Elektrischer Antrieb von Rohrverbindungsstücken

Sehr häufig wird ein elektrischer Antrieb zur Steuerung von Rohrleitungsventilen eingesetzt. Der elektrische Antrieb erfolgt mit Strom, der heute am häufigsten verfügbaren Energieform. Doch nicht nur wegen der Stromversorgung erfreut sich der Elektroantrieb großer Beliebtheit.

Erstens wird der Strom hier nur während des Betriebs (wenn Öffnen oder Schließen erforderlich ist) verbraucht, während die direkte Steuerung direkt vor Ort oder aus der Ferne erfolgen kann.

Zweitens ermöglicht die automatische Steuerung die Minimierung der Pause zwischen Befehl und Ausführung (das Gerät ist ein ausführendes Gerät).

Und drittens gilt: Je größer die Fläche und die Anzahl der bedienten Ventile, je größer der Abstand, aus dem die Steuerung erfolgt, desto höher ist der Gesamtwirkungsgrad beim Einsatz elektrischer Antriebe.

Elektrische Antriebe dienen heute erfolgreich und effizient der Automatisierung und einfachen Mechanisierung von Rohrleitungsarmaturen. Sie werden häufig in vielen Pipelines eingesetzt und spielen in verschiedenen industriellen Prozessen eine entscheidende Rolle.

Zur automatisierten Fernsteuerung von Ventilen, zum Entriegeln und Verriegeln, zur kontinuierlichen Einstellung, Diagnose und Überwachung der aktuellen Stellung des Ventils werden häufig elektrische Stellantriebe eingebaut.

Die kinetische Energie des rotierenden Teils des Ventils kann beispielsweise zum Öffnen einer Absperrklappe oder eines Kugelhahns im Rohrinneren genutzt werden. Für die Installation und Wartung des Elektroantriebs ist übrigens keine besondere Personalschulung erforderlich.

Verschiedene elektrische Antriebe unterscheiden sich in ihren Drehmomenten – von 5 bis 10.000 Nm, ihre Ausführung kann konventionell oder explosionsgeschützt sein.

Die Eigenschaften elektrischer Antriebe spiegeln sich in ihrer Kennzeichnung wider, die aus Buchstaben und Zahlen besteht, die Folgendes widerspiegeln: die Art der Verbindung mit dem Ventil (in Buchstaben), die Größe des Drehmoments (in Zahlen in Nm) und die Drehzahl der Antriebswelle des Elektroantriebs (in U/min), die Übertragung der Drehung auf die Mutternbeschläge oder die Spindel und andere wichtige Parameter.

Am häufigsten werden Antriebe auf Basis von Wechselstrommotoren hergestellt. Außerdem kann die Konstruktion einen Leistungsbegrenzer enthalten, je nach Funktionsprinzip, in den Ventilantriebe unterteilt sind:

• Reibungsnocken,

• Reibung,

• elektronische,

• elektromechanisch,

• elektromagnetisch.

Abhängig von der Ausführung des Getriebes ist der Antrieb mit einem Getriebe eines der folgenden Typen ausgestattet:

• Wurm,

• planetarisch,

• zylindrisch,

• Schwenkschraube,

• komplex (wenn mehrere Getriebetypen in einem Gerät verwendet werden).

Je nachdem, wie und wie stark sich das Arbeitselement des Antriebs bewegt, werden Antriebe unterschieden:

• geradeaus

• viele Wendungen

• Teildrehung,

• Hebel.

Bestandteile des Gerätes

Zunächst wird im Antrieb ein Motor eingebaut, in der Regel handelt es sich um einen Wechselstrom-Asynchronmotor, der das Gerät mit kinetischer Energie versorgen soll. Um das Gerät vor Überlastung zu schützen, wird dann eine Leistungsbegrenzungseinrichtung installiert. Die Begrenzungsvorrichtung kann durch einen Stoßdämpfer ergänzt werden, der das Ventil von der Trägheitswirkung der beweglichen Teile entlastet.

Das Design beinhaltet auch Reiseschalter, deren Funktionen darin bestehen, die aktuelle Position des Arbeitskörpers zu signalisieren, Mechanismen zu blockieren und die Stromversorgung des Motors abzuschalten.

Die Drehung der Motorwelle wird auf das Getriebe übertragen, das das Drehmoment umwandelt, die Drehzahl reduziert und die Leistung auf das vom Steuerobjekt geforderte Niveau erhöht. Die Befestigung des Stellantriebs an der Armatur erfolgt über eine starre Flanschverbindung und eine Verbindungswellenkupplung.

Im Falle eines Stromausfalls sowie während der Installation und Inbetriebnahme ist ein Handrad erforderlich – ein Schalter wird während der Nutzung durch das Personal betätigt, um den Motor am Starten zu hindern, wenn der Strom plötzlich eingeschaltet wird, um Verletzungen von Personen zu vermeiden.

Der Positionsanzeiger dient dazu, die aktuelle Position des Ventils und den Grad seiner Öffnung zu jedem Zeitpunkt zu verfolgen. Der Positionssensor signalisiert aus der Ferne den Öffnungsgrad des Absperrventils oder die Position des gesteuerten Ventils (als Rückmeldesensor).

Das Stromkabel und das Signalkabel werden an die Sensoren und an den Motor angeschlossen. Einige Geräte sind mit Klemmenblöcken ausgestattet, was für Infrastrukturen mit fortschrittlichen Prozessautomatisierungssystemen praktisch ist.

Anwendungen verschiedener elektrischer Antriebe

An den Ventilen sind elektrische Stellantriebe mit einer Teildrehung (Vierteldrehung oder eine Umdrehung) installiert, wobei es für eine ordnungsgemäße Steuerung ausreicht, den Schaft um 90 Grad zu drehen. Dies sind Kugelhähne, Drosselventile etc. Hier ist sofort ein großes Drehmoment erforderlich, da der Arbeitskörper sehr fest verpresst wird, außerdem werden Dichtungsmaterialien verwendet.

Drehantriebe eignen sich für Ventile, Gummikeilventile, Ventile und Absperrventile. Es ist kein so hohes Anlaufdrehmoment erforderlich wie bei Schwenkventilen, da die Reibung beim Betätigen nahezu keinen Einfluss auf die Drehung hat.

Alternativ wird der Drehantrieb zusammen mit einem Hilfsgetriebe an einem Schwenkventil montiert, um die Leistung zur Steuerung großer Ventile mit geringer Leistung und kostengünstigen elektrischen Stellantrieben zu erhöhen.

Bei Linearantrieben wird die Drehung des Motors in eine lineare Bewegung des Stellantriebs umgewandelt. Wenn daher ein Ventil mit glatter Spindel oder ein Regelventil automatisiert werden muss, ist hier ein Linearantrieb geeignet. Für Klappen, Ventile und Jalousien, die über einen Hebelmechanismus betätigt werden, eignet sich ein elektrischer Hebelantrieb.