RU103883U1

RU103883U1 - ELECTRIC DRIVE

Info

Publication number: RU103883U1
Application number: RU2010151504/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Егорович Брезгин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть"); Открытое акционерное общество "Магистральные нефтепроводы Центральной Сибири" (ОАО "Центрсибнефтепровод")
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2011-04-27

Abstract

Электропривод для запорной арматуры с крутящим моментом 100 Нм и более, включающий асинхронный электродвигатель, кинематически соединенный с редуктором, блок электронного управления, выход которого соединен со статорной обмоткой электродвигателя, датчик положения, выход которого соединен с входом блока электронного управления, отличающийся тем, что электродвигатель выполнен со встроенным датчиком положения его ротора. An electric actuator for valves with a torque of 100 Nm or more, including an asynchronous motor kinematically connected to the gearbox, an electronic control unit whose output is connected to the stator winding of the electric motor, a position sensor whose output is connected to the input of the electronic control unit, characterized in that the electric motor made with a built-in position sensor of its rotor.

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для управления запорной арматурой при трубопроводном транспорте нефти.The invention relates to valves and can be used to control valves in the pipeline transportation of oil.

Известен электропривод для управления запорной арматурой нефтепровода, представленный в описании к патенту РФ №2239116 на изобретение (МПК F16K 31/05, публикация 27.10.2004) и принятый за прототип. Электропривод содержит асинхронный электродвигатель, редуктор, зубчатое колесо (2), размещенное на входном валу (1) редуктора и приводимое во вращение от электродвигателя, блок электронного управления (11), взаимодействующий с указанным зубчатым колесом (2) через шестерню (15), установленную на входном валу блока электронного управления (11). За счет этого обеспечивается обратная передача вращательного движения, созданного электродвигателем, на находящийся в блоке датчик положения выходного звена редуктора (датчик Холла). По сигналам датчика положения в блоке электронного управления формируется и подается на электродвигатель напряжение, соответствующее заданному алгоритму и параметрам движения выходного звена редуктора. При достижении выходным звеном редуктора заданного конечного или промежуточного положения происходит отключение электродвигателя. Кроме того, по сигналам датчика положения блока (11) ведут контроль текущего положения выходного звена редуктора и величины нагрузки на этом звене с отключением электродвигателя при превышении заданной нагрузки.A known electric drive for controlling valves of an oil pipeline is presented in the description of the patent of the Russian Federation No. 2239116 for the invention (IPC F16K 31/05, publication October 27, 2004) and adopted as a prototype. The electric drive contains an asynchronous electric motor, a gearbox, a gear wheel (2) located on the input shaft (1) of the gearbox and driven by the electric motor, an electronic control unit (11) interacting with the specified gear wheel (2) through the gear (15) installed on the input shaft of the electronic control unit (11). This ensures the reverse transmission of the rotational motion created by the electric motor to the position sensor of the output link of the gearbox (Hall sensor) located in the unit. According to the signals of the position sensor in the electronic control unit, a voltage corresponding to a given algorithm and motion parameters of the output link of the gearbox is generated and applied to the electric motor. When the output link of the gearbox reaches the specified end or intermediate position, the motor is switched off. In addition, the signals of the position sensor of the unit (11) monitor the current position of the output link of the gearbox and the magnitude of the load on this link with the motor turned off when the specified load is exceeded.

Недостатком этого электропривода является наличие механической передачи между блоком управления и входным валом редуктора.The disadvantage of this electric drive is the presence of a mechanical transmission between the control unit and the input shaft of the gearbox.

В таком электроприводе блок электронного управления не может быть вынесен отдельно от редуктора, например, на опоры, что следовало бы сделать для большей сохранности электроники при работе привода в условиях сильной вибрации. Механическая передача между блоком и редуктором усложняет изготовление привода за счет необходимости установки шестерни и подшипниковой опоры, посадки блока электронного управления на силовую часть привода, формирования отверстия в корпусе привода для соединения зубчатого колеса на вале редуктора и шестерни блока электронного управления.In such an electric drive, the electronic control unit cannot be carried out separately from the gearbox, for example, on supports, which should be done for greater safety of the electronics when the drive is operating in conditions of strong vibration. The mechanical transmission between the block and the gearbox complicates the manufacture of the drive due to the need to install the gear and bearing support, fit the electronic control unit on the power part of the drive, form a hole in the drive housing to connect the gear on the shaft of the gearbox and gear of the electronic control unit.

Известен электропривод для управления запорной арматурой нефтепровода, представленный в описании к патенту РФ №42616 на полезную модель (МПК F16K 31/05, публикация 10.12.2004). Этот электропривод содержит асинхронный двигатель, датчик положения вала электродвигателя, блок электронного управления. Датчик положения установлен на валу ротора асинхронного двигателя и содержит чувствительные элементы, выполненные на магниторезисторах. Информационные выходы датчика положения соединены с блоком электронного управления, который регулирует работу привода по показаниям датчика положения и заданным в блоке значениям положения, крутящего момента, скорости выходного звена запорной арматуры. Асинхронный двигатель выполнен высокомоментным, низкоскоростным, с полым ротором. Число витков обмотки статора высокомоментного, низкоскоростного асинхронного двигателя увеличено по сравнению с числом витков серийного электродвигателя, что позволяет при закрытии задвижки обеспечить момент 60 Нм при потребляемом токе электродвигателя 8А.A known electric drive for controlling shutoff valves of an oil pipeline is presented in the description of the patent of the Russian Federation No. 42616 for a utility model (IPC F16K 31/05, publication 10.12.2004). This electric drive contains an induction motor, a motor shaft position sensor, an electronic control unit. The position sensor is mounted on the rotor shaft of an induction motor and contains sensitive elements made on magnetoresistors. The information outputs of the position sensor are connected to the electronic control unit, which regulates the operation of the drive according to the readings of the position sensor and the values of the position, torque, speed of the output link of the stop valve specified in the block. The induction motor is made of high torque, low speed, with a hollow rotor. The number of turns of the stator winding of a high-torque, low-speed asynchronous motor is increased compared to the number of turns of a serial electric motor, which makes it possible to provide a torque of 60 Nm when the valve is closed at a current consumption of 8A of the electric motor.

То есть этот электропривод выполнен без редуктора и рассчитан на относительно низкий крутящий момент на выходном звене запорной арматуры. Так, для крутящих моментов более 100 Нм на выходном звене запорной арматуры отсутствие редуктора привело бы к значительному увеличению массы электродвигателя. Кроме того, применение несерийного электродвигателя усложнило бы технологический процесс изготовления привода.That is, this electric drive is made without a gearbox and is designed for a relatively low torque at the output link of shutoff valves. So, for torques of more than 100 Nm at the output link of stop valves, the absence of a gearbox would lead to a significant increase in the mass of the electric motor. In addition, the use of a non-serial electric motor would complicate the manufacturing process of the drive.

Задачей изобретения является создание такого электропривода для запорной арматуры с крутящим моментом 100 Нм и более, в котором блок электронного управления можно было бы перенести на отдаление от силовой части привода (убрать с корпуса редуктора).The objective of the invention is the creation of such an electric drive for valves with a torque of 100 Nm or more, in which the electronic control unit could be moved away from the power part of the drive (removed from the gear housing).

Технический результат заключается в исключении механической передачи между блоком электронного управления и входным валом редуктора.The technical result consists in the exclusion of mechanical transmission between the electronic control unit and the input shaft of the gearbox.

Как и прототип, заявляемый электропривод для запорной арматуры с крутящим моментом 100 Нм и более включает асинхронный электродвигатель, кинематически соединенный с редуктором, блок электронного управления, выход которого соединен со статорной обмоткой электродвигателя, датчик положения, выход которого соединен с входом блока электронного управления.Like the prototype, the inventive electric actuator for valves with a torque of 100 Nm or more includes an asynchronous electric motor kinematically connected to the gearbox, an electronic control unit, the output of which is connected to the stator winding of the electric motor, and a position sensor whose output is connected to the input of the electronic control unit.

В отличие от прототипа электродвигатель выполнен со встроенным датчиком положения его ротора.Unlike the prototype, the electric motor is made with a built-in position sensor of its rotor.

Устройство изображено на фигурах 1 и 2 со следующими обозначениями:The device is shown in figures 1 and 2 with the following notation:

1 - электродвигатель,1 - electric motor

2 - редуктор,2 - gear

3 - блок электронного управления,3 - electronic control unit,

4 - датчик положения вала ротора4 - rotor shaft position sensor

5 - ротор.5 - rotor.

На фигуре 1 изображена блок-схема электропривода, асинхронный электродвигатель 1 которого кинематически соединен с редуктором 2. Соединение осуществлено, например, за счет того, что на входном валу редуктора 2 размещено зубчатое колесо, взаимодействующее с шестерней на роторе электродвигателя 1 (на фигурах не показано).The figure 1 shows a block diagram of an electric drive, the induction motor 1 of which is kinematically connected to the gearbox 2. The connection is made, for example, due to the fact that on the input shaft of the gearbox 2 there is a gear wheel interacting with the gear on the rotor of the motor 1 (not shown in the figures )

Электродвигатель 1 выполнен со встроенным в него датчиком положения 4 ротора 5. В конкретном исполнении датчик положения 4 установлен на валу ротора 5 двигателя и содержит чувствительные элементы, выполненные на основе магниторезисторов (фиг.2).The electric motor 1 is made with a position sensor 4 of the rotor 5 integrated in it. In a specific embodiment, the position sensor 4 is mounted on the shaft of the rotor 5 of the engine and contains sensitive elements based on magnetoresistors (Fig. 2).

Выход датчика 4 соединен с блоком электронного управления 3. Выход блока 3 соединен со статорной обмоткой асинхронного электродвигателя 1. Для соединения блока 3, электродвигателя 1 и датчика положения 4 используют общеизвестный интерфейс для подключения измерительных приборов и исполнительных механизмов к системе управления технологическим процессом через информационный кабель (не показан).The output of the sensor 4 is connected to the electronic control unit 3. The output of the unit 3 is connected to the stator winding of the induction motor 1. To connect the unit 3, the motor 1 and the position sensor 4, a well-known interface is used to connect measuring instruments and actuators to the process control system via an information cable (not shown).

Электропривод работает следующим образом.The electric drive operates as follows.

При включении электродвигателя 1 редуктор 2 приходит во вращение. Запорная арматура, установленная на выходном звене редуктора 2, управляется за счет того, что блок 3 управляет электродвигателем 1 по сигналам, полученным от датчика положения 4 вала ротора 5 электродвигателя.When you turn on the motor 1, the gearbox 2 comes into rotation. The shutoff valves installed on the output link of the gearbox 2 are controlled due to the fact that the unit 3 controls the electric motor 1 according to the signals received from the position sensor 4 of the shaft of the rotor 5 of the electric motor.

За счет того, что в приводе использован электродвигатель со встроенным датчиком положения ротора электродвигателя, исключена механическая передача между редуктором и блоком. В результате, можно разнести блок электронного управления и редуктор, что исключит вибрацию и нагрев блока, связанные с присутствием силовых частей электропривода, и повысит точность его работы и срок службы.Due to the fact that the drive uses an electric motor with an integrated sensor of the position of the rotor of the electric motor, mechanical transmission between the gearbox and the block is excluded. As a result, it is possible to separate the electronic control unit and the gearbox, which eliminates vibration and heating of the unit associated with the presence of power parts of the electric drive, and increases its accuracy and service life.

Claims

An electric actuator for valves with a torque of 100 Nm or more, including an asynchronous motor kinematically connected to the gearbox, an electronic control unit whose output is connected to the stator winding of the electric motor, a position sensor whose output is connected to the input of the electronic control unit, characterized in that the electric motor made with a built-in position sensor of its rotor.