一種工業(yè)氣動(dòng)控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)三斷保護(hù)回路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及工業(yè)過程控制應(yīng)用中，重要場合的自動(dòng)控制智能型數(shù)字式氣動(dòng)控制閥的執(zhí)彳丁機(jī)構(gòu)，在系統(tǒng)故障時(shí)實(shí)施自我保位，以免受控制系統(tǒng)受到損壞。
【背景技術(shù)】
[0002]控制閥是世界上現(xiàn)代制造業(yè)里越來越重要的元件，選型正確并且維護(hù)良好的控制閥有助于提高效率、安全性、盈利能力和生態(tài)保護(hù)能力。過程工廠是由成百甚至上千個(gè)控制回路組成的，所有這些控制回路被連接成網(wǎng)絡(luò)并通過中央控制臺(tái)來操縱運(yùn)行，以生產(chǎn)出可供銷售的廣品，包括化工、煉油、電力和食品等等。
[0003]每一個(gè)控制回路都經(jīng)過設(shè)計(jì)以保證重要的參數(shù)變量如壓力、流量、液位和溫度等不超過要求的工作范圍，這樣可以確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量，每一個(gè)回路都會(huì)接受并從其內(nèi)部產(chǎn)生擾動(dòng)，這些擾動(dòng)會(huì)對過程變量產(chǎn)生決定性的影響，網(wǎng)絡(luò)里的其他回路之間的相互作用也會(huì)產(chǎn)生影響過程變量的擾動(dòng)。
[0004]為了減少這些負(fù)載擾動(dòng)的影響，傳感器和變送器回收集關(guān)于過程變量及其與要求的設(shè)定點(diǎn)之間的關(guān)系的信息，控制器然后處理這些信息并決定必須怎樣做才能使得過程變量在負(fù)載擾動(dòng)發(fā)生后恢復(fù)到它的正常范圍?？刂崎y組件是實(shí)現(xiàn)這一恢復(fù)過程的終端元件，控制閥組件包括:閥體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制附件，本發(fā)明針對的即是控制附件。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明目的是在于提供一種工業(yè)過程控制應(yīng)用中，與普通場合的控制閥被設(shè)定為:失氣開或者失氣關(guān)不同，重要場合的自動(dòng)控制智能型數(shù)字式氣動(dòng)控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在控制閥子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)實(shí)施閥門保位，以避免控制系統(tǒng)出現(xiàn)爆炸、危險(xiǎn)液體溢出或者轉(zhuǎn)子飛車等極端情況。
[0006]為實(shí)現(xiàn)其目的，本發(fā)明提供了一種包括位移定位器、閥位反饋器、過濾減壓閥、信號比較器、三通電磁閥、壓力開關(guān)、氣鎖閥組成的控制回路，所述的信號比較器上級連接DCS控制中心，經(jīng)過其內(nèi)部進(jìn)行了信號的重新整定，過濾的通訊線路上各種干擾形成的信號失真，再發(fā)出兩路電信號，一路為4?20mA的指令信號被發(fā)送至智能定位器，以控制其動(dòng)作，另一路被發(fā)送至三通電磁閥，以控制其動(dòng)作，三通電磁閥上級連接從過濾減壓閥發(fā)出的控制氣源，下級連接壓力開關(guān)，壓力開關(guān)的下級連接器件為氣鎖閥，氣鎖閥上級連接位移定位器，下級連接氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣腔，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)閥桿做上下調(diào)節(jié)動(dòng)作，閥位反饋器檢測到閥桿的移動(dòng)位移以后向DCS控制中心發(fā)回4?20mA電信號，與DCS控制中心組成閉環(huán)系統(tǒng)。
[0007]更進(jìn)一步的，所述三斷保護(hù)回路還包括由信號比較器、三通電磁閥和壓力開關(guān)以相應(yīng)的管線和電路所組成的開環(huán)控制系統(tǒng)，以使在控制閥子系統(tǒng)失去動(dòng)力電源、失去輸入信號和位移定位器失去氣源的情況下安全地實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)，并且所述的壓力開關(guān)具有危險(xiǎn)報(bào)警功能。
[0008]經(jīng)過試驗(yàn)得知，控制閥最佳的控制曲線是:等百分比特性曲線，其他兩種特性曲線:線性曲線和快開曲線，都不是最佳控制曲線?？刂崎y的最佳理想開度為:40%-60%，實(shí)際中設(shè)定點(diǎn)常在25%-75%的范圍內(nèi)，過大或者過小的開度都不利于實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的良好控制。
[0009]本發(fā)明以使用等百分比特性化閥籠的控制閥為對象，在通過定位器和閥位反饋器對控制閥實(shí)現(xiàn)最佳開度即最優(yōu)控制的前提下，設(shè)計(jì)了一套控制回路，由一些特征區(qū)別于普通控制回路，相比普通控制回路增加了信號比較器、三通電磁閥和壓力開關(guān)以相應(yīng)的管線和電路。
[0010]g本發(fā)明在普通回路組成的開環(huán)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加入了由信號比較器、三通電磁閥和壓力開關(guān)以相應(yīng)的管線和電路所組成的又一種開環(huán)控制系統(tǒng)，與DCS控制中心組成閉環(huán)系統(tǒng)，使控制閥的附件系統(tǒng)更加完善。系統(tǒng)組成中的壓力開關(guān)具有危險(xiǎn)報(bào)警功能，能夠?qū)?bào)警信號發(fā)送至DCS控制中心，中心根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的控制策略對出現(xiàn)故障的控制閥子系統(tǒng)中由于斷電、斷信號和失去氣源所引起的新的參數(shù)進(jìn)行比較和計(jì)算，計(jì)算完成以后，DCS控制中心對出現(xiàn)故障的控制閥子系統(tǒng)發(fā)出新的指揮信號或者報(bào)修信號。
【附圖說明】
[0011]圖1.控制閥固有流量特性曲線；
圖2.智能型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制回路三斷保護(hù)原理圖；
圖3.智能型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)普通控制回路原理圖；
圖中1、2、3分別代表I號線路、2號線路、3號線路。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的原理作進(jìn)一步闡述。
[0013]實(shí)施例1
如圖2中所示，一種包括位移定位器、閥位反饋器、過濾減壓閥、信號比較器、三通電磁閥、壓力開關(guān)、氣鎖閥組成的控制回路，所述的信號比較器上級連接DCS控制中心，經(jīng)過其內(nèi)部進(jìn)行了信號的重新整定，過濾的通訊線路上各種干擾形成的信號失真，再發(fā)出兩路電信號，一路為4?20mA的指令信號被發(fā)送至智能定位器，以控制其動(dòng)作，另一路被發(fā)送至三通電磁閥，以控制其動(dòng)作，三通電磁閥上級連接從過濾減壓閥發(fā)出的控制氣源，下級連接壓力開關(guān)，壓力開關(guān)的下級連接器件為氣鎖閥，氣鎖閥上級連接位移定位器，下級連接氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣腔，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)閥桿做上下調(diào)節(jié)動(dòng)作，閥位反饋器檢測到閥桿的移動(dòng)位移以后向DCS控制中心發(fā)回4?20mA電信號，與DCS控制中心組成閉環(huán)系統(tǒng)。
[0014]I號線路出現(xiàn)故障的情況下:當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)正常開動(dòng)的時(shí)候，DCS控制中心發(fā)出4?20mA的指令信號至本子系統(tǒng)中的信號比較器，信號比較器整定以后再把此信號發(fā)送給定位器，定位器將此信號通過內(nèi)部的電/氣裝換元件，打開進(jìn)氣氣源，氣源經(jīng)過氣鎖閥進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)腔，內(nèi)腔中的膜片收到氣體擠壓，開始帶動(dòng)閥桿移動(dòng)，閥門開始調(diào)節(jié)流量，流體壓力由入口壓力Pl降低至出口壓力P2，系統(tǒng)開始正常工作。當(dāng)I號線路出現(xiàn)故障即斷電的情況下，信號比較器檢測到電磁閥組沒有反饋信號，立即發(fā)出“失去輸入電源信號”的信息，電磁閥做出失電后放氣動(dòng)作(事先設(shè)定)，從而引起氣鎖閥啟動(dòng)，鎖閉，實(shí)現(xiàn)閥門保位，同時(shí)壓力開關(guān)檢測到氣路的壓力變化以后，向控制中心發(fā)送出報(bào)警信號，閥門保位完成。
[0015]實(shí)施例2
如圖2中所示，2號線路出現(xiàn)故障的情況下:當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)正常開動(dòng)的時(shí)候，DCS控制中心發(fā)出4?20mA的指令信號至本子系統(tǒng)中的信號比較器，信號比較器整定以后再把此信號發(fā)送給定位器，定位器將此信號通過內(nèi)部的電/氣裝換元件，打開進(jìn)氣氣源，氣源經(jīng)過氣鎖閥進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)腔，內(nèi)腔中的膜片收到氣體擠壓，開始帶動(dòng)閥桿移動(dòng)，閥門開始調(diào)節(jié)流量，流體壓力由入口壓力Pl降低至出口壓力P2，系統(tǒng)開始正常工作。當(dāng)2號線路出現(xiàn)故障即斷信號的情況下，信號比較器檢測到定位器沒有反饋信號，立即發(fā)出“失去輸入控制信號”的信息，同時(shí)指揮電磁閥做出放氣動(dòng)作(事先設(shè)定)，從而引起氣鎖閥啟動(dòng)，鎖閉，實(shí)現(xiàn)閥門保位，同時(shí)壓力開關(guān)檢測到氣路的壓力變化以后，向控制中心發(fā)送出報(bào)警信號，閥門保位完成。
[0016]實(shí)施例3
如圖2中所示，3號線路出現(xiàn)故障的情況下:
當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)正常開動(dòng)的時(shí)候，DCS控制中心發(fā)出4?20mA的指令信號至本子系統(tǒng)中的信號比較器，信號比較器整定以后再把此信號發(fā)送給定位器，定位器將此信號通過內(nèi)部的電/氣裝換元件，打開進(jìn)氣氣源，氣源經(jīng)過氣鎖閥進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)腔，內(nèi)腔中的膜片收到氣體擠壓，開始帶動(dòng)閥桿移動(dòng)，閥門開始調(diào)節(jié)流量，流體壓力由入口壓力Pl降低至出口壓力P2，系統(tǒng)開始正常工作。當(dāng)3號線路出現(xiàn)故障即斷氣源的情況下，將直接引起氣鎖閥啟動(dòng)，鎖閉，實(shí)現(xiàn)閥門保位，同時(shí)壓力開關(guān)檢測到氣路的壓力變化以后，向控制中心發(fā)送出報(bào)警信號，閥門保位完成。
[0017]需要說明的是，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，包括發(fā)明人用于實(shí)施本發(fā)明的已知最佳模式。優(yōu)選實(shí)施例的變更對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言在閱讀上述說明后是顯而易見的。發(fā)明人希望普通技術(shù)人員合理應(yīng)用這樣的變更，并且發(fā)明人認(rèn)為與在此明確說明不同的應(yīng)用也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，本發(fā)明包括權(quán)利要求中所引用的主旨的所有修改及等效形式，這在適用的法律中是允許的。此外，上述要素的所有可能的變更的任何組合也被本發(fā)明所包含，除非在此另外指出或者在上下文中明顯矛盾。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工業(yè)氣動(dòng)控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)三斷保護(hù)回路，包括位移定位器、閥位反饋器、過濾減壓閥、信號比較器、三通電磁閥、壓力開關(guān)、氣鎖閥組成的控制回路，其特征在于:所述的信號比較器上級連接DCS控制中心，經(jīng)過其內(nèi)部進(jìn)行了信號的重新整定，過濾的通訊線路上各種干擾形成的信號失真，再發(fā)出兩路電信號，一路為4?20mA的指令信號被發(fā)送至智能定位器，以控制其動(dòng)作，另一路被發(fā)送至三通電磁閥，以控制其動(dòng)作，三通電磁閥上級連接從過濾減壓閥發(fā)出的控制氣源，下級連接壓力開關(guān)，壓力開關(guān)的下級連接器件為氣鎖閥，氣鎖閥上級連接位移定位器，下級連接氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣腔，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)閥桿做上下調(diào)節(jié)動(dòng)作，閥位反饋器檢測到閥桿的移動(dòng)位移以后向DCS控制中心發(fā)回4?20mA電信號，與DCS控制中心組成閉環(huán)系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)氣動(dòng)控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)三斷保護(hù)回路，其特征在于:所述三斷保護(hù)回路還包括由信號比較器、三通電磁閥和壓力開關(guān)以相應(yīng)的管線和電路所組成的開環(huán)控制系統(tǒng)，以使在控制閥子系統(tǒng)失去動(dòng)力電源、失去輸入信號和位移定位器失去氣源的情況下安全地實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)，并且所述的壓力開關(guān)具有危險(xiǎn)報(bào)警功能。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種工業(yè)氣動(dòng)控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)三斷保護(hù)回路，包括位移定位器、閥位反饋器、過濾減壓閥、信號比較器、三通電磁閥、壓力開關(guān)、氣鎖閥組成的控制回路,所述的信號比較器上級連接DCS控制中心，再發(fā)出兩路電信號，一路為4～20mA的指令信號被發(fā)送至智能定位器，另一路被發(fā)送至三通電磁閥，三通電磁閥上級連接從過濾減壓閥發(fā)出的控制氣源，下級連接壓力開關(guān)，壓力開關(guān)的下級連接器件為氣鎖閥，氣鎖閥上級連接位移定位器，下級連接氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣腔，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)閥桿做上下調(diào)節(jié)動(dòng)作。本發(fā)明的有益效果在于：在控制閥子系統(tǒng)失去輸入電源、失去輸入信號和失去氣源的情況下安全地實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)即“閥門保位”，以免受過程控制系統(tǒng)受到損壞。
【IPC分類】F15B21/02, F16K31/12, F16K37/00
【公開號】CN105605289
【申請?zhí)枴緾N201410684797
【發(fā)明人】陳曉燕, 陳慎
【申請人】國網(wǎng)河南省電力公司南陽供電公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2014年11月25日