристиками арматуры и допустимыми условиями работы всего узла.

Таким образом, электроприводы Belimo обеспечивают механическое выполнение команд автоматики в воздушных и гидравлических системах. Поворотные и линейные исполнения позволяют управлять различными регулирующими органами, а варианты управления обеспечивают как переключение между конечными состояниями, так и изменение промежуточного положения. Надежность работы зависит от соответствия механической нагрузки, электрических параметров и условий эксплуатации характеристикам конкретного устройства. Компания «Олниса» поставляет промышленное оборудование на территории России и стран СНГ. Поставки предназначены для комплектации производственных объектов, модернизации инженерных установок и замены оборудования в действующих системах. «Олниса» выступает поставщиком оборудования для задач промышленной автоматизации.