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Elektromechanischer Stellantrieb EMA

Elektromechanischer Stellantrieb EMA mit Schnellschlussfunktion (Fail-Safe-Design), elektromechanischer Armaturenantrieb (Linearantrieb) mit Sicherheitsfunktion z. B. für Gasturbinen- oder Dampfturbinen-Anwendungen

Der EMA ist ein elektromechanischer Stellantrieb mit Schnellschlussfunktion. Er betätigt zum Beispiel ein Ventil, das den Massenstrom in einer Kraft- oder Arbeitsmaschine verändert. Typische Maschinen sind Gasturbinen, Dampfturbinen oder Kompressoren. Mit dem EMA regeln Sie den Massenstrom sehr präzise und hochdynamisch.

Dieser innovative Stellantrieb mit Fail-Safe-Funktion hat nur elektrische und mechanische Schnittstellen. Er ist ölfrei. Damit entfallen alle Kosten für das Ölmanagement, die beim Betrieb eines hydraulischen Stellantriebs entstehen. Ein bis zu 80% niedrigerer Energieverbrauch senkt die Betriebskosten weiter. Zudem vermindert ein ölfreier Antrieb die Brandlast des Gesamtsystems; Versicherungen honorieren dies in der Regel mit niedrigeren Beiträgen. Dem Einsatz des Antriebs an Orten mit hohen Umweltanforderungen steht ebenfalls nichts im Wege.

Mit dem EMA erhalten Sie eine betriebssichere und zuverlässige Plug-and-Play-Lösung mit ganz besonderem Charme. Der geschätzte Mean-Time-Between-Failures-Wert (MTBF) des Voith EMA liegt bei über 35 Jahren. Ihre Maschine hat damit eine hohe Standfestigkeit und Sie steigern die Produktivität in Ihrer Anlage.

PS: Denken Sie über eine ölfreie Turbine nach? Dann ist der EMA sicher eine Überlegung wert.

Ihr Kontakt

Voith Turbo GmbH & Co. KG
Elektrische Leit- und Antriebstechnik
Voithstraße 1
74564 Crailsheim, Germany

Tel. +49 7951 32-470
Fax +49 7951 32-605
turcon@voith.com

Technische Daten

Schließzeit für Vollhub (Trip) typisch < 0,3 s
Stellzeit für Vollhub (geregelt) typisch 0,5 s
Federkraft bis 30 kN
Stellkraft bis 40 kN
MTBF (Mean Time Between Failures) 35 Jahre
Versorgungsspannung EMA-Elektronik 24 VDC
Stromaufnahme EMA‑Elektronik 3,4 A
Versorgungsspannung Steuergerät 3 x 207 – 528 VAC, 50/60 Hz
Stromaufnahme Steuergerät 17 A, max. 32 A,
im ausgeregelten Zustand < 1 A
Eingangssignal 4 – 20 mA
Kommunikation (optional)
  • EtherCAT
  • CANopen
  • CANsync
  • Sercos
  • PROFIBUS-DP
  • weitere auf Anfrage
Fail-Safe-Funktion je nach Ausführung Kolbenstange eingefahren oder ausgefahren
Umgebungstemperatur -20 bis +80°C (Standardausführung, nicht explosionsgeschützt)
Schutzart IP 65
Sicherheitsklasse SIL 2 (optional)
Optional Ausführung als Schaltantrieb ohne Regelfunktion (Schnellschluss-Antrieb)

Typische Einsatzbereiche

  • Betätigung des Regelventils von
    • Dampfturbinen
    • Gasturbinen
    • Kompressoren
  • Retrofit von mechanisch-hydraulischen Ventilregelungen
  • Retrofit von hydraulischen, elektromechanischen und pneumatischen Stellantrieben
  • Linearer Stellantrieb für Prozessventile mit Fail-Safe-Funktion
  • Upgrade von Systemen mit Voith Druckstellgliedern DSG, Wegeschiebern WSR und Regel-Servomotoren SMR
  • Upgrade von Systemen mit Woodward-Aktoren:
    • Hydraulic Powered Electric Actuator PGPL
    • Linear Proportional Actuators TM 25LP oder TM 200LP
    • Strom-Druck-Wandlern CPC oder CPC II

Vorteile und Nutzen

Merkmale Vorteile Nutzen
  • Elektromechanischer Aufbau mit Synchronmotor und Gewindetrieb
  • Der Stellantrieb ist ölfrei.
  • Der Antrieb hat nur elektrische und mechanische Schnittstellen.
  • Sie sparen die Anschaffungs- und Wartungskosten für ein externes Hydraulikaggregat mit Öltank und Verrohrung. Bei den Anschaffungskosten lassen sich bis zu 35% gegenüber einem herkömmlichen System einsparen.
  • Die Systemintegration ist einfach und kostengünstig.
  • Ihr Gesamtsystem hat eine hohe Betriebssicherheit. Störungen, wie zum Beispiel durch verschmutztes Steueröl oder durch Ölleckagen, sind ausgeschlossen.
  • Sie erhalten einen Sicherheitsgewinn durch eine niedrigere Brandlast. Oft sparen Sie dadurch Versicherungskosten.
  • Der Aktuator ist eine optimale Lösung sowohl für Neuanlagen als auch für Retrofit.
  • Die Inbetriebnahme ist deutlich einfacher und erfolgt viel schneller als bei hydraulischen Stellantrieben. Sie sparen bei der Inbetriebnahme bis zu 5 Tage ein, da keine Leitungsspülung und Entlüftungsmaßnahmen notwendig sind.
  • Für Montage und Inbetriebnahme sind keine Hydraulikkenntnisse erforderlich.
  • Für Bereiche mit erhöhten Umweltauflagen ist der EMA ein idealer Stellantrieb.
  • Das Design ist verschleiß- und wartungsarm.
  • Sie sparen bei Ihren Instandhaltungskosten.
  • Sicherheitsfunktion durch dauerfeste Rückstellfeder und Magnetkupplung.
  • Die Fail-Safe-Funktion ist einfach und sicher realisiert.
  • Die Schnellschluss-Geschwindigkeit ist hoch, die Schnellschlusszeit liegt typischerweise bei < 300 ms.
  • Ihre Anlage hat eine hohe Betriebssicherheit.
  • Ein sicherer Schnellschluss des Regelventils mindert die Gefahr von unmittelbaren Schäden und Folgeschäden.
  • Sicherheitsfunktion (Schnellschluss) und Betriebsfunktion (Regelbetrieb) sind entkoppelt.
  • Die Schnellschluss-Auslösung erfolgt über einen separaten Sicherheitssteuerkreis.
  • Elektromechanische Positionsregelung mit Synchronmotor und Gewindespindel.
  • Keine Ventiltechnik.
  • Der Stellantrieb hat eine hohe Energieeffizienz.
  • Sie reduzieren die Energiekosten für den Betrieb des Stellantriebs um bis zu 80% im Vergleich zu einem Stellantrieb mit herkömmlicher Ventiltechnik und Hydraulikaggregat.
  • Mit weniger CO2-Emissionen leisten Sie einen Beitrag zum Umweltschutz.
  • Modularer Aufbau mit wenigen Bauteilen – kompatibel zu bestehenden hydraulischen, elektromechanischen und pneumatischen Antrieben.
  • Die Einsatzflexibilität ist hoch.
  • Die Integration in Ihr System ist einfach und erfordert nur einen geringen Projektierungsaufwand.
  • Der Antrieb passt wirtschaftlich und funktional zu Ihrer Anwendung.
  • Der EMA ist sowohl für Neuanlagen als auch für Retrofit oder Modernisierung eine hochwertige und kostengünstige Antriebslösung.
  • Stetige Regelung durch permanenterregten Synchronmotor.
  • Die Regelung des Stellantriebs arbeitet ohne Ansprechverzögerung.
  • Der Antrieb ist sofort betriebsbereit, insbesondere auch nach einem Schnellschluss (Trip).
  • Sie haben eine hohe Anlagenverfügbarkeit und dadurch eine höhere Produktivität.
  • Der Ventilantrieb arbeitet praktisch ohne Hysterese.
  • Die Regelung ist präzise und hochdynamisch.
  • Ihre Prozesse sind stabil und die Produktqualität ist hoch.

Technische Informationen

Aufbau

1 Kupplung
2 Synchronmotor
3 Anschlussdose
4 Getriebe
5 Wegaufnehmer
6 Rückstellfeder
7 Kolbenstange

 

Regelschema

Funktion

Die Ansteuerung des EMA erfolgt durch die Leittechnik mit einem 4 – 20 mA Ein­heitssignal. Der Hub der Kolbenstange ist proportional zu diesem Einheitssignal w. Im Trip-Fall, das heißt bei einem schnellen Ventilschließvorgang, öffnet eine elek­tro­magnetische Kupplung und entkoppelt die Motormasse. Die Rückstellfeder bewegt die Kolbenstange innerhalb von 300 ms in die Sicherheitsstellung – entweder voll eingefahren oder voll ausgefahren.

Der EMA hat zwei Funktionen: den Regelbetrieb und die Sicherheitsfunktion. Im Regelbetrieb regelt der EMA mit der Sollwertvorgabe w aus dem Leitsystem die Position der Kolbenstange. Diese ist mit dem Regelventil, das den Massenstrom steuert, verbunden und verändert dessen Öffnungsquerschnitt. Im Falle eines Ab­schaltens des Sollwertsignals (< 3,2 mA) öffnet die elektromagnetische Kupplung. Die Kolbenstange fährt durch die in der Rückstellfeder gespeicherten Energie in die Sicherheitsstellung. Dies geschieht ungeregelt und mit hoher Geschwindigkeit. Die Kolbenstange wird in der Sicherheitsstellung gehalten. Zusätzlich wird der Leis­tungs­teil des Frequenzumrichters abgeschaltet. Damit ist gewährleistet, dass bei einer Funktionsstörung der elektromagnetischen Kupplung die Kolbenstange dennoch in ihre Sicherheitsstellung fährt.

Für den Betrieb des EMA ist eine elektrische Hilfsenergie erforderlich. Alle elektri­schen Komponenten sind gegen Umgebungseinflüsse geschützt. Die elektrische Positionserfassung ist im Antrieb integriert. Die Regler mit den Schaltungen zur Sollwertbegrenzung und zur Minimalwertabschaltung sind im Frequenzumrichter eingebaut. Die Regelkreisparameter und die Parameter zur Skalierung der Kolben­stangenposition werden mit der zugehörigen Software am Frequenzumrichter eingestellt. 

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