автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.03, диссертация на тему:Электромагнитные приводы бессальниковой трубопроводной арматуры
- доктора технических наук
- Щучинский, Самуил Хононович
- город
- Санкт-Петербург
- год
- 1997
- специальность ВАК РФ
- 05.02.03
- цена
- 450 рублей
Автореферат диссертации по теме "Электромагнитные приводы бессальниковой трубопроводной арматуры"
РГ6 од
2 2 СЕН 1ЗД7
АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ЗНАМЯ ТРУДА" им. И.И.ЛЕПСЕ
На правах рукописи
ЩУЧИНСКИЙ Самуил Хононович
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИВОДЫ БЕССАЛЬНИКОВОЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
(элементы теории, разработка, внедрение)
Специальность 05.02.03. - Системы приводов
Диссертация в виде научного доклада на соискании ученой степени доктора технических наук
Санкт-Петербург 1997
Официальные оппоненты :
доктор технических наук, профессор С.А. Ковчин, доктор технических наук, профессор Л.Н. Рассудов, доктор технических наук, профессор А.Е. Бор-Раменский.
Ведущее предприятие:
научно-производственная фирма "Центральное конструкторское бюро арматуростроения".
Защита состоится "18" ноября 1997г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 063.38.20 при Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу:
195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, корп.1, ауд.41.
С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке университета.
Диссертация в виде научного доклада разослана " октября 1997 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д 063.38.20 кандидат технических наук, доцент Смирнов В.Н.
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 проходит в среде дорогостоящих инертных газов или газовых смесей (газовые лазеры, производство полупроводниковых приборов и т.п.) [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 бессальниковой 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-
парата для описания его работы. Взаимное влияние электромагнитных, тепловых, гидродинамических и механических процессов требует применения сложных и, по возможности, строгих методов их расчета и исследования.
Перечисленные особенности предопределяют ряд принципиальных отличий электромагнитных приводов бессальниковой трубопроводной арматуры от электромагнитов общетехнического назначения и выделяют их в отдельную группу арматурных электромагнитных приводов (АЭМП). Они же обусловливают необходимость разработки новых подходов к расчету и конструированию АЭМП, включая расчет электромагнитного и теплового полей, создания адекватных моделей и строгих математических методов.
Вследствие сложности математического описания процессов, их расчет и исследования требуют большого объема вычислительной работы, что приводит к необходимости автоматизации проектно-расчетных работ, создания пакетов прикладных программ, систем автоматизированного проектирования.
Комплекс перечисленных выше проблем отражает актуальность темы диссертации, которая подтверждается также тем, что работа выполнялась в соответствии с Постановлениями Совета Министров СССР от: 18.07.77 г., N 334; 01.06.78 г., N 498; 24.03.83 г., N 236; 25.12.84 г., N336; 22.11.87 г., N 1311 и ряда целевых комплексных программ развития энергетики, судостроения, химических производств, машиностроения, сельского хозяйства и др. Научным руководителем и ответственным исполнителем этих работ был автор диссертации.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ заключается в разработке теоретических и методологических основ проектирования и создании концепции производства электромагнитных приводов трубопроводной арматуры, обеспечивающих повышение их технического уровня и надежности, а также снижение затрат на изготовление и эксплуатацию.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:
- развитие теории электромагнитных приводов с учетом специфики трубо-проводной арматуры, проявляющейся во взаимосвязи
конструкции электромагнита с оптимальным по минимуму мас-согабаритных показателей соотношением формы и размеров магнитной системы и рационального, с точки зрения возможных режимов работы, вида тяговой характеристики;
- разработке на основе математических моделей магнитного и температурного полей методов расчета электромагнитных приводов переменного и постоянного тока с целью получения достоверной информации о пространственном распределении индукции и температуры позволяющей существенно повысить точность расчетов характеристик и параметров АЭМП;
- создание системы автоматизированного проектирования электромагнитных приводов трубопроводной арматуры;
- выбор, обоснование и разработка конструкторских и технологических решений для повышения качества и надежности выпускаемой арматуры;
- организация расширенного производства трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом, включающая весь комплекс конструкторских и технологических решений, нормативное и информационное обеспечение.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА состоит в разработанной научно обоснованной концепции создания бессальниковой трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом, включающей вопросы теории, автоматизированного проектирования и комплекса мер технического и производственного характера, обеспечивающих повышение технического уровня и надежности арматуры, снижение затрат на ее изготовление и эксплуатацию.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ основные положения этой концепции и новые результаты теоретических исследований:
1. Классификации трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом по общим требованиям, условиям эксплуатации, конструкторским и технологическим решениям, позволяющие сделать целенаправленными и обоснованными как выбор, так и проектирование арматурных электромагнитных приводов.
2. Математические модели магнитного и температурного полей электромагнитов постоянного и переменного тока с разделительной герметизирующей трубкой, адекватно отражающие физические процессы в рабочих режимах, а также алгоритмы и
программы расчетов, базирующиеся на методе конечных элементов.
3. Предложенные критерии оптимизации и методики проектного расчета параметров электромагнитов постоянного и переменного тока.
4. Обоснование предпочтительности использования в электромагнитных приводах постоянного тока магнитных систем с ненасыщенным ферромагнитным шунтом или конической формой полюсов сердечника и якоря.
5. Система автоматизированного проектирования арматурных электромагнитных приводов постоянного и переменного тока, позволяющая выполнять полный объем проектных работ.
6. Совокупность конструкторских и технологических решений, защищенных авторскими свидетельствами, отечественными и зарубежными патентами, обеспечивающая высокий технический уровень и эксплуатационную надежность трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом.
7. Разработка широкой номенклатуры клапанов с электромагнитным приводом и организация их серийного производства.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ и выводы по работе базируются на: накопленном опыте теоретических исследований, проектирования и крупномасштабного серийного производства различных конструкций клапанов с электромагнитными приводами постоянного и переменного тока, их всесторонних испытаний; использовании апробированных методов теорий электромагнитного поля, электропривода, электрических аппаратов, теплотехники; практике проектирования, производства и эксплуатации клапанов различного принципа действия и функционального назначения. Раскрытые в работе особенности физических процессов, свойственные электромагнитным приводам постоянного и переменного тока бессальниковых клапанов с металлической герметизирующей разделительной трубкой и учитываемые в предложенных методиках их расчета и проектирования, подтверждены результатами обширных экспериментальных исследований, а также эффективностью и надежностью функционирования разработанных и освоенных промышленностью рядов
клапанов с электромагнитным приводом, успешно применяемых в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы состоит в разработке: - научно обоснованных классификаций арматуры с электромагнитным приводом и самих приводов, позволяющая в зависимости от технических требований и условий работы выбрать наиболее рациональные конструкции арматуры и привода;
- комплекса математических моделей и соответствующих им пакетов прикладных программ для проведения проектного и поверочного расчетов электромагнитных приводов постоянного и переменного тока, получивших широкое применение в подотрасли арматуростроения;
- методов проектирования и рекомендаций по практической реализации электромагнитных приводов постоянного и переменного тока бессальниковых клапанов с металлической герметизирующей трубкой на основе опыта их внедрения и эксплуатации в различных отраслях промышленности;
- нормативных, руководящих и информационных материалов, в том числе ГОСТ 22413-77, ГОСТ 22413-89, РТМА-72-89, СТП 0781-171-74, СТП 07-81-492-92, СТП 07-81-9300-92 и др., в значительной мере определивших техническую политику и уровень разработок трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом на отечественных предприятиях;
- технологий производства и сборки, методов и средств испытаний, составивших базу для организации серийного производства [2,4,27,36,44,58,74,77].
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ осуществлена в процессе разработки и освоения серийного производства, выполненных под руководством автора:
- в научно- производственном объединении арматуростроения "Знамя Труда" им. И.И. Лепсе (г. Санкт-Петербург):
- 64 типоразмеров клапанов двухходовых запорных типа 2/2 с диаметром условного прохода = 3...150 мм на номинальное рабочее давление Рр - 6,65 10~3 ...6,5 МПа, температуру рабочей среды от -40 до +175°С;
-16 типоразмеров клапанов распределительных типа 3/2, 4/2, 5/2 Dy = 3...32 мм на Рр=15 MTIa, температуру рабочей среды от-50 до +70°С;
-81 типоразмера, 185 исполнений встроенных электромагнитных приводов с катушками постоянного и переменного тока с массивным магнитопроводом с тяговым усилием до 1200 Н и рабочим ходом якоря до 40 мм на различные режимы работы, предназначенные для управления трубопроводной арматурой; - 3 типоразмеров клапанов с электромагнитным приводом Dy -= 15, 100, 150 мм и Рр = 0,15...3,6 МПа с электромагнитным приводом повышенной надежности и высоким циклическим ресурсом, документация на которые продана по лицензии Болгарии. Основные узлы электромагнитных приводов, схемы управления ими и кинематика взаимодействия с затвором защищены 89 авторскими свидетельствами, 8 патентами ФРГ, Франции и Швейцарии, 12 патентами РФ. - на Пензенском арматурном заводе - 27 типоразмеров клапанов запорных Dy=3...40 мм и Рр = 0,15...2,5 МПа с малогабаритными высокоэкономичными электромагнитными приводами постоянного и переменного тока с герметизирующей разделительной трубкой и унифицированным массивным магнитопроводом, предназначенных для автоматизации технологических процессов и систем диагностики атомных станций, холодильных установок, различных типов судов, переработки продукции сельского хозяйства [107, 108, 111-113, 120, 123, 124, 133, 135,147, 150,208-212,216,218].
- на Семеновском арматурном заводе - 32 типоразмеров клапанов запорных и распределительных Dу = 6, 25, 50 и 65 мм, Рр = 0,001...2,5 МПа с электромагнитными приводами постоянного и переменного тока, предназначенные для автоматизации котельных и крупных холодильных установок, пропарочных камер и автоклавов на комбинатах стройиндустрии [111, 120, 138, 151, 157, 165, 171,216,218];
на Псковском электромашиностроительном заводе электромагнитных приводов типа ЭВ-1, ЭВ-2, ЭМП со сменными катушками постоянного и переменного тока (19 авторских свидетельств и патентов), предназначенных для управления клапанами запорными и распределительными;
- на машиностроительном предприятии "Корвет" (г.Курган) -клапанов запорных Бу =10 и 15 мм, Рр = 2,5 МПа с одно- и двух-зазорными электромагнитными приводами постоянного и переменного тока для холодильного машиностроения, электротехнической промышленности, линий гальванических покрытий [132, 148,163];
- на ПО "Прикарпатпромарматура" (г.Львов) - клапанов запорных Эу =10 и 15 мм, Рр = 2,5МПа с малогабаритным приводом для комплектации газовых горелок судовых установок, холодильных машин и гальванических линий.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы представлялись на различных этапах ее выполнения на многих конференциях, советах, совещаниях, в том числе за последние пять лет на: Всесоюзной конференции "Пути совершенствования работы по созданию трубопроводной арматуры высокого технического уровня для ведущих отраслей народного хозяйства" (г.Пенза, 1992г.); IV Всесоюзной конференции "Промышленная трубопроводная арматура, направления развития" (г.Ленинград, 1993г.); Совете ведущих специалистов арматуростроительных фирм ФРГ (ФРГ, г. Бад-Ойнхаузен, 1993г.); Совете главных специалистов Всесоюзной ассоциации арматуростроителей (г. Санкт-Петербург, 1995г.); международном семинаре "Автономные системы отопления и водоснабжения" (Израиль, г.Тель-Авив, 1995г.); семинарах научно-промышленной ассоциации арматуростроителей (г. Санкт-Петербург, 1995-96 гг.), а также ряде других конференций, семинаров и технических совещаний.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Начиная с 1961 г., автор непосредственно участвовал, а с 1979г. руководил разработками различных конструкций трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом, проведением государственных испытаний и постановкой производства на пяти заводах подотрасли арматуро-строения; организацией специализированных производств арматуры с электромагнитным приводом; созданием стендовой базы по испытаниям готовой продукции в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным; организацией подконтрольной эксплуатации арматуры с электромагнитным приводом в систе-
мах АЭС, промышленных предприятий и морских судах. Так, на Пензенском арматурном заводе в 1972-74гг. и на Курганском машиностроительном предприятии "Корвет" в 1978-79 гг. при техническом и научном руководстве автора организовано производство запорных клапанов с Бу = 3...15 мм на Рр = 2,5 МПа, конструктивные параметры которых отвечают мировому уровню. Клапаны закрыли потребности холодильной, микробиологической, газовой промышленности, судостроения, АЭС и др. В 1967 г. при непосредственном участии автора разработаны и освоены в серийном производстве клапаны распределительные пятиходовые с = 6 мм на Рр = 1 МПа с электромагнитным приводом постоянного и переменного тока на Семеновском арматурном заводе.
Под непосредственным руководством автора разработаны ГОСТ 22413- 89, РТМА-72-89, и др., расчетные методики и алгоритмы, САПР электромагнитных приводов клапанов, проведены работы по созданию рядов клапанов с электромагнитным приводом повышенной надежности для стационарных и судовых энергетических установок, автоматизированных котлоагрегатов теплиц и промышленных котельных, клапанов для систем безопасности АЭС, металлургических и химических комбинатов.
Совместно с ЦНИИ КМ "Прометей" и АООТ "Ижорские заводы" разработал и внедрил в производство коррозионностойкую магнитомягкую ферритную сталь 02X16 (ЭП-638) на НПОА "Знамя труда", Курганском машиностроительном предприятии "Корвет" и Пензенском арматурном заводе в качестве материала магнитопровода с заданным уровнем магнитных и служебных свойств для высоконадежной арматуры с электромагнитным приводом объектов атомной техники, энергетических установок ледокольного флота и судов специального назначения, АЭС [205]. Использование стали 02X16 позволило значительно сократить объем и массу электромагнитов, упростить технологию изготовления деталей магнитопровода, повысить эксплуатационные характеристики арматуры с электромагнитным приводом.
В период с 1973г.по 1996г. автор разработал, исследовал, внедрил и получил основные результаты по представляемой диссертации, а именно: создал и реализовал на практике современную концепцию производства встроенных электромагнитных
приводов с герметизирующей разделительной трубкой для бессальниковой трубопроводной арматуры; непосредственно участвовал в качестве руководителя в работах по созданию распределительных и запорных клапанов с электромагнитным приводом нового поколения, отработке и доведении их до заданных технических требований, поиске и внедрении эффективных технических решений, обеспечивающих мировой уровень изделий. Их принцип действия и конструкторские решения основных узлов широко применяются в большинстве выпускаемой в настоящее время трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом. Наиболее важные и приоритетные научно-технические решения, их новизна и значимость защищены 115 авторскими свидетельствами и патентами. За разработки и промышленное освоение трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом для различных отраслей промышленности и сельского хозяйства автор награжден двумя золотыми, двумя серебряными и тремя бронзовыми медалями ВДНХ, в 1983 и 1986 гг. ему присваивалось звание "Лучший изобретатель г.Ленинграда и области", в 1984 г. награжден знаком "Лучший изобретатель Минхиммаша", в 1988 г. присвоено звание "Заслуженный изобретатель РСФСР".
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 218 работ, в том числе 8 монографий, 23 брошюры, 5 учебных пособий, 115 авторских свидетельств и патентов Российской Федерации, 11 патентов ФРГ, Франции и Швейцарии, которые отражают основное содержание работы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.
1. Трубопроводная арматура с электромагнитным приводом.
1.1. Характеристика и анализ арматурных электромагнитных приводов.
Арматура с электромагнитным приводом (АЭМП) получила широкое распространение для полной или частичной автоматизации технологического оборудования, работа которого связана с
необходимостью управления потоками рабочих жидких и газообразных сред. Наряду с электромагнитным приводом в трубопроводной арматуре (T1IA) используется электромоторный привод. Однако, их области применения достаточно строго разграничены. Электромоторный привод, выполненный, как правило, на базе асинхронного двигателя с редуктором, используется в ТПА с условным диаметром прохода более 300 мм, то есть в магистральных трубопроводах. Для указанных сечений, требующих значительных перемещений рабочего органа, применение электромагнитного привода менее эффективно из-за значительного увеличения массогабаритных показателей и энергопотребления. Другое принципиально важное отличие - невозможность изготовления бессальниковой арматуры с электромоторным приводом.
В арматуре же с электромагнитным приводом его исполнительный элемент - якорь, совершающий возвратно-поступательное или поворотное движение, непосредственно соединяется с рабочим органом арматуры или совмещает в себе обе функции - перемещения и управления потоком рабочей среды. Конструкция позволяет ввести между якорем и остальной частью электромагнита разделительный экран и создать герметичную относительно внешней среды полость, внутри которой перемещается якорь. Наиболее распространено размещение якоря во внутренней полости герметизирующей трубки, которая соединена с рабочей полостью корпуса клапана. Таким образом достигается полная герметизация клапана, но сердечник при этом находится в непосредственном контакте с рабочей средой и воспринимает ее воздействие.
Такая особенность конструкции предопределила основную область применения АЭМП - управление потоками агрессивных, токсичных, пожаро- и взрывоопасных, радиоактивных, особо текучих сред или на трубопроводах глубокого вакуума. АЭМП применяются в запорной, распределительной, смесительной и регулирующей ТПА с условным диаметром прохода Dy от 0,8 до 300мм, со следующими параметрами рабочей среды: давление от МО"13 до 70 МПа, температура от -200 до +500°С, вязкость до 38-10"5 м2/с.
Клапаны с герметичным электромагнитным приводом, отличающиеся конструкциями, назначением и областями использования, в количествах, исчисляемых миллионами штук в год, выпускаются многими отечественными и зарубежными предприятиями и фирмами.
Ведущими отечественными предприятиями, занимавшимися разработкой и производством АЭМП на протяжении последних десятилетий были: Центральное конструкторское бюро арматуро-строения (ЦКБА) и Научно-производственное объединение арма-туростроения "Знамя труда" им.Лепсе (г. Санкт-Петербург), с 1997 г. АО "Знамя Труда", Пензенский и Семеновский арматурные заводы, машиностроительное предприятие "Корвет" (г. Курган). За рубежом наиболее известны фирмы: "Danfoss" (Дания); "ASCO" (Голландия); "Herion", "Buschios", "Klaus Ficher" (ФРГ); "Fip" и "Sirai" (Италия); "Alcon" (Великобритания); "Skinner" (США); "Lucifer" (Швейцария) [18, 34,35, 41, 46].
Многообразие трубопроводной арматуры, составляющее сотни разновидностей только по номенклатуре, требовали анализа и систематизации всей выпускаемой ТПА и на их основе разработки соответствующей классификации, позволяющей сделать целенаправленными как выбор, так и проектирование ТПА с электромагнитным приводом.
В результате работы, выполненной автором в семидесятых -восьмидесятых годах, были предложены три схемы классификации, отражающие основные задачи проектирования и производства ТПА с электромагнитным приводом.
1. Классификация по общим требованиям к ТПА и условиям эксплуатации, в основу которой положены: функциональное назначение; способ перекрытия потока рабочей среды; способ герметизации рабочей полости; тип приводного электромагнита; режим работы привода и т.д. [11,63, 98].
2. Классификация по конструкторским и технологическим решениям в зависимости от: вида рабочей среды и ее параметров (давления, температуры, вязкости и т.п.); степени герметичности; ресурса работы; технологичности и стоимости изготовления; требований по эксплуатации и ремонту [11,63,98].
3. Классификация электромагнитных приводов по: характеру движения якоря; конструкции магнитопровода; роду питающего напряжения; температурному диапазону; конструктивному исполнению; контактированию якоря с рабочей средой и т.д. [10, 56,98].
Предложенные классификации составили основу концепции разработки и производства ТПА с электромагнитным приводом, что являлось одной из задач данной диссертации.
Другим результатом проведенной работы явились публикации, в основном без соавторов, в виде монографий, в том числе -справочников, справочных пособий, каталогов, статей и докладов, а также разработка ГОСТов, отраслевых научно-технических программ и нормативно-технических документов, выполненных под руководством автора диссертации или при его участии. Аналитический обзор, носивший комплексный характер, включал также оценку состояния и уровня научно-исследовательских работ по АЭМП и научно-методических основ их проектирования, послуживший основой для формирования направлений дальнейших исследований и их конкретизации.
1.2. Специфика герметичных АЭМП.
Отличительные атрибуты встроенных арматурных герметичных электромагнитных приводов - наличие герметизирующей разделительной трубки и нахождение рабочей среды внутри электромагнита - обусловливают ряд их особенностей, основными из которых являются:
- значительные "паразитные" (нерабочие) зазоры в магнито-проводе, зависящие от толщины разделительной трубки, которые соизмеримы, а при высоких давлениях рабочей среды превышают величину рабочего зазора между якорем и полюсом электромагнита;
- непосредственный контакт якоря с рабочей средой, вынуждающий использовать для его изготовления низкокачественные по магнитным свойствам ферромагнитные нержавеющие стали;
- сильное тепловое воздействие рабочей среды, существенным образом влияющее на тепловые режимы АЭМП, выбор материалов (прежде всего обмотки) и технологических зазоров;
- применение унифицированной магнитной системы, выполненной из сплошных (нешихтованных) деталей магнитопро-вода, со сменными катушками постоянного и переменного токов.
Преимущественное применение герметичных АЭМП для работы с опасными рабочими средами или в помещениях, длительное время необслуживаемых по условиям эксплуатации, помещениях требуют: высокой надежности в течение заданного времени; большого циклического ресурса работы; безотказной работы в условиях: повышенной влажности и запыленности окружающей среды, повышенной или пониженной температур окружающей и рабочей сред, воздействия ударов, качки и вибраций; обеспечения минимальной величины акустического шума и т.п.
Указанные особенности существенно отличают герметичные встроенные АЭМП от электромагнитных механизмов общетехнического назначения как в конструктивном исполнении, так и в методах расчета и конструирования.
Одна из таких проблем - согласование характеристик привода и нагрузки - существенно важна для любых приводных систем, так как позволяет минимизировать потребляемую мощность и массогабаритные показатели привода и одновременно обеспечить надежную работу всего механизма. Однако в герметичных АЭМП из-за повышенных требований к надежности и ресурсу работы она особенно актуальна. В то же время ее решение затруднено из-за отсутствия доступа к якорю, невозможностью непосредственного измерения параметров движения (усилий, перемещений, скоростей) и в итоге измерения нагрузочной характеристики, без чего невозможно и формирование оптимальной тяговой характеристики АЭМП. Благодаря теоретическим и экспериментальным исследованиям, выполненным автором, был предложен оригинальный метод определения взаимодействующих сил при различных значениях рабочего зазора электромагнита и перепадов давления рабочей среды на клапане [15, 36, 39]. Разработана методика определения составляющих противодействующих
сил, применение которой позволяет детально исследовать величину и характер их изменения. Исследования основных видов ТПА, выполненные по предложенной методике, позволили установить требования к тяговой характеристике электромагнита. Для клапанов нормально закрытого типа тяговое усилие должно быть максимальным в начальном положении и оставаться постоянным (или невозрастающим) при последующем движении якоря, чтобы уменьшить динамический удар в конце хода и механический износ деталей арматуры. Напротив, в клапанах нормально открытого типа, у которых наибольшее воздействие рабочей среды проявляется в конце хода, необходим АЭМП с возрастающей тяговой характеристикой.
Таким образом, для ТПА необходимы АЭМП двух типов тяговых характеристик, что служит основой выбора конструкции АЭМП. Указанные положения были использованы в дальнейшей деятельности не только самим автором, но и всеми проектными организациями, занимающимися разработкой трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом.
1.3. АЭМП постоянного и переменного токов.
В зависимости от рода тока источника питания АЭМП разделяются на группы постоянного и переменного тока. По одному из основных требований - возможности реализации оптимальной тяговой характеристики - оба вида ему удовлетворяют. Поэтому при выборе типа АЭМП определяющими выступают иные, в ряде случаев не менее важные факторы, такие, как технологичность и стоимость изготовления, условия эксплуатации, надежность и т.п.
Основной недостаток АЭМП постоянного тока - потребность в источнике постоянного тока - сравнительно просто решается установкой простейшего выпрямителя, что при современном уровне развития электронной техники не составляет проблем. Другим их недостатком является значительная зависимость тягового усилия от нагрева обмотки.
В то же время они обладают рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с АЭМП переменного тока, среди которых:
- технологичность изготовления, определяющаяся допустимостью изготовления деталей магнитопровода сплошными из специальных коррозионностойких нержавеющих сталей, не требующих специальных покрытий для работы в агрессивной среде;
- высокая эксплуатационная надежность, обусловленная стабильностью времени срабатывания и отсутствием недопустимого перегрева обмотки при заклинивании якоря в промежуточном положении;
- отсутствие шума и вибраций при притянутом якоре, что обеспечивает высокие виброакустические характеристики;
- возможность варьирования формой тяговой характеристики для согласования с нагрузкой.
Достоинства АЭМП переменного тока:
- возможность питания непосредственно от промышленной
сети;
- естественная форсировка при включении, связанная с зависимостью реактивного сопротивления обмотки на переменном токе от положения якоря. Оно минимально в начальном положении якоря и возрастает при его перемещении. В результате тяговое усилие при включении максимально и при дальнейшем движении остается практически постоянным, благодаря чему достигается высокое быстродействие.
Основные недостатки АЭМП переменного тока:
- связанный с естественной форсировкой при включении двух- шестикратный ток по сравнению с номинальным значением, снижающийся до номинального в конечном положении. При заклинивании якоря это может стать причиной перегрева и разрушения изоляции обмотки;
- применение сплошных магнитопроводов на переменном токе приводят к большим потерям энергии на вихревые токи, для снижения которых магнитопровод должен выполняться шихтованным, что усложняет конструкцию и технологию изготовления АЭМП;
- значительный нагрев, обусловленный потерями на гистерезис стали и вихревые токи в разделительной трубке и коротко-замкнутом витке, а также зазорами в магнитопроводе, как конструктивными, так и связанными с отложениями на поверхности
якоря химических примесей и твердых частиц, находящихся в рабочей среде;
- вибрации и шум притянутого якоря, которые в эксплуатационных условиях могут усиливаться трубопроводом.
Отмеченные недостатки снижают эксплуатационную надежность АЭМП переменного тока. Тем не менее, количественно они являются наиболее распространенными в трубопроводной арматуре общетехнического назначения.
АЭМП постоянного тока применяются прежде всего в таком оборудовании, где требуется высокая надежность, а также в тех установках, чаще всего автономных, где отсутствует промышленная сеть переменного тока.
1.4. Выводы.
Герметичные электромагнитные приводы трубопроводной арматуры принципиально отличаются от электромагнитов общетехнического назначения как конструктивно, так и по тепловым режимам работы. Увеличенные паразитные зазоры, что связано с обязательным использованием разделительных трубок, существенно влияют на распределение магнитного поля в зазорах и, как следствие, на методы расчета магнитной системы и тяговых характеристик.
Прохождение потока рабочей среды внутри электромагнита, учитывая возможный значительный диапазон ее температур, кардинально влияет на распределение тепловых потоков в электромагните, из-за чего общепринятые методы тепловых расчетов не применимы. Агрессивные свойства и параметры рабочей среды предъявляют повышенные требования к используемым материалам, элементам конструкции, технологии производства, надежности АЭМП [3,7,20,и др.].
Указанные проблемы определили задачи теоретических исследований, связанные с разработкой или развитием методов электромагнитных и тепловых расчетов АЭМП и на их основе оптимизации параметров электромагнитов, а также вопросы технического характера, совокупность которых составляет концепцию производства герметичных АЭМП.
2. Теоретические основы проектирования арматурных электромагнитных приводов постоянного тока.
Для обеспечения надежности АЭМП необходима возможно более полная и точная информация о тепловых и электромагнитных процессах, которая бы позволила оценить соответствие АЭМП техническим требованиям. Учитывая сложность протекания этих процессов, указанная цель может быть достигнута только при сочетании интегральных и полевых методов расчетов и исследований АЭМП, что положено в основу в настоящей работе.
В соответствии с принятой концепцией, на стадии проектного расчета производится выбор конструкции и критерия оптимизации, согласно которому затем производятся расчеты элементов конструкции и усредненных параметров и характеристик АЭМП [3, 8, 33, 42, 43, 75, 80, 90, 91, 96]. Для уже определенной конструкции при поверочных расчетах производятся расчет и анализ магнитного и теплового полей, позволяющие по пространственному распределению магнитного потока и температуры объективно оценить работу и характеристики АЭМП при различных режимах работы и параметрах рабочей и окружающей сред [3, 30].
2.1. Методики проектного расчета АЭМП .
Выбор конструкции электромагнита и оптимизационный расчет его параметров были обоснованы и разработаны автором в кандидатской диссертации [3, 15, 19]. Для сравнительной оценки различных конструкций предложен обобщенный показатель П:
Л
(Ш)2а>0
где Рэ - тяговое усилие электромагнита; -ток и число витков обмотки; Эя - радиус якоря; ц0 - магнитная проницаемость воздуха. Определяющим размером принят радиус якоря, так как от него зависят объем электромагнита и тяговое усилие. Намагничивающей сила Б = Ш характеризует тяговое усилие и потребление энергии. Таким образом П, являясь удельным показателем, по-
п= . 0)
зволяет сравнивать различные конструкции независимо от их размеров и мощности.
Проведенный по предложенному показателю сравнительный анализ всех известных конструкций магнитных систем показал, что наибольшие значения тягового усилия Рэ в начале хода и близкие к нему на протяжении всего хода, имеют броневые втяжные электромагниты с ненасыщенным ферромагнит шунтом [42, 75, 80, 96]. Достаточно высокие в начале хода и существенно возрастающие значения Рэ к концу хода имеют электромагниты с коническими или усеченно-коническими полюсами [65, 75, 90, 91]. На этом основании указанные конструкции были использованы при разработке большинства АЭМП, выполненных автором, и являются предметом исследования в данной работе.
В сложившейся практике проектирования электромагнитов расчет параметров конструкции производится по условию минимизации массы, объема, потребляемой энергии, времени срабатывания, стоимости и т.п., либо на максимальные значения усилий или условной полезной работы. Для АЭМП с герметизирующией разделительной трубкой предлагается использовать в зависимости от назначения два критерия: минимум объема или условного коэффициента полезного действия г|* = ^ , где 8 -
N -Т
начальный зазор; N - потребляемая мощность; Т - постоянная времени электромагнита при зазоре 5 [3, 5, 15].
Предложенная методика оптимизационного расчета АЭМП, базирующаяся на теории магнитных полей и методе сосредоточенных параметров, включает определение в общем виде зависимостей магнитных проводимостей рабочего и паразитных зазоров, магнитного потока и индукции в различных сечениях магнитной системы, а также намагничивающей силы по геометрическим размерам элементов конструкции магнитной системы. Эти зависимости позволяют связать Рэ, N и Т и через них объем V и условный к.п.д. "л* с геометрическими размерами, после чего методами вариационного исчисления производится их минимизация и определение оптимальных соотношений размеров. Ограничениями при оптимизации принимаются значения допустимой температуры перегрева обмотки и максимальной индукции во всех
сечениях магнитопровода, соответствующие выбранным материалам обмотки и магнитопровода [33, 43, 57, 65,75, 80, 91, 96].
Для оценки на стадии проектирования нагрева частей электромагнита, максимального значения и координаты наиболее нагретой части разработана методика инженерного теплового расчета, учитывающая нагрев только теплотой, выделяемой в обмотке за счет протекающего в ней тока, то есть без учета теплового воздействия рабочей среды. Для определения температуры нагрева частей электромагнита в установившемся режиме используется метод эквивалентных тепловых схем. Учет неоднородности электромагнита в тепловом отношении осуществляется представлением всего объема конечным числом идеальных однородных элементарных объемов. При этом процесс нагрева элементарного объема представляется как его нагрев от внутренних источников и теплообмен с граничащими с ним элементами [67, 69, 88, 92, 95].
С учетом принятых допущений определение температуры 5 сводится к решению системы простых дифференциальных уравнений:
= —[-»!>■+ - ®|)+...+Р,],
¡=1 Л 1 л
где Р| - потери в ¡-ом элементе; ^¡^ , - тепловые проводимости между Ьым и, соответственно, ¡+1 и М элементами; , С(, у-, -температура, теплоемкость и плотность материала 1-го элемента.
Разработаны методики расчета и соответствующие формулы для тепловых проводимостей Я в зависимости от формы и размеров элементарных объемов и направления тепловых потоков [8, 66,101,103].
Для проведения как электромагнитных, так и тепловых расчетов создано необходимое программное обеспечение [94, 97]. Разработанные методики отличаются от использовавшихся ранее для электромагнитов общетехнического назначения новыми формулами для расчета магнитных проводимостей рабочего и паразитного зазоров. Они были разработаны впервые и их эффективность и работоспособность, обеспечивающие необходимую для инженерных расчетов точность, подтверждены многолетним опытом проектирования на всех предприятиях подотрасли.
2.2. Расчет магнитных полей и тяговых характеристик АЭМП.
Приближенные методы, используемые при предварительных проектных расчетах, позволяют создать работоспособный образец, но в большинстве случаев из-за упрощенного представления топографии магнитного поля они не дают необходимой точности в определении таких интегральных характеристик, как проводимости воздушных зазоров, потокосцепление обмотки и в целом выходных параметров и характеристик АЭМП.
Наиболее универсальные и точные математические модели и методы могут быть построены только на базе теории поля. Информация о пространственном распределении физических величин, определяющих электромагнитные и тепловые процессы, позволяют избежать допущений, неизбежно принимаемых в теории цепей,
Повышенные требования к надежности АЭМП с герметизирующей разделительной трубкой и необходимость формирования обоснованных допусков на изготовление, учитывая их массовое производство, обусловили необходимость разработки полевых методов расчета АЭМП. Математическая модель, позволяющая по известной геометрии магнитной системы, характеристикам используемых материалов и другим параметрам рассчитать магнитное поле и силовую характеристика АЭМП, базируется на уравнении, полученном го системы уравнений Максвелла:
-<Нуу§га<1А + ^ = р, (2)
г
где у = Цо"1 - для воздушных зазоров и области, занимаемой обмоткой; у = ц"1 - для ферромагнитных элементов; (д0, ц - магнитные проницаемости воздуха и стали магнитопрово-да; Р = 0 для воздуха и ферромагнетика; Р = 5 - для области, занятой обмоткой с плотностью тока 8; А -векторный магнитный потенциал; г - радиус исследуемой точки.
На внутренних границах раздела сред с разными магнитными свойствами должны выполняться граничные условия:
А+ = А"
го1А го!А _
—I---г->п
= 0,
Ц М-
где п - внешняя нормаль к поверхности раздела сред, внутренняя область которой обозначена знаком минус, а наружная - плюс. Учитывая, что для броневых конструкций электромагнита магнитное поле во внешней области отсутствует, граничное условие для внешних границ принято: Аг = 0. С учетом осевой симметрии броневых электромагнитов используется цилиндрическая система координат с координатами т и Z. Составляющие вектора индукции Вг и В2 магнитного поля выражаются через векторный магнитный потенциал следующим образом:
Вг = ; в. = = А (3)
дг г дт дт г
Математическая модель (2) совместно с граничными условиями составляют краевую задачу расчета стационарного магнитного поля. В дальнейшем она преобразуется в дискретную модель, зависящую от избранного метода решения задачи. В результате сравнительного анализа методов конечных разностей, интегральных уравнений и конечных элементов, отдано предпочтение методу конечных элементов, так как он позволяет решать задачи в области с произвольной формой границ, а алгоритм решения не зависит от наличия кусочно-однородных подобластей, в том числе и нелинейных.
Для дискретизации расчетных областей использованы треугольные конечные элементы. Вычисление значений векторного магнитного потенциала А, производимое по методу Галеркина, сводится к решению системы уравнений:
Ц к \ М- к I к I к I
(4)
где:
рг°=2я[г<ч2 /
5<к)
2 г(Эф|к> ду?д^Л
дт дт дъ дх
•(В;
8<к)
4}
= 2я[г(к)]2 | Ф<к>с18;
5(к>
/фГФ^б.
Б'
Э(к) - поверхность к-того элемента дискретизации; 8'- элемент поверхности раздела сред с различными магнитными свойствами, соответствующий к-тому элементу; ц* принимает значения ця; рст; цк соответственно области, в которой находится к-тый элемент (якорь, полюс или корпус); г(к) - средний радиус к-того треугольника; Рч - радиус соответствующей поверхности раздела сред.
По вычисленным значениям А, пользуясь (3), определяются составляющие индукции В и затем по формуле Максвелла усилие, действующее на якорь электромагнита:
1
р=-ч
Б
В(Вп)-^В2п
1
(5)
] НО 5
где Г - удельное усилие на элемент поверхности (18. При расчетах используются составляющие индукции магнитного поля для элементов, примыкающих к соответствующим поверхностям со стороны воздуха. Для малых воздушных зазоров между ферромагнитными областями вводится эквивалентная магнитная проницаемость, которая определяется из равенства магнитных прово-димостей реально существующих последовательно включенных ферромагнитных и воздушных участков и эквивалентного беззазорного слоя.
Разработанная методика доведена до практического использования в виде необходимого программного обеспечения для различных типов магнитных систем и материалов. На рис. 1 приведены тяговые характеристики для полюсов в форме усеченного ко-гР но 4.о нуса. Расхождение
Рис. 1. Тяговые характеристики: 1,3 - опытная и расчетных И ЭКСПерИ-расчетная зависимости для электромагнита ментальных ХЗОаКТе-с трубкой из немагнитного материала; 2,4 -
то же из ферромагнитного материала рИСТИК не Превышает
5-6 %. Оно зависит, главным образом, от выбора конфигурации конечно-элементной расчетной сетки и задания эквивалентных магнитных проницаемостей технологических зазоров [65, 67, 93].
2.3. Расчет стационарного температурного поля АЭМП постоянного тока.
Расчет осесимметричных стационарных температурных полей базируется на общем дифференциальном уравнении теплопроводности, которое в декартовой системе координат имеет вид:
дг
дТ 5х
дк ду
с
К
ОТ ду)
-q = 0;
(6)
с граничными условиями, учитывающими конвективный теплообмен:
Àx^+Àyf^-a(T-Toc) = 0; Эх ду
с граничными условиями для теплонепроницаемой границы
— = 0 или с граничными условиями первого рода — = Т *. Здесь дп х
обозначено: и Ху - коэффициенты теплопроводности в текущей
точке расчетной области по осям X и Y; Т(х,у) - искомая функция
распределения температуры; q - объемная плотность источников
нагрева; 1Х и - направляющие косинусы нормали теплоотдаю-
щей поверхности по отношению к осям координат; а - коэффициент теплоотдачи конвекцией в окружающую среду; Тох - температура окружающей среды; п - нормаль к внешней теплоотдающей Т
поверхности; — температура на границе расчетной области; Т* -х
известное значение температуры на границе расчетной области.
В вариационной трактовке метода конечных элементов, который для единства подхода принят и для расчета тепловых полей, решение уравнения (6) эквивалентно отысканию минимума энергетического потенциала: , 2
F = Ij ? J
дх
+ rL
'ЭТУ
ду)
-2rTq
dV+J~(T-T0C)MS, (7) s 2
ч
где V, Б - объем и внешняя поверхность расчетной области.
С целью повышения точности и сокращения вычислительных операций для разбиения расчетной области были использованы наряду с треугольными и прямоугольные конечные элементы. Разработаны расчетные соотношения и алгоритмы вычисления энергетического функционала (7) как для обеих форм конечных элементов, так и для совместного решения по всей расчетной области. При построении алгоритма расчета учтено изменение коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи от температуры
где Р - температурный коэффициент теплопроводности; 1опр - определяющий размер (обычно высота электромагнита).
Решение системы нелинейных уравнений производится методом простой итерации.
Для расчета тепловых полей разработан пакет программ для персональных компьютеров типа ЮМ PC/AT. Многочисленные расчеты и исследования показали, что предложенная математическая модель адекватно отражает физическую картину геплорас-пределения в электромагните. Она позволяет выявить влияние тех или иных конструктивных решений на теплораспределение и максимальную величину температуры. В частности показано, что наибольшее влияние на величину температуры наиболее нагретых точек оказывает воздушный зазор между катушкой и разделительной трубкой, а также соотношение между высотой и толщиной обмотки [69,79, 92].
3. Теоретические основы проектирования АЭМП переменного тока.
Наиболее существенные особенности АЭМП при питании их обмоток переменным током:
1) зависимость намагничивающей силы ( за счет изменеия реактивной составляющей сопротивления обмотки) от величины рабочего за зора;
0,25
2) значительное влияние вихревых токов при нешихтован-ном магнито проводе, проявляющееся в уменьшении тягового усилия и увеличении нагрева.
При производстве электромагнитных клапанов не только постоянного, но и переменного тока традиционно используются броневые конструкции. Это связано со стремлением, учитывая массовое производство, к унификации узлов магнитопровода, упрощению технологии и снижению стоимости их изготовления. Поэтому радикальное снижение влияния вихревых токов за счет использования шихтованных деталей магнитопровода возможно лишь в ограниченных случаях. Влияние вихревых токов непосредственно связано с формой и размерами элементов магнитопровода, а также наличием замкнутых токопроводящих контуров (разделительная трубка, короткозамкнутый виток и др.). В связи с этим их расчет может быть выполнен только для заданной конструкции.
Таким образом, проектный и оптимизационный расчеты АЭМП переменного тока должны проводиться в два этапа. На первом этапе, используя принципы, аналогичные оптимизации АЭМП постоянного тока и основанные на минимизации массы или других показателей, определяются геометрические размеры элементов магнитопровода. На втором этапе рассчитываются вихревые токи и оптимизируется величина индукции в рабочем зазоре.
В развитие предложенного подхода разработаны методики расчетов, основанные на методе магнитных цепей и теории поля.
Полученные при этом соотношения а = р = ^; Л = ~ между диаметром якоря <3Я и длинами других участков магнитопровода : 1 - катушки, Ь^. - полюса и Ьв - воротничка позволяют в зависимости от заданных величин начальных усилия Р3 и зазора 83 выбрать оптимальную геометрию магнитной системы, при которой ее масса минимальна. В частности, для АЭМП переменного тока с плоскими торцами якоря и полюса оптимальные значения указанных параметров: а = 3; р = 0,3; т| =0,5 [58, 86, 89, 90, 91, 96].
Взаимодействие вихревых токов с основным потоком изменяет распределение магнитного поля, что отражается на величине тягового усилия и кроме того создает дополнительные потери энергии и нагрев. Учет этого явления особенно важен в тех случаях, когда магнитная система выполняется из нешихтованных элементов.
Для расчета вихревых токов принята модель, согласно которой магнитная цепь разделена на три участка: полюс, воротничок и участок , свободный от втулок, а сам электромагнит представляется трансформатором, соответственно, с тремя вторичными короткозамкнутыми обмотками. Определение активных сопротивлений вторичных обмоток гв производится по эффективной глубине проникновения электромагнитной волны в якорь:
А =
I соуц
где у и ц -удельная электрическая проводимость и
средняя магнитная проницаемость материала якоря.
Модель позволяет определить потокораспределение в магнитной системе и среднее значение тягового усилия с учетом влияния вихревых токов. Разработаны методики расчета при больших рабочих зазорах (5 > 0,2с1я), когда не учитываются процессы в полюсном экране, и при малых зазорах (6 < 0,2с1я), когда учитываются как магнитные сопротивления стальных участков магнитопровода, так и короткозамкнутый виток на торце якоря
или полюса [40]. На рис.2 приведены расчетная и экспериментальная тяговые характеристики. Расхождение значений тягового усилия не превышает 5%.
Вопрос о расчетах индукции в рабочем зазоре АЭМП переменного тока с нешихтованным магнитопро-водом имеет свои особенности и потому применение для этих целей методик расчета, используемых для АЭМП с
Рис. 2. Тяговые характеристики электромагнита: 1 - расчетная, 2 - опытная
шихтованным магнитопроводом, приводят к увеличению погрешности расчетов в 2+3 раза. В связи с этим был разработан новый подход к расчету индукции в зазоре на заданную величину потребляемой мощности. Согласно ему, значение индукции, рассчитываемое обычно по формуле Максвелла, принимается лишь как начальное, а затем с учетом потерь в стали на вихревые токи и гистерезис определяются новые значения индукции в зазоре и отдельных частях магнитопровода. Расчеты индукции базируются на законе полного тока и совмещены с оптимизацией геометрии магнитной системы по минимуму массы или потребляемой мощности. Благодаря более высоким точностям расчетов, методика получила широкое распространение в практике проектирования АЭМП переменного тока с нешихтованным магнитопроводом.
Рассмотренные методики, достаточные для выполнения проектных расчетов, не позволяют составить фактическую картину магнитного поля, с помощью которого можно было бы выявить локальное насыщение отдельных участков магнитопровода и пространственное распределение потерь энергии, необходимое для тепловых расчетов.
Для этих целей, как и в АЭМП постоянного тока, используется модель, построенная на базе теории поля. В ее основе те же уравнения Максвелла (2), но магнитное поле на переменном токе принимается квазистационарным с векторным магнитным потенциалом, являющимся комплексным числом. При этом возможны два подхода. Первый, основанный на предположении о синусоидальности токов и векторного магнитного потенциала, приводит к удвоению размерности решаемой задачи. Кроме того допущение о синусоидальности вихревых токов не соответствует действительности, поскольку векторный магнитный потенциал А представляет периодическую несинусоидальную функцию времени, спектр гармоник которой отличается от спектра гармоник плотности тока.
Более строгим является представление А в виде функции не только координат, но и времени, что к тому же не приводит к увеличению размерности системы уравнений и упрощает переход от расчета магнитного поля переменного тока к уже разработан-
ному расчету на постоянном токе. Кроме того принимается, что
плотность тока в области, занимаемой обмоткой, определяется
( йЧЛ w
выражением: y(t)= Ura sin cot---, где w, R, SKaT - число
v dt J RSKar
витков, сопротивление и сечение окна катушки; - потокосцеп-ление обмотки.
Задача сводится к решению системы нелинейных дифференциальных уравнений вида: л\
irX-ï^+Sv^lAjbf (8)
k dt k V k
относительно искомых Aj(t). Коэффициенты d¡j, by, Су составляются в соответствии с методом конечных элементов и являются сложными нелинейными функциями. Для их вычисления предложена методика, основанная на методах Адамса- Маултона первого и второго порядка. В результате решения системы определяются векторный магнитный потенциал A(t) и его производная. Интегрирование системы проводится в течение двух периодов питающего напряжения. По мгновенным значениям A(t) и составляющим индукции для второго периода вычисляются среднее или действующее значения таких интегральных параметров как электромагнитная сила, потери на вихревые токи и гистерезис в элементах магнитной системы, а также в короткозамкнутом витке [69, 84,92, 93, 103].
Поскольку характер процессов теплопереноса в АЭМП постоянного и переменного тока одинаков, то и методика теплового расчета отличается лишь в учете дополнительных источников потерь энергии. Для этого используются значения потерь на вихревые токи и гистерезис, а также их распределение по объему электромагнита, полученные при электромагнитных расчетах. Сопоставление результатов расчетов с полученными экспериментально показывают их хорошее совпадение. Так, для среднего значения электромагнитной силы величина погрешности не превышала 69 %, причем наибольшие значения соответствуют меньшим зазорам. Они имеют характерную форму уменьшение скорости нарастания индукции в первой половине периода и замедление во второй половине. Этот эффект более резко проявляется при уменьшении величины зазора.
4. Концепция проектирования и производства АЭМП.
Практическая реализация сформулированных выше теоретических положений и последующие подготовка и освоение серийного производства потребовали разработки мероприятий организационного, методического и производственного характера, которые в комплексе составили концепцию производства АЭМП. Направления и содержание этой работы в значительной мере определили два обстоятельства:
1) отмеченные ранее большая номенклатура клапанов с электромагнитным приводом, многообразие видов и параметров рабочей среды, а также режимов работы и условий эксплуатации;
2) статус научно-производственного комплекса электромагнитной арматуры АО "Знамя труда", которым с 1979 г. руководил автор, в качестве головной организации подотрасли, координирующей все работы данного направления в стране, ответственной за техническую политику и уровень всех разработок, а также выпуск нормативной и технической документации.
4.1. Система автоматизированного проектирования электромагнитных приводов клапанов (САПР ЭПК).
Необходимость разработки и использования САПР ЭПК была обусловлена сложностью и большим объемом вычислений при решении полевых задач, неизбежностью применения итерационных методов синтеза магнитных систем и конструкций клапанов, большим объемом выходной технической документации, огромным количеством проектов (более тысячи типоразмеров за последние 20 лет).
Созданная САПР ЭПК включает две проектирующие подсистемы: автоматизации расчетных работ (ПАРР) и автоматизации чертежных работ (ПСАЧР), а также две обслуживающие подсистемы: управления базой данных и мониторная.
Основными функциями ПАРР являются: решение задач параметрического синтеза и анализа электромагнитного привода; получение расчетным путем значений технических параметров и характеристик АЭМП в объеме традиционной расчетной записки,
входящей в состав комплекта технической документации. Программное обеспечение ПАРР, выполненное на языках БЭЙСИК и ПАСКАЛЬ, включает в себя десять пакетов прикладных программ: 1)проектный и поверочный расчеты АЭМП постоянного тока; 2) проектный расчет АЭМП с ненасыщенным ферромагнитным шунтом; 3) расчет электромагнитного поля и интегральных характеристик АЭМП постоянного тока; 4) расчет температурного поля АЭМП постоянного тока методом конечных элементов; 5)расчет температурного поля АЭМП постоянного тока методом эквивалентных схем; 6) проектный и поверочный расчеты АЭМП переменного тока; 7) расчет электромагнитного поля и интегральных характеристик АЭМП переменного тока; 8) расчет температурного поля АЭМП переменного тока; 9) расчет параметров и характеристик упругих элементов АЭМП; 10) расчет параметров надежности клапана.
Каждый пакет имеет управляющую и набор функциональных программ. С помощью ПСАЧР выполняются: 1) деталиро-вочные чертежи АЭМП и клапана заданной конструкции; 2) дета-лировочные чертежи АЭМП новой конструкции; 3) сборочные чертежи АЭМП и клапанов (полный комплект); 4) техническая текстовая документация; 5) рекламно-информационные листы. В качестве базового программного обеспечения использованы диалоговая система коллективного пользования PRIMUS и чертеж-но-графическая система AutoCAD, программы чертежей написаны на языке AutoLISP. Программное обеспечение ПСАЧР состоит из шести пакетов прикладных программ.
Разработанная САПР ЭПК позволила в 2+3 раза сократить время проектирования, уменьшить стоимость проектных работ и объем экспериментальных исследований. В области проектирования АЭМП она является единственной известной системой, обеспечивающей автоматизацию более 60% проектных процедур [94,97,101,103].
4.2. Методическое, информационное и нормативное обеспечение предприятий подотрасли.
Для методического и информационного обеспечения предприятий и организаций, занимающихся разработкой и производством клапанов с электромагнитным приводом, а также учебных заведений были опубликованы труды, содержащие результаты выполненных автором теоретических исследований, методов проектирования, обзора и анализа отечественных и зарубежных разработок, конструкторских и технологических решений, а также организации производства и эксплуатации. Общее число публикаций - 218, среди них: 1) восемь монографий [1-8], в том числе один каталог [6], три справочника [2, 4,5], три пособия по монтажу, эксплуатации и ремонту [4,27,29], 103 авторских свидетельства СССР [104-207], 18 патентов Российской Федерации [150, 161,163,165,177,178,181 и др.], 11 патентов ФРГ, Швейцарии, Франции на изобретения [208-218]; 2) двадцать три брошюры [931], содержащие сведения о базовых [22] и новых [9] конструкциях, обзор и анализ продукции и опыта зарубежных фирм [17, 18,24,31], тенденциях развития [23,26], опыте производства и эксплуатации [27,29], а также общую и оперативную информацию по всем видам клапанов с электромагнитным приводом [1103]; 3) пять учебных пособий [99-103], изданных в СПбГЭТУ.
При участии и под руководством автора были разработаны и введены в действие: ГОСТ 22413-77 и сменивший его ГОСТ 22413-89 "Арматура трубопроводная с электромагнитным приводом. Основные параметры"; руководящий технический материал РТМА-72-89 "Методика расчета приводных электромагнитов броневого типа для трубопроводной арматуры"; СТП 07-81-17174 " Выбор типа запорной арматуры в зависимости от технических требований и условий эксплуатации"; СТП 07.81-9300-92 "Безопасность трубопроводной арматуры. Критерии и номенклатура показателей опасности трубопроводной арматуры", и другие нормативные материалы, ко торыми руководствовались все отечественные заводы подотрасли арматуростроения, а также привлеченные предприятия (Волжский машиностроительный завод, г.Рыбинск; Машиностроительный завод "Корвет", г.Курган и др.).
4.3. Технические аспекты производства.
Бессалышковые 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 магнитомяг-кая сталь 02X16 с высокими магнитными характеристиками, по-
вышенной пластичностью и коррозионной стойкостью сварных соединений [205].
2. Разработана и внедрена технология изготовления узла герметизирующая разделительная трубка-полюс из магнитомяг-кой стали, разделенных кольцом из маломагнитного материала. Способ предусматривает соединение элементов из разнородных материалов, требуемая чистота и точность рабочей поверхности которых обеспечивается за счет технологической перемычки, удаляемой в процессе изготовления узла разделительная трубка-полюс. Техпроцесс получил широкое применение при изготовлении магнитопроводов преимущественно для клапанов распределительных повышенной надежности для АЭС и судовых энергетических установок [26].
3. Разработаны оборудование и технологический процесс измерения и контроля магнитных характеристик сталей заготовок и готовых деталей магнитопровода, что значительно повысило качество электромагнитов[74,77].
4. Разработаны технологии изготовления, вакуумной пропитки й сушки обмоток, существенно повышающие срок службы и надежность электромагнитов [27]. Многие из них внедрены в масштабах подотрасли в соответствии с документами: РТМА 8270, СТП 0781-460-77, ТПП 01273 000 41, ТПП 01289 000 40 и др.
4.4. Основные результаты внедрения.
Впервые работы по конструированию и освоению серийного выпуска отечественных запорных и распределительных клапанов с электромагнитным приводом начали проводиться в г. Ленинграде, в Центральном конструкторском бюро арматуростроения (ЦКБА) и в НПО "Знамя труда" в пятидесятых годах. По мере развития различных отраслей промышленности, в первую очередь большой энергетики, судостроения, агропрома, микробиологической промышленности, холодильного машиностроения, металлургии ими проводились интенсивные работы по разработке новых технически более совершенных конструкций, передаче техдокументации и освоению серийного производства на Пензен-
ском, Семеновском, Львовском и Киевском арматурных заводах, Курганском машиностроительном предприятии "Корвет".
С целью осуществления технической политики и координации работ по проектированию и изготовлению арматуры с электромагнитным приводом на заводах подотрасли арматурострое-ния в 1976 г. на НПО "Знамя труда" был создан научно-производственный комплекс электромагнитной арматуры (НПК ЭМА).
Начиная с 1961 г., автор непосредственно участвовал, а с 1979 г. руководил, в том числе в должности начальника НПК ЭМА, всем комплексом работ по разработке, организации специализированных производств и постановке серийного производства, проведению государственных испытаний и подконтрольной эксплуатации ТПА ЭМП.
К 1991 году было разработано и освоено серийное производство 138 типоразмеров (1106 исполнений) электромагнитных клапанов запорных и распределительных, а объём выпуска к 1991 году составлял 450000 штук в год. К 1996 г. число разработок достигло 150 типоразмеров, а электромагнитных приводов 93 типоразмеров. Технические характеристики основных представителей базовых конструкций клапанов запорных и распределительных приведены соответственно в табл. 1 и 2 , а электромагнитных приводов в табл.3.
Таблица 1.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БАЗОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗАПОРНЫХ КЛАПАНОВ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ
Обозначе ние чертежа клапана мм Рабочие среды *) Перепад давления на закрытом клапане Др, кгс/см2 Давление рабочее Рр> кгс/см2 Температура рабочей среды, °С
1 2 3 4 5 6
Г26198М 5,40 + + + 0,5+20 1,3-10"3+25 -40+70
Т26209 3,6,10, 15,25,40 + + + + 0+20 1,3-10"3+23 -20+60
Т26292 100 + 5+25 36 0+100
Т26294 150 + 0+1 4,0-10~3+1 0+50
Т26314 3,10,25, 40,50,65 + 0+16 16 -15+40
Т26315 10 + 0+0,3 0,05+0,3 5+20
Т26316 15 + 0+2,5 2,5 0+90
Т26414 10,15,25 + 0+1 1 -15+40
Т26492 15,25 + 0 25 0+50
Т26507 6,10,15 + + + 0+60 65 0+65
Т26512 6,10,15, 25,40,60 + + + + 0,1+20 25 0+140
Т26515 15,25,40 + 1+10 0,5+10 2+50
Т26532 25,40 + 0,5+10 10 0+35
Т26537 6 + 0+25 25 0+55
Т26552 6 + 0+3 6 3+15
Т26554 25,40,50 + + 1+16 16 5+140
Т96562 32 + + 0+2,2 1,3-10"3+2 20+105
У96609 5 + 0+14 14 0+70
П326107 15,25,40 + + + 0+1,5 1,5 -10+90
П326291 10,15 + + 0+6 6 0+175
ЭТ 106 15 + 0+35 35 0+130
^ 1 - воздух, 2- вода, 3 - агрессивные среды, 4 - пар, 5 - хладоны, б - масло, мазут.
Таблица 2.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БАЗОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ
Обозначе ние чертежа клапана Dy, мм Рабочие среды *' Перепад давления на закрытом клапане Лр, кгс/см2 Давление рабочее РР, кгс/см2 Температура рабочей среды, °С
1 2 3 4 5
Б055.061 32 + 0-0,3 0,3 0+60
Т055.063 6,10,15 + 25+55 25+55 5+65
Т055.077 6 + 25+55 25+55 -10+60
Т055.078 3 + + + : 0+4 4 0+50
Т055.079 10 + - 0+150 8+150 -43+-20
Т055.090 6 + 0+12 12 -43+50
Т055.093 6 + 40+40 45 -43+60
Т055.099 6 + + 30+50 30+55 0+65
Т055.100 6 + 4- 30+45 30+45 0+65
Т055.048 6 + + 25+70 25+70 5+65
Т055.064 6 + 25+55 25+55 0+70
1 - воздух, 2 - вода, 3 - агрессивные среды, 4 - пар, 5 - хладоны.
Таблица 3.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БАЗОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРИВОДОВ КЛАПАНОВ
Обозначение Напряжение, В Номинальные Температура среды, °С Потребляемая мощность, Вт
постоянный ток переменный усилие, Н перемещение, мм окружающей рабочей
Т26316-015 110 220 90 3 5+50 <100 50
Т26507-010Г 27 - 49 2,8 <50 <75 19
Т26554 24 - 30 1 40 140 20
ЭМ 37 12+220 24+380 '4+17 1,5+16 -50+65 -45+125 20+45
Т098.045 - 220 0,5 6 35 100 7
Т098.052 220 - 1200 1,8 10+40 <50 150
Т25552-006 27 - 7,5 2 • <50 <15 10
Т055.078В 24,220 - 9,5 1,3 <50 <50 10
Б055.022-00 220 - 200 12,5 <50 <70 350
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей диссертации на основании обобщения собственного опыта и анализа мировых тенденций развития трубопроводной арматуры, комплекса теоретических и практических разработок сформулированы и изложены решения, составившие концепцию создания бессальниковой трубопроводной арматуры с встроенным электромагнитным приводом, способствующие ускорению научно-технического прогресса в области машиностроения. На базе полученных результатов решена важная народно- хозяйственная задача по оснащению многих жизненноважных отраслей промышленности - энергетической, химической, микробиологической; АЭС; нефте- и газопроводов; холодильного оборудования современным высоконадежным оборудованием.
Основные результаты работы формулируются следующим образом: 1. Многообразие трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом , составляющее сотни разновидностей только по номенклатуре, потребовало ее систематизации. В результате проведенного анализа предложены три схемы классификации: 1) по общим требованиям к трубопроводной арматуре и условиям ее эксплуатации; 2) по конструкторским и технологическим решениям; 3) по типу привода и требованиям к нему. Предложенные классификации, позволяющие проводить целенаправленно как выбор, так и проектирование арматуры, составили основу концепции ее производства.
2. На основании анализа нагрузок на электромагнитный привод в различных типах трубопроводной арматуры , исходя из условия согласования характеристик привода и нагрузки, обосновано применение магнитных систем привода двух видов: с ненасыщенным ферромагнитным шунтом или с конической формой полюсов стопа и якоря.
3. Предложены критерии рационального проектирования электромагнитного привода трубопроводной арматуры. Разработаны методики проектирования электромагнитов постоянного тока с ненасыщеным ферромагнитным шунтом и с конической формой полюсов сердечника и якоря на минимум объема. Для
этого получены новые расчетные формулы магнитных проводи-мостей рабочего зазора и потоков рассеяния.
4. Разработана математическая модель магнитного поля, позволяющая учесть специфику электромагнитных приводов постоянного тока с разделительной герметизирующей трубкой и получить информацию о пространственном распределении индукции. Модель позволяет оптимизировать форму и размеры элементов магнитной системы с целью исключения локального насыщения магнитной системы. Для расчетов магнитного поля предложено использовать численный метод конечных элементов как наиболее универсальный, а для осесимметричных магнитных полей принят подход Галеркина, как наиболее общий и не требующий знания энергетического функционала.
5. Разработаны математические модели стационарных осесимметричных температурных полей арматурных электромагнитных приводов, построены алгоритмы и программы, позволяющие исследовать пространственное распределение температуры.
6. Предложена математическая модель, разработаны алгоритмы и программы расчетов квазистационарного магнитного поля и характеристик электромагнитного привода переменного тока с учетом влияния вихревых токов в массивных элементах магнитопровода и полюсном экране.
7. Создана система автоматизированного проектирования электромагнитных приводов клапанов постоянного и переменного тока, осуществляющая практически все расчетные и чертежные работы. Внедрение и использование этой системы позволило в 2...3 раза сократить время и стоимость проектирования, повысить его эффективность.
8. Разработана и внедрена совокупность конструкторских и технологических решений, защищенных авторскими свидетельствами, отечественными и зарубежными патентами, обеспечивших высокие технический уровень и эксплуатационную надежность выпускаемой трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом.
9. Создано несколько поколений и модификаций трубопроводной арматуры с электромагнитными приводами постоянного и
переменного тока, организовано их серийное производство на шести арматурных и машиностроительных предприятиях. Разработанные при непосредственном участии и под руководством автора клапаны с электромагнитными приводами успешно эксплуатируются в различных системах повышенной надежности, в том числе на трубопроводах систем безопасности 1 и 2 контуров стационарных и передвижных АЭС, в судостроении, установках для разведки, добычи и переработки нефти и газа, автоматизированных котлоагрегатах, сельском хозяйстве и др.
10. Опубликовано 8 монографий, 23 брошюры, 5 учебных пособий, а всего 218 работ, в которых всесторонне отражены состояние и тенденции развития трубопроводной арматуры с электромагнитными приводами, методы расчета и проектирования, конструкторские и технологические аспекты производства, вопросы надежности и безопасности трубопроводной арматуры.
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:
Монографии:
1. Пржиалковский А.Л., Щучинский С.Х. Электромагнитные кла-паны.-М.: Машиностроение., 1967.-246 с.
2. Щучинский С.Х., Гуревич Д.Ф., Заринский О.Н., Косых С.И. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. -М.: Машиностроение, 1982.-319 с.
3. Щучинский С.Х. Электромагнитные приводы исполнительных механизмов. -М.: Энергоатомиздат, 1984.-153 с.
4. Щучинский С.Х., Гуревич Д.Ф., Заринский О.Н. Эксплуатация приводной арматуры на химических предприятиях.-М.: Химия, 1985.-361 с.
5. Щучинский С.Х. Клапаны с электромагнитным приводом. -М.: Энергоатомиздат, 1988.-151 с.
6. Щучинский С.Х., Бабушкин В.А. Промышленная трубопроводная арматура с электромагнитным приводом. -М.: Цинтихим-нефтемаш, 1980.-64 с.
7. Щучинский С.Х. Применение электромагнитов в качестве привода трубопроводной арматуры. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1989.-56 с.
8. Щучинский С.Х. Расчет и проектирование многозазорных электромагнитных приводов трубопроводной арматуры.-М.: Цинтихимнефтемаш, 1992.-98с.
Брошюры:
9. Щучинский С.Х., Мельникова А.А. Новые конструкции клапанов с электромагнитным приводом. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1973.-28 с.
10. Щучинский С.Х., Заринский О.Н. Электромагнитный привод трубопроводной арматуры. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1977.-52с.
11. Щучинский С.Х. Арматура с электромагнитным приводом. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1978.-69 с.
12. Щучинский С.Х. Герметичные электромагнитные приводы клапанов. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1978.-48 с.
13. Щучинский С.Х. Арматурные электромагнитные приводы с регулируемой характеристикой . -М.: Цинтихимнефтемаш,
1978.-32 с.
14. Щучинский С.Х. Характеристики запорной арматуры с электромагнитным приводом. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1979.-16 с.
15. Щучинский С.Х. Исследование условий работы и разработка методики расчета электромагнитного привода трубопроводной арматуры// Автореф. канд. дисс.-Л.,1972.
16. Щучинский С.Х., Заринский О.Н. Исполнительные устройства разгруженных электромагнитных клапанов. - М.: Цинтихимнефтемаш, 1979.-26 с.
17. Щучинский С.Х., Лебедева А.Б. Конструкции электромагнитных приводов зарубежных фирм. -М.: Цинтихимнефтемаш,
1979.- 19 с.
18. Щучинский С.Х., Лебедева А.Б. Основные узлы электромагнитных приводов зарубежных фирм. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1979.-17 с.
19. Щучинский С.Х. Основные принципы выбора и тенденции в конструировании электромагнитных приводов клапанов. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1979.-18 с.
20. Щучинский С.Х. Выбор электромагнитной арматуры. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1980.-26 с.
21. Щучинский С.Х. Дублирующий привод электромагнитной арматуры. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1980.-16 с.
22. Щучинский С.Х. Базовые конструкции основных узлов электромагнитной арматуры.-М.: Цинтихимнефтемаш, 1982.-24 с.
23. Щучинский С.Х. Тенденции развития арматуры с электромагнитным приводом.-М.: Цинтихимнефтемаш, 1982.-38 с.
24. Щучинский С.Х., Заринский О.Н. Электромагнитная арматура , ФРГ. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1983.-18 с.
25. Щучинский С.Х., Комиссаров В.М. Двухзазорные электромагнитные приводы в арматуростроении.-М.: Цинтихимнефтемаш, 1983.-27 с.
26. Щучинский С.Х., Бисякова М.Г. Современные конструкции электромагнитных клапанов.-М.:Цинтихимнефтемаш, 1985.-50с.
27. Щучинский С.Х. Эксплуатация и ремонт электромагнитных клапанов. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1986.-48 с.
28. Щучинский С.Х., Заринский О.Н. Конструкции электрических приводов трубопроводной арматуры. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1990.-69 с.
29. Щучинский С.Х., Заринский О.Н. Монтаж, регулировка и настройка электрических приводов трубопроводной арматуры. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1990.-76 с.
30. Щучинский С.Х., Бисякова М.Г. Проектирование и выбор электромагнитных приводов трубопроводной арматуры. -М.: Цинтихимнефтемаш, 1991.-69 с.
31. Щучинский С.Х. Электромагнитные клапаны фирмы "ВиЗСШОБТ" (ФРГ). -М.: Цинтихимнефтемаш, 1980.-16 с.
Статьи и тезисы докладов:
32. Щучинский С.Х. Арматура с электромагнитным приводом.// Насосостроение и арматуростроение.-М., 1967, N1.-С.33-36.
33. Пеккер И.И., Щучинский С.Х., Лебский М.М. Упрощенный проектный расчет приводного электромагнита //Изв. вузов. Электромеханика.-1967, N10.-С.1109-1113.
34. Щучинский С.Х. Пневматические распределители с электромагнитным приводом/ЛЦинтихимнефтемаш. -M.,1968,N2.-C.l-8.
35. Щучинский С.Х. Вакуумные вентили с электромагнитным приводом //Цинтихимнефтемаш. -М.,1968, N2.- С.1-7.
36. Пеккер И.И., Щучинский С.Х. Косвенный экспериментальный метод определения динамических характеристик противодействующих сил механизмов электромагнитным приводом// Электромеханика. Изв. вузов, 1969, N11.-C.1256-1258.
37. Щучинский С.Х., Турецкий В.Л. Мембранный вентиль с электромагнитным приводом //Холодильная техника.-М.,1969,N12.-С.38-39.
38. Щучинский С.Х., Мельникова A.A., Турецкий В.Л. Вентили СВМ12Ж-15 и СВМ12Г-15 с электромагнитным приводом// Холодильная техника.-М., 1970, N1.-C.20-21.
39. Щучинский С.Х., Пеккер И.И. Исследование динамики электромагнитного вентиля трубопроводной арматуры //Электромеханика. Изв. вузов., 1971, N2.-C.775-778.
40. Щучинский С.Х. Оценка влияния вихревых токов на переходный процесс в цепи приводного электромагнитного привода при срабатывании//Сб. науч.трудов "Арматуростроение".-Л., 1972. -С.24-29.
41. Щучинский С.Х. Выбор рационального типа приводного электромагнита клапана//Сб. науч.трудов "Арматуростроение".-Л., 1972. -С.62-66.
42. Щучинский С.Х., Пеккер И.И. Расчет броневого электромагнита с ненасыщенным магнитным шунтом/ /Электромеханика. Изв. вузов., 1972, N7. -С.805-807.
43. Щучинский С.Х. Упрощенный расчет приводного электромагнита с ненасыщенным ферромагнитным шунтом // Сб. науч.трудов "Арматуростроение". -Л., 1973.-С. 17-27.
44. Щучинский С.Х., Мельникова A.A. Методика построения динамической тяговой характеристики приводных электромагнитов арматуры//Сб. науч. трудов "Арматуростроение".-Л., 1973.-С.41-48.
45. Щучинский С.Х., Мельникова А.А. Электромагнитные клапаны для автоматизированных котельных установок//Химическое и нефтяное машиностроение.-М., 1973, N9. -С.8-9.
46. Щучинский С.Х. Магнитоуправляемый клапан//Сб. на-уч.трудов "Арматуростроение". -Л., 1974.-С.9-17.
47. Щучинский С.Х. Клапаны с электромагнитным приводом для судовых установок//Холодильная техника. - М., 1974, N4. -С.12-15.
48. Щучинский С.Х. Клапаны с электромагнитным приводом для судовых установок //Холодильная техника. -М., 1974, N7. -С.60-62.
49. Щучинский С.Х. Разработка арматуры с электромагнитным приводом //Химическое и нефтяное машиностроение.-М.,1975, N12. -С.45-47.
50. Щучинский С.Х., Бисякова М.Г. Электромагнитный привод с регулируемой тяговой характеристикой //Сб. науч.трудов "Арматуростроение". -Л., 1975.-С.48-57.
51. Щучинский С.Х. Клапаны Dy=l 5 мм с электромагнитным приводом для топлива//Цшгшхимнефтемаш. -М., 1976, N5.-С.4-9.
52. Щучинский С.Х. Электромагнитный клапан Dy=40 мм для красильных аппаратов/ЛДинтихимнефтемаш. -М., 1976, N5. -С.9-13.
53. Щучинский С.Х. Электромагнитный клапан Dy=10 и 15мм, Рр=23 кгс/см2 для фреона 12 и 22 //Цинтихимнефтемаш. -М., 1976, N5.-C.13-17.
54. Щучинский С.Х. Малогабаритные вентили с электромагнитным приводом для холодильных машин //Холодильная техни-ка.-М.,1977, N12.-C.55-57.
55. Щучинский С.Х. Состояние и перспективы развития арматуры с электромагнитным приводом//Химическое и нефтяное маши-ностроение.-М.Д978, N12. -С.9-11.
56. Щучинский С.Х. Клапаны с электромагнитным приводом для АЭС. //Химическое и нефтяное машиностроение.-М.,1980, N2. -С.44-47.
57. Щучинский С.Х. К расчету эквивалентного сечения рабочего зазора электромагнитного привода арматуры//Сб. науч.трудов "Арматуростроение". -Л., 1982.-С.8-13.
58. Щучинский С.Х. Методика определения рабочего зазора бессальниковых электромагнитных клапанов переменного тока //Цинтихимнефтемаш. -М., 1982,N4.-C.4-9.
59. Щучинский С.Х. Клапаны с электромагнитным управлением Dy= 65 мм для мельничного оборудования //Химическое и нефтяное машиностроение. -М.,1983, N2. -С.21-22.
60. Щучинский С.Х. Расчет электромагнитных приводов постоянного тока бессальниковой трубопроводной арматуры // Химическое и нефтяное машиностроение.-М.,1983,Ы5.-С.15-16.
61. Щучинский С.Х. К расчету арматурных электромагнитных приводов. //Химическое и нефтяное машиностроение.- М.,1983, N5. -С.18-18.
62. Щучинский С.Х. Основные направления развития промышленной трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом//Цинтихимнефтемаш. -М., 1983, N5.-C.14-19.
63. Щучинский С.Х. Электромагнитные клапаны для природного газа. //Цинтихимнефтемаш. -М., 1984, N2.-C124-17.
64. Щучинский С.Х. К расчету времени движения сердечника двухзазорного электромагнитного привода клапана //Сб. науч. трудов "Арматуростроение". -Л., 1984.-С.32-33.
65. Щучинский С.Х. Методика оптимизационного расчета электромагнитного привода клапана //Сб. науч.трудов "Арматуростроение" - Л., 1984. -С.34-47.
66. Щучинский С.Х. К расчету проводимости рабочего зазора конической формы с ферромагнитным шунтом двухзазорного электромагнитного привода //Сб. науч.трудов "Арматуростроение" -Л., 1984.-С.48-58.
67. Щучинский С.Х., Шевяков B.C. К вопросу теплового расчета обмотки электромагнитного привода переменного тока с массивным магнитопроводом //Сб. науч.трудов "Арматуростроение".-Л., 1985.- С. 14-21.
68. Щучинский С.Х., Турецкий В.Л. Блок электромагнитных клапанов для винтовых компрессоров//Холодильная техника.-М., 1986, N3.-C.38-39.
69. Щучинский С.Х., Бисякова М.Г. Исследования распределения температуры нагрева деталей электромагнитных клапанов// Цинтихимнефтемаш. -М., 1986, N1. -С.3-4.
70. Щучинский С.Х. Развитие производства электромагнитных клапанов. //Химическое и нефтяное машиностроение.-М.,1988, N9. -С.14-16.
71. Щучинский С.Х., Бисякова М.Г. Расчетная оценка внешнего магнитного поля рассеяния, создаваемого током в катушке клапана с электромагнитным приводом //Сб. науч.трудов "Арматуростроение".-Л., 1988.-С.26-40.
72. Щучинский С.Х., Бисякова М.Г. Расчетная оценка внешнего магнитного поля, создаваемого ферромагнитными массами клапана с электромагнитным приводом при параллельном намагничивании его в магнитном поле Земли //Сб. науч.трудов " Арматуростроение" .-Л., 1988.-С.41-49.
73. Щучинский С.Х., Бисякова М.Г. Пути снижения уровня напряженности внешнего магнитного поля при конструировании и монтаже клапанов с электромагнитным приводом// Цинтихимнефтемаш. -М., 1989, Ы11.-С.13-16.
74. Щучинский С.Х., Контроль магнитных характеристик стержневых образцов магнитомягких сталей для магнитопроводов электромагнитных приводов арматуры//Сб. науч.трудов "Арматуростроение"-Л.,1989.-С.105-119.
75. Щучинский С.Х. Оптимальные соотношения для обеспечения максимума тягового усилия втяжного приводного электромагнита постоянного тока //Сб. науч. тр. ЦКБА.-Л.: ЦКБА, 1989. -С.10-18.
76. Щучинский С.Х. Клапаны с электромагнитным приводом, выпускаемые отечественной промышленностью по разработкам ЦКБАШромышленная трубопроводная арматура, направления развития. 1У Всесоюзная науч.- техн. конф. -Л.: ЦКБА, 1990. -С.85-86.
77. Щучинский С.Х. Контроль магнитных характеристик сталей для электромагнитных приводов арматуры // Цинтихимнефтемаш.-М„ 1990, N4. - С.16-19.
-4978. Щучинский С.Х. Новая конструкция распределительного клапана прямого действия с электромагнитным приводом // Цин-тихимнефтемаш. -М., 1990, N4.-C.4- 9.
79. Щучинский С.Х. Тепловой расчет электромагнитного привода клапана. //Сб. науч. тр. ЦКБА.-Л.: ЦКБА, 1990. -С. 17-25.
80. Щучинский С.Х. Выбор оптимальных соотношений для обеспечения минимума потребляемой мощности и массы электромагнитных приводов клапанов. //Сб. науч. тр. ЦКБА.-Л.: ЦКБА,
1990. -С.26-36.
81. Щучинский С.Х., Бисякова М.Г. Оценка внешнего магнитного поля, создаваемого клапаном с электромагнитным приво-дом//Химическое и нефтяное машиностроение.-М.,1991, N3. -С.11-13.
82. Щучинский С.Х. Тенденции развития производства клапанов с электромагнитным приводом по разработкам ЦКБА // Цинти-химнефтемаш. -М., 1991, Nl.-C.26 -29.
83. Щучинский С.Х. Расчет тяговой характеристики приводного электромагнита постоянного тока с разделительной трубкой // Сб. науч.трудов "Арматуростроение".-Л., 1991.-С.26-31.
84. Щучинский С. X. Алгоритм теплового расчета электромагнита переменного тока //Сб. науч.трудов "Арматуростроение".-Л.,
1991.-С.32-39.
85. Щучинский С. X. Расчет тяговой характеристики приводного электромагнита постоянного тока на основе теории поля//Сб. науч.трудов "Арматуростроение".-Л., 1991.-С.40-54.
86. Щучинский С.Х. Расчет арматурного приводного электромагнита переменного тока с герметизирующей разделительной трубкой//Сб. науч.трудов "Арматуростроение".-Л., 1991,-С.55-64.
87. Щучинский С.Х. Развитие производства клапанов с электромагнитным приводом //Химическое и нефтяное машинострое-ние.-М.,1992, N4.-
С.5-8.
88. Щучинский С.Х. Применение метода эквивалентных тепловых схем при тепловом расчете электромагнитного привода клапана //Химическое и нефтяное машиностроение.-М.,1992, N11.-С.11-13.
89. Щучинский С.Х. Расчет броневого электромагнита переменного тока с массивным магнитопроводом // Электромеханика. Изв. вузов., 1992, N2. -С.78-83.
90. Щучинский С.Х. Оптимизационный расчет приводных электромагнитов переменного тока//Химическое и нефтяное маши-ностроение.-М., 1993, N5. -С.9-12.
91. Щучинский С.Х. Об оптимальном проектировании электромагнитов переменного тока //Электромеханика. Изв. вузов., 1993, N2.-C. 10-14.
92. Щучинский С.Х. Расчет стационарного температурного поля электромагнитного привода методом конечных элементов// Электромеханика. Изв. вузов., 1993, N4.-C.69-77.
93. Щучинский С.Х. Формирование дискретной модели МКЭ на основе полного тока при расчете магнитного поля в приводных электромагнитах трубопроводной арматуры//Химическое и нефтяное машиностроение. -М., 1993, N12. -С.5-8.
94. Щучинский С.Х. Автоматизация проектирования электромагнитных приводов трубопроводной арматуры//Химическое и нефтяное машиностроение.-М.,1994, N12. -С.15-17.
95. Щучинский С.Х. Особенности расчета тепловых полей электромагнитных систем переменного тока для приводов армату-ры//Химическое и нефтяное маншносгроение.-М.,1995, N10. -С.14-15.
96. Щучинский С.Х. Методы расчета и оптимального проектирования приводных электромагнитов клапанов //Химическое и нефтяное машиностроение.-М.,1996, N3. -С.60 -62.
97. Щучинский С.Х. Математическое моделирование и автоматизация проектирования ЭПК//Химическое и нефтяное машино-строение.-М., 1996, N5. -С.45-47.
98. Щучинский С.Х. Развитие производства арматуры с электромагнитным приводом по разработкам ЦКБА //Химическое и нефтяное машиностроение.-М.,1997, N2. -С.56-60.
Учебные пособия:
99. Щучинский С.Х. Клапаны с электромагнитным приводом технологических линий. -СПб.: СПбГЭТУ, 1994. -87 с.
100. Щучинский С.Х. Методические указания к лабораторным работам "Средства контроля и управления в системах автоматизации". -СПб.: СПбГЭТУ, 1994. -12 с.
101. Щучинский С.Х. Расчет электромагнитных приводов клапанов технологических систем. -СПб.: СПбГЭТУ, 1995. -82 с.
102. Щучинский С.Х. Электромагнитные клапаны систем автоматизации и их привод. -СПб.: СПбГЭТУ, 199. -46 с.
103. Щучинский С.Х. Проектирование электромагнитных приводов клапанов технологических систем. -СПб.: СПбГЭТУ, 1996. -171 с.
Авторские свидетельства и патенты РФ:
104. А.с.216077(СССР). Устройство для сигнализации о положении объекта /Щучинский С.Х., Пеккер И.И., Колабухов О.Г.-заявл. 18.11.67. N1135486/24-7. Опубл. БИ 1968 N14.
105. А.с.220096(СССР). Сигнализатор положения механизмов./ Щучинский С.Х. -заявл.13.04.67. N1150777/26-24. Опубл. БИ, 1968. N9.
106. A.c. 246991 (СССР). Вентиль с электромагнитным приводом. /Щучинский С.Х., Мельникова А. А., Бабушкин В.- заявл. 23.01.67. N1128401/25-8. Опубл.БИ,1969. N21.
107. A.c. 308267 (СССР). Электромагнит переменного тока. / Щучинский С.Х., Бабушкин В.А., Эйтминович Э.М. - за-
явл.19.05.69. N1331856/25- 8. Опубл. БИ, 1971. N21.
108. А.с.335487 (СССР). Электромагнитный клапан./ Щучинский С.Х., Бабушкин В.А., Клоцвог Г.Н. - заявл.22.05.70. N1437556/25-8. ДСП.
109. А.с.349034 (СССР). Способ испытания приводных электромагнитов путем имитации реальных нагрузочных характеристик. /Щучинский С.Х., Клоцвог Г.Н. - заявл.20.07.70. N1462542/24-7. Опубл. БИ, 1972. N25.
110. А.с.356412 (СССР). Электромагнитный привод переменного тока./Щучинский С.Х., Эйтминович Э.М., Тимонин А.Г. - за-явл.12.10.70. N 1486137/ 25-8. Опубл. БИ, 1972. N 32.
111. А.с.357838 (СССР). Мембранный вентильЛЦучинский С.Х., Мельникова A.A. - заявл.26.12.69. N1388078 /25-8. ДСП.
112. А.с.357839 (СССР). Вентиль./Щучинский С.Х., Мельникова A.A., Смирнов В.А. - заявл.28.11.69. N1378856/25-8. ДСП.
113. А.с.464747 (СССР). Электромагнитный привод./Щучинский С.Х., заявл. 15.03.73. N1892218/25-8. Опубл.БИ,1975. N11.
114. А.с.452712 (СССР). Электромагнитный клапан. / Щучинский С.Х., Бабушкин В.А. - заявл.23.03.73. N1895774/25-8. Опубл.БИ,1974. N45.
115. А.с.401854(СССР). Электромагнитный вентиль. / Щучинский С.Х., Заринский 0.н.-заявл.23.07.71. N1685981/25-8. Опубл. БИ, 1973. N41.
116. А.с.406483(СССР).Магнитоуправляемый клапан./ Щучинский С.Х., Тарасьев Ю.И.-заявл.25.11.72 N1749606/25-8. ДСП.
117. А.с.465512(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Смирнов В.А.-заявл.26.04.73 N1911610/25-28. Опубл. БИ, 1975 N12.
118. А.с.424472(СССР).Электромагнитный привод/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.14.09.70 N1476179/25-8. ДСП.
119. А.с.450932(СССР).Вентиль мембранный/ Щучинский С.Х. Бабушкин В. А., Мельникова A.A. -заявл. 19.03.73 N1893996/25-8. Опубл. БИ, 1974 N43.
120. А.с.450934(СССР).Ручной привод/ Щучинский С.Х. Бабушкин В. А., Мельникова A.A. -заявл.26.02.71 N1625863/25-8. Опубл. БИ, 1974 N43.
121. А.с.475487(СССР).Электромагнитный привод/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл. 19.04.73 N1910234/25-8. Опубл. БИ, 1975 N24.
122. А.с.475488(СССР).Шариковый клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова A.A. -заявл. 19.03.73 N1893998/25-8. Опубл. БИ, 1975 N24.
123. А.с.477282(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл. 10.08.73 N1955159/25-8. Опубл. БИ, 1975 N26.
124. А.с.481743(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.19.04.73 N1910232/25-8. Опубл. БИ, 1975 N31.
125. А.с.486179(СССР).Электромагнитный клапан/Щучин-ский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.03.07.73 N1939468/25-8. Опубл. БИ, 1975 N36.
126. А.с.449197(СССР).Узел заделки мембраны/Щучинский С.Х., Бабушкин В. А., Мельникова А.А.-заявл.27.06.73 N1934597/25-08. Опубл. БИ,1974 N41.
127. А.с.495715(СССР).Приводной электромагнит/ ХЦучин-ский С.Х., Бабушкин В.А.,Мельникова А.А.-заявл.28.03.74 N2009575/24-7. Опубл. БИ, 1975, N46.
128. А.с.538188(СССР).Электромагнитный привод/ Щучин-ский С.Х. Бабушкин В.А., Созиев Д.Т.-заявл.03.03.75 N2110442/08. Опубл. БИ, 1976 N45.
129. А.с.525830(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучин-ский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова А.А.-заявл.06.01.75 N2092975/08. Опубл. БИ, 1976 N31.
130. А.с.536355(СССР).Вентиль/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова А.А.-заявл.11.09.74 N2059021/23. ДСП.
131. А.с.565143(СССР).Электромагнитный привод/ Щучин-ский С.Х., Бабушкин В.А., Мельникова А.А.-заявл.28.03.74. N2009429/08. Опубл. БИ, 1977 N26.
132. А.с.595572(СССР).Электромагнитный разгрузочный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова A.A. -заявл.04.10.76 N2407652/25-08. Опубл. БИ, 1978 N8.
133. А.с.643696(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Скворцов А.С.-заявл.08.04.75 N2123739/25-08. Опубл. БИ, 1979. N3.
134. А.с.624042(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова А.А.-заявл.22.06.76 N2375552/25-08. Опубл. БИ, 1978, N34.
135. А.с.626298(СССР).Электромагнитный привод/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова А.А.-заявл.23.04.74 N2019029/25-08.0публ. БИ, 1978, N36.
136. А.с.626299(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,Мельникова А.А.-заявл.03.08.76 Ш395406/25-08.0публ. БИ, 1978, N36.
137. А.с.642555(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова А.А.-заявл. 14.03.77 N2461593/25-08. Опубл. БИ, 1979, N2.
138. А.с.752099(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Шендерова А.В.-заявл.15.01.79 N2712627/25-08. Опубл. БИ, 1980, N28.
139. А.с.706636(СССР).Электромагнигный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.10.07.78 N2645518/25-08. Опубл. БИ, 1979, N48.
140. А.с.706637(СССР).Магнитоуправляемый клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Левчук А.С.-заявл.13.07.78 N2644740/25-08. Опубл. БИ, 1979, N48.
141. А.с.709888(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.22.03.78 N2594682/25-08.0публ. БИ, 1980, N2.
142. А.с.724866(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова А.А.-заявл. 13.01.75 N2097716/25-08.0публ. БИ, 1980, N12.
143. А.с.750201(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Комиссаров В.М.-заявл.10.11.78 N2684242/25-08. Опубл. БИ, 1980, N27.
144. А.с.771400(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Шендерова A.B. -заявл.08.01.79 №709499/25-08.0публ. БИ, 1980, N38.
145. А.с.773362(СССР).Ручной привод электромагнитного клапана/ Щучинский С.Х., Бабушкин В.А., Мельникова A.A. -заявл.26.02.79 N2729206/25-08. Опубл. БИ, 1980 N39.
146. А.с.777311 (СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.17.10.78 N2674854/25-08. Опубл. БИ, 1980 N41.
147. А.с.777314(СССР),Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Шендерова A.B., Фаткулин Ю.Г. -заявл.26.02.79 N2729207/25-08. Опубл. БИ, 1980, N41.
148. А.с.785581(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.08.01.79 N2709500/25-08. Опубл. БИ, 1980, N45.
149. А.с.796601(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова А.А.-заявл.09.04.79 N2747835/25-08. Опубл. БИ, 1981, N2.
150. А.с.811040(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Федин А.И.-заявл. 10.07.78 N2645496/25-08. Опубл. БИ, 1981 N9, патент СССР.
151. А.с.813066(СССР).Клапан с электромагнитным приводом/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Лагранский З.А.-заявл.05.06.79 N2775031/25-08. Опубл. БИ, 1981 N10.
152. А.с.823732(СССР).Электромагнитный распределитель/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл. 10.04.79 N2749640/25-08. Опубл. БИ, 1981 N15.
153. А.с.838247(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл. 15.06.79. N2782378. Опубл. БИ, 1981. N22.
154. А.с.838249(СССР).Электромагнитный распределитель/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова A.A. -заявл.27.08.79 N2812418/25-08. Опубл. БИ, 1981 N25.
155. А.с.844885(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. -заявл.21.09.79 N2820844/25-08. Опубл. БИ, 1981 N22.
156. А.с.855314(СССР).Распределитель с электромагнитным при-водом/Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова А.А.-заявл. 13.03. 80 N2892353/25-08. Опубл. БИ, 1981 N30.
157. А.с.857612(СССР).Ручной привод электромагнитного клапана/ Щучинский С.Х. Лагранский З.А.-заявл. 15.06.79 N2782357/25-08. Опубл. БИ, 1981 N31.
158. A.c. 875160(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.03.10.79 N2825039/25-08. Опубл. БИ, 1981, N39.
159. А.с.892096(СССР).Клапан с электромагнитным приводом/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл. 11.02.80 N2880391/25-08. Опубл. БИ, 1981, N47.
160. А.с.901691(СССР).Электромагнитный клапан с ручным дублером/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Созиев Д.Т.-заявл.21.03.80 N2895977/25-08. Опубл. БИ, 1982 N4.
161. А.с.918628(СССР).Ручной привод электромагнитного клапана/Щучинский С.Х. -заявл. 18.08.80 N2972881/25-08. Опубл. БИ, 1982 N13, патент РФ.
162. A.c. 929946(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х., Бабушкин В.А., -заявл.04.06.80 N2932904/25-08. Опубл. БИ, 1982 N26.
163. А.с.943464(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. -заявл. 01.12.80 N3210473/25-08. Опубл. БИ, 1982 N27, патент РФ.
164. А.с.945567(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Васильева Н.М.-заявл.26.12.80 N3224873/25-08. Опубл. БИ, 1982, N26.
165. А.с.956890(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х., Лагранский Э.А.-заявл.13.02.81 N3247236/25-08. Опубл. БИ, 1982 N33, патент РФ.
166. А.с.974007(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. -заявл.02.04.81 N3267176/25-08. Опубл. БИ, 1982 N42.
167. А.с.976191 (СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. -заявл. 13.02.81 N3247237/25-08. Опубл. БИ, 1982 N43.
168. А.с.1000654(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.06.04.81 N3269910/25-08. Опубл. БИ, 1983 N8.
169. А.с.1010378(СССР).Электромагнитный распределитель/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Иванов Ю.С.-заявлЛ 9.06.81 N3303234/25-08. Опубл. БИ, 1983 N13.
170. А.с.1010379(СССР).Электромагнитный клапан/Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.06.07.81 N3315786/25-08. Опубл. БИ, 1983 N13.
171. А.с.1021854(СССР).Ручной привод электромагнитного клапана/Щучинский С.Х. -заявл.30.03.82 N3415568. Опубл. БИ, 1983 N21.
172. А.с.1060859(СССР).Электромагнитный распределитель/ Щучинский С.Х. Мельникова А.А.-заявл.09.03.82 N3404707/25-08. Опубл. БИ, 1983 N46.
173. A.c.l 112164(СССР).Электромагнитный клапан с ручным приводом/Щучинский С.Х. -заявл.09.03.82 N3407408/25-08. Опубл. БИ, 1984 N33.
174. А.с.1106947(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Шишкин В.И., Малых А.Б. -заявл.06.04.83 N3572705/25-08. Опубл. БИ, 1984 N29.
175. А.с.1078171(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Иванов Ю.С.-заявл.24.05.82 N3443781/25-08. Опубл. БИ, 1984, N9.
176. А.с.1079934(СССР).Электромагнитный распределитель/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.24.05.82 N3442534725-08. Опубл. БИ, 1984 N10.
177. A.c. 1146511(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Иванов Ю.С., Шпаков О.Н. -заявл. 15.06.83 N3622832/25 -08. Опубл. БИ, 1985 N11, патент РФ.
178. А.с.1155824(СССР).Электромагнитный клапан ручным дублером/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.23.08.83 N3662026/25-08. Опубл. БИ, 1985 N18.
179. A.c. 1182226(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Иванов Ю.С.-заявл.21.04.84 N3747478/25-08. Опубл. БИ, 1985, N36, патент РФ.
180. A.c. 1222962(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.09.10.84 N3799993/25-08. Опубл. БИ, 1986 N13.
181. А.с.1203303(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Иванов Ю.С.-заявл. 11.10.83 N3651511/25-08. Опубл.БИ, 1986 N1, патент РФ.
182. А.с.1350434(СССР).Электромагнитный клапан/Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Иванов Ю.С.-заявл. 14.02.86 N4058840/40-08. Опубл. БИ, 1987 N41, патент РФ.
183. A.c. 1283481(СССР).Электромагнитный клапан / Щучинский С.Х. -заявл. 11.06.85 N3908439/23-08. Опубл. БИ, 1987 N13.
184. А.с.1314174(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,Иванов Ю.С.-заявл. 13.01.86 Ж007803/40-08.0публ. БИ, 1987, N20.
185. A.c. 1372141 (СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Мельникова A.A., Лагранский З.А. -заявл.Ю.11.85 N4005795/40-29. Опубл. БИ, 1988 N5.
186. А.с.1492142(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Васильева Н.М.-заявл.12.05.87 N4264145/40-29. Опубл. БИ, 1989 N25.
187. A.c. 1341434(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. -заявл.08.10.85 N3964994/. Опубл. БИ, 1987 N36.
188. A.c. 1486694(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. -заявл.06.07.87 N4316797/40-29. Опубл. БИ, 1989 N22.
189. A.c. 1343160(СССР).Электромагнитный клапан/Щучинский С.Х. Бабушкин В.А.,-заявл.23.04.86 N4059194/40-08. Опубл. БИ, 1987 N37.
190. А.с.1499042(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. -заявл.26.10.87 N4364844/40-29. Опубл. БИ, 1989 N29, патент РФ.
191. A.c. 1390465(СССР).Клапан с электромагнитным приводом/ Щучинский С.Х. Иванов Ю.С., Калинин В.С.-заявл.13.10.86 N412950/40-08. Опубл. БИ, 1988 N15.
192. А.с.1446405(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Витлин З.В.-заявл.29.12.86 N4170504/40-29. Опубл. БИ, 1988, N47.
193. А.с.1504456(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Иванов Ю.С.-заявл.26.10.87 N4320550/40-29. Опубл. БИ, 1989, N32.
194. А.с.1537944(СССР).Клапан с электромагнитным приводом/ Щучинский С.Х. Бабушкин В.А., Иванов Ю.С.-заявл.19.04.88 N4413530/40-29. Опубл. БИ, 1990 N3, патент РФ.
195. A.c. 1679113(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х., Федоров 0.и.-заявл.27.09.89 N4741353/29. Опубл. БИ, 1991 N35, патент РФ.
196. A.c. 1679114(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х., Бабушкин В.А.-заявл.27.09.89 N4741781/29. Опубл. БИ, 1991 N35, патент РФ.
197. A.c.l 569497(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучин-ский С.Х., Иванов Ю.С.-заявл. 29.07.88. N4468476/40-29. Опубл. БИ, 1990 N21.
198. A.c. 1721367(СССР).Клапан электромагнитный распределительный / Щучинский С.Х.-заявл. 20.02.90 N4806582/29. Опубл. БИ, 1992 N11, патент РФ.
199. A.c. 1576764(СССР).Элекгромагнитный клапан/ Щучинский С.Х., Бабушкин В.А.-заявл.12.05.88. N4424312/40-29. Опубл. БИ, 1990 N25.
200. A.c. 1760225(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х., Бабушкин В.А.-заявл.12.04.90 N4813946/29. Опубл. БИ, 1992 N33, патент РФ.
201. A.c. 1605072(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. -заявл.15.12.88 N4620463/40-29. Опубл. БИ, 1990 N14.
202. А.с.1642176(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х., Витлин З.В.-заявл. 18.04.89 N46803183/29. Опубл. БИ, 1991 N14.
203. А.с.1652723(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х. -заявл. 10.10.89 N4603183/29. Опубл. БИ, 1991. N20, патент РФ.
204. A.c. 1681 ЮЗ(СССР). Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х., Иванов Ю.С., Каменев Г.И.- заявл. 18.04.89 N4680417/29. Опубл. БИ, 1991. N36.
205. A.c. 1724718(СССР).Коррозионностойкая магнигомягкая сталь/ Щучинский С.Х., Соболев Ю.Н., Повышев И.А., и др. -заявл.03.01.90. N4791104/02. Опубл. БИ,1992 N13, патент РФ.
206. А.с.1798577(СССР).Бессальниковый клапан/ Щучинский С.Х., Васильева Н.М. - заявл. 28.11.90. N4885940/29. Опубл. БИ, 1993 N8, патент РФ.
207. А.с.2005248(СССР).Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х., Васильева Н.М. - заявл. 09.12.91 N5026327/29. Опубл. БИ , 1993. N47-48, патент РФ.
Зарубежные патенты:
208. Патент 543026 (Швейцария). Вентиль/Щучинский С.Х., Мельникова А.А, Бабушкин В.А.-15.10.73.
209. Патент 73.446.48 (Франция). Электромагнитный привод исполнительного механизма/ Щучинский С.Х., Мельникова A.A., Бабушкин В.А.-05.11.73.
210. Патент 547457 (Швейцария). Мембранный вентиль с электромагнитным приводом / Щучинский С.Х., Мельникова A.A., Бабушкин В.А.- 15.02.74.
211. Патент 72.305.40 (Франция). Вентиль / Щучинский С.Х., Мельникова А. А., Бабушкин В.А., Смирнов В.А.- 22.03.74.
212. Патент 556490 (Швейцария). Электромагнитный клапан/ Щучинский С.Х., Мельникова А. А., Бабушкин В.А.- 29.11.74.
213. Патент 561380 (Швейцария). Магнитоуправляемый клапан/ Щучинский С.Х., Мельникова A.A. Бабушкин В.А.. Пек-керИ.И. -30. 04.1975.
214. Патент 562979 (Швейцария). Электромагнитный привод постоянного тока/ Щучинский С.Х., Бабушкин В.А.- 13.06.75.
215. Патент 2.239.973(ФРГ). Вентиль/ Щучинский С.Х., Мельникова A.A., Бабушкин В.А., Смирнов В.А.- 02.08.76.
216. Патент 73.455.33 (Франция). Электромагнитный привод постоянного тока/ Щучинский С.Х., Бабушкин В.А.- 08.10.1976.
217. Патент 23.59. 998 (ФРГ). Магнитоуправляемый клапан/ Щучинский С.Х., Мельникова А. А. Бабушкин В.А.- 08.06.1978.
218. Патент 2.359.999 (ФРГ). Электромагнитный привод постоянного тока/Щучинский С.Х., Бабушкин В.А.- 25.10.79.
Текст работы Щучинский, Самуил Хононович, диссертация по теме Системы приводов
АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ЗНАМЯ ТРУДА" им. И.И.ЛЕПСЕ
На правах рукописи
ЩУЧИНСКИЙ Самуил Хононович
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИВОДЫ БЕССАЛЬНИКОВОЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
(элементы теории, разработка, внедрение)
Специальность 05.02.03. - Системы приводов
^ка^йрГучеири рт^пенч доктора технических наук
— 5 /0 6 У
V А;
Санкт-Петербург 1997
£
Официальные оппоненты:
С)
о
3 4
доктор технических наук, профессор С.А. Ковчин, доктор технических наук, профессор Л.Н. Рассудов, доктор технических наук, профессор А.Е. Бор-Раменский.
Ведущее предприятие:
научно-производственная фирма "Центральное конструкторское бюро арматуростроения".
Защита состоится "18" ноября 1997г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 063.38.20 при Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу:
195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, корп.1, ауд. 41.
С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке университета.
Диссертация в виде науч /от -!" - р ^ слана октября 1997 г.
Ученый секретарь диссертационной Д 063.38.20 кандидат технических нavк. доцент Смирнов В.Н.
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. _ |\рматура с электромагнитным приводом также широко распространена в тех производствах, где технологический процесс про-кодит в среде дорогостоящих инертных газов или газовых смесей 5 ¡газовые лазеры, производство полупроводниковых приборов и 5 ^л.) [1,2, 3,5].
С развитием техники и усложнением условий эксплуатации Чобое 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 бессальниковой 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-
парата для описания его работы. Взаимное влияние электромагнитных, тепловых, гидродинамических и механических процессов требует применения сложных и, по возможности, строгих методов их расчета и исследования.
Перечисленные особенности предопределяют ряд принципиальных отличий электромагнитных приводов бессальниковой трубопроводной арматуры от электромагнитов общетехнического назначения и выделяют их в отдельную группу арматурных электромагнитных приводов (АЭМП). Они же обусловливают необходимость разработки новых подходов к расчету и конструированию АЭМП, включая расчет электромагнитного и теплового полей, создания адекватных моделей и строгих математических методов.
Вследствие сложности математического описания процессов, их расчет и исследования требуют большого объема вычислительной работы, что приводит к необходимости автоматизации проектно-расчетных работ, создания пакетов прикладных программ, систем автоматизированного проектирования.
Комплекс перечисленных выше проблем отражает актуальность темы диссертации, которая подтверждается также тем, что работа выполнялась в соответствии с Постановлениями Совета Министров СССР от: 18.07.77 г., N 334; 01.06.78 г., N 498; 24.03.83 г., N 236; 25.12.84 г., N336; 22.11.87 г., N 1311 и ряда целевых комплексных программ развития энергетики, судостроения, химических производств, машиностроения, сельского хозяйства и др. Научным руководителем и ответственным исполнителем этих работ был автор диссертации.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ заключается в разработке теоретических и методологических основ проектирования и создании концепции производства электромагнитных приводов трубопроводной арматуры, обеспечивающих повышение их технического уровня и надежности, а также снижение затрат на изготовление и эксплуатацию.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:
- развитие теории электромагнитных приводов с учетом специфики трубо-проводной арматуры, проявляющейся во взаимосвязи
конструкции электромагнита с оптимальным по минимуму мас-согабаритных показателей соотношением формы и размеров магнитной системы и рационального, с точки зрения возможных режимов работы, вида тяговой характеристики;
- разработке на основе математических моделей магнитного и температурного полей методов расчета электромагнитных приводов переменного и постоянного тока с целью получения достоверной информации о пространственном распределении индукции и температуры позволяющей существенно повысить точность расчетов характеристик и параметров АЭМП;
- создание системы автоматизированного проектирования электромагнитных приводов трубопроводной арматуры;
- выбор, обоснование и разработка конструкторских и технологических решений для повышения качества и надежности выпускаемой арматуры;
- организация расширенного производства трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом, включающая весь комплекс конструкторских и технологических решений, нормативное и информационное обеспечение.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА состоит в разработанной научно обоснованной концепции создания бессальниковой трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом, включающей вопросы теории, автоматизированного проектирования и комплекса мер технического и производственного характера, обеспечивающих повышение технического уровня и надежности арматуры, снижение затрат на ее изготовление и эксплуатацию.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ основные положения этой концепции и новые результаты теоретических исследований:
1. Классификации трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом по общим требованиям, условиям эксплуатации, конструкторским и технологическим решениям, позволяющие сделать целенаправленными и обоснованными как выбор, так и проектирование арматурных электромагнитных приводов.
2. Математические модели магнитного и температурного полей электромагнитов постоянного и переменного тока с разделительной герметизирующей трубкой, адекватно отражающие физические процессы в рабочих режимах, а также алгоритмы и
программы расчетов, базирующиеся на методе конечных элементов.
3. Предложенные критерии оптимизации и методики проектного расчета параметров электромагнитов постоянного и переменного тока.
4. Обоснование предпочтительности использования в электромагнитных приводах постоянного тока магнитных систем с ненасыщенным ферромагнитным шунтом или конической формой полюсов сердечника и якоря.
5. Система автоматизированного проектирования арматурных электромагнитных приводов постоянного и переменного тока, позволяющая выполнять полный объем проектных работ.
6. Совокупность конструкторских и технологических решений, защищенных авторскими свидетельствами, отечественными и зарубежными патентами, обеспечивающая высокий технический уровень и эксплуатационную надежность трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом.
7. Разработка широкой номенклатуры клапанов с электромагнитным приводом и организация их серийного производства.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ и выводы по работе базируются на: накопленном опыте теоретических исследований, проектирования и крупномасштабного серийного производства различных конструкций клапанов с электромагнитными приводами постоянного и переменного тока, их всесторонних испытаний; использовании апробированных методов теорий электромагнитного поля, электропривода, электрических аппаратов, теплотехники; практике проектирования, производства и эксплуатации клапанов различного принципа действия и функционального назначения. Раскрытые в работе особенности физических процессов, свойственные электромагнитным приводам постоянного и переменного тока бессальниковых клапанов с металлической герметизирующей разделительной трубкой и учитываемые в предложенных методиках их расчета и проектирования, подтверждены результатами обширных экспериментальных исследований, а также эффективностью и надежностью функционирования разработанных и освоенных промышленностью рядов
клапанов с электромагнитным приводом, успешно применяемых в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы состоит в разработке: - научно обоснованных классификаций арматуры с электромагнитным приводом и самих приводов, позволяющая в зависимости от технических требований и условий работы выбрать наиболее рациональные конструкции арматуры и привода;
- комплекса математических моделей и соответствующих им пакетов прикладных программ для проведения проектного и поверочного расчетов электромагнитных приводов постоянного и переменного тока, получивших широкое применение в подотрасли арматуростроения;
- методов проектирования и рекомендаций по практической реализации электромагнитных приводов постоянного и переменного тока бессальниковых клапанов с металлической герметизирующей трубкой на основе опыта их внедрения и эксплуатации в различных отраслях промышленности;
- нормативных, руководящих и информационных материалов, в том числе ГОСТ 22413-77, ГОСТ 22413-89, РТМА-72-89, СТП 0781-171-74, СТП 07-81-492-92, СТП 07-81-9300-92 и др., в значительной мере определивших техническую политику и уровень разработок трубопроводной арматуры с электромагнитным приводом на отечественных предприятиях;
- технологий производства и сборки, методов и средств испытаний, составивших базу для организации серийного производства [2,4,27,36,44,58,74,77].
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ осуществлена в процессе разработки и освоения серийного производства, выполненных под руководством автора:
- в научно- производственном объединении арматуростроения "Знамя Труда" им. И.И. Лепсе (г. Санкт-Петербург):
- 64 типоразмеров клапанов двухходовых запорных типа 2/2 с диаметром условного прохода = 3... 150 мм на номинальное рабочее давление Рр = 6,65 10"3 ...6,5 МПа, температуру рабочей среды от -40 до +175°С;
- 16 типоразмеров клапанов распределительных типа 3/2, 4/2, 5/2 Dy = 3...32 мм на Рр =15 МПа, температуру рабочей среды от-50 до +70°С;
-81 типоразмера, 185 исполнений встроенных электромагнитных приводов с катушками постоянного и переменного тока с массивным магнитопроводом с тяговым усилием до 1200 H и рабочим ходом якоря до 40 мм на различные режимы работы, предназначенные для управления трубопроводной арматурой; - 3 типоразмеров клапанов с электромагнитным приводом Dy = 15, 100, 150 мм и Рр = 0,15...3,6 МПа с электромагнитным приводом повышенной надежности и высоким циклическим ресурсом, документация на которые продана по лицензии Болгарии. Основные узлы электромагнитных приводов, схемы управления ими и кинематика взаимодействия с затвором защищены 89 авторскими свидетельствами, 8 патентами ФРГ, Франции и Швейцарии, 12 патентами РФ. - на Пензенском арматурном заводе - 27 типоразмеров клапанов запорных Dy=3...40 мм и Рр = 0,15...2,5 МПа с малогабаритными высокоэкономичными электромагнитными приводами постоянного и переменного тока с герметизирующей разделительной трубкой и унифицированным массивным магнитопроводом, предназначенных для автоматизации технологических процессов и систем диагностики атомных станций, холодильных установок, различных типов судов, переработки продукции сельского хозяйства [107, 108, 111-113, 120, 123, 124, 133, 135, 147,150, 208-212,216,218].
- на Семеновском арматурном заводе - 32 типоразмеров клапанов запорных и распределительных Dy = 6, 25, 50 и 65 мм, Рр = 0,001...2,5 МПа с электромагнитными приводами постоянного и переменного тока, предназначенные для автоматизации котельных и крупных холодильных установок, пропарочных камер и автоклавов на комбинатах стройиндустрии [111, 120, 138, 151, 157, 165,171,216,218];
на Псковском электромашиностроительном заводе электромагнитных приводов типа ЭВ-1, ЭВ-2, ЭМП со сменными катушками постоянного и переменного тока (19 авторских свидетельств и патентов), предназначенных для управления клапанами запорными и распределительными;
- на машиностроительном предприятии "Корвет" (г.Курган) -клапанов запорных =10 и 15 мм, Рр = 2,5 МПа с одно- и двух-зазорными электромагнитными приводами постоянного и переменного тока для холодильного машиностроения, электротехнической промышленности, линий гальванических покрытий [132, 148, 163];
- на ПО "Прикарпатпромарматура" (г.Львов) - клапанов запорных Оу =10 и 15 мм, Рр = 2,5МПа с малогабаритным приводом для комплектации газовых горелок судовых установок, холодильных машин и гальванических линий.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы представлялись на различных этапах ее выполнения на многих конференциях, советах, совещаниях, в том числе за последние пять лет на: Всесоюзной конференции "Пути совершенствования работы по созданию трубопроводной арматуры высокого технического уровня для ведущих отраслей народного хозяйства" (г.Пенза, 1992г.); IV Всесоюзной конференции "Промышленная трубопроводная арматура, направления развития" (г.Ленинград, 1993г.); Совете ведущих специалистов арматуростроительных фирм ФРГ (ФРГ, г. Бад-Ойнхаузен, 1993г.); Совете главных специалистов Всесоюзной ассоциации арматуростроителей (г. Санкт-Петербург, 1995г.); международном семинаре "Автономные системы отопления и водоснабжения" (Израиль, г.Тель-Авив, 1995г .); семинарах научно-промышленной ассоциации арматуростроителей (г. Санкт-Петербург, 1995-96 тт.), а также ряде других конференций, семинаров и технических совещаний.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Начиная с 1961 г., автор не�
-
Похожие работы
- Теоретические основы проектирования низкоскоростных тяжелонагруженных спироидных редукторов
- Повышение работоспособности асинхронного электропривода трубопроводной арматуры при низких температурах
- Управление долговечностью трубопроводной арматуры на основе типовой модели эксплуатации
- Герметичный синхронный двигатель для химического производства
- Обеспечение заданных характеристик надежности затворов запорной трубопроводной арматуры
-
- Материаловедение (по отраслям)
- Машиноведение, системы приводов и детали машин
- Системы приводов
- Трение и износ в машинах
- Роботы, мехатроника и робототехнические системы
- Автоматы в машиностроении
- Автоматизация в машиностроении
- Технология машиностроения
- Технологии и машины обработки давлением
- Сварка, родственные процессы и технологии
- Методы контроля и диагностика в машиностроении
- Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)
- Машины и агрегаты пищевой промышленности
- Машины, агрегаты и процессы полиграфического производства
- Машины и агрегаты производства стройматериалов
- Теория механизмов и машин
- Экспериментальная механика машин
- Эргономика (по отраслям)
- Безопасность особосложных объектов (по отраслям)
- Организация производства (по отраслям)
- Стандартизация и управление качеством продукции