本实用新型属于自动阀门技术领域，尤其涉及一种可以提供双重保护的在压力超过设定值时自动开启或关闭的由双作用气动执行器驱动的阀门系统。
背景技术：
为了保护压力管道、压力容器以及它们上下游的装置与设备，通常需要配置在超压工况下能够自动开启或关闭的阀门系统。在以往的实践中，经常使用由压力变送器、控制系统、两位五通道电磁阀、双作用气动执行器和主阀门组成的自动阀门系统实现超压工况下的自动启闭。
其中的压力变送器用于检测压力管道或者压力容器中的压力，并输出信号至控制系统，当压力超过设定值时，控制系统会发出指令改变安装于双作用气动执行器供气管路的电磁阀的供电状态，进而改变电磁阀气流通道的状态，从而使气动执行器动作，达到开启或关闭主阀门的目的。
其中使用的执行器是双作用执行器，该类执行器设有两个气室，动力气源可分别进入两个气室，在两个气室的压力产生的推力差值作用下主阀门动作。
与双作用气动执行器相匹配的电磁阀是一种两位五通道换向阀门，该类电磁阀通常由电磁部件和两位五通道阀门本体组成。电磁部件由电磁线圈和磁芯等部件组成，阀门本体由阀芯、阀体和弹簧等部件组成。两位是指阀芯相对于阀体有两个工作位置。当电磁线圈通电或断电时，电磁力和弹簧力的共同作用将使阀芯从一个工作位置动作至另外一个工作位置，进而改变电磁阀内部的通道，达到控制动力气源按所需通道进出气动执行器的目的。
使用压力变送器、控制系统、两位五通道电磁阀、双作用气动执行器和主阀门共同实现超压时阀门自动启闭的主要潜在风险在于，如果压力变送器失效，或者压力变送器与控制系统之间的信号传输失效，或者电磁阀的供电出现问题，就可能出现压力已经超过设定压力，气动执行器却未使主阀门如期动作的情形，给压力管道、压力容器以及它们上下游的装置与设备带来威胁。因此，如何提高该自动阀门系统的可靠性，确保超压时主阀门能够如期动作一直是业界努力的方向。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的自动阀门系统可靠性不高的缺陷，本实用新型提供一种可提供双重保护的双作用气动执行器驱动的自动阀门系统。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种可提供双重保护的双作用气动执行器驱动的自动阀门系统，包括主管道、主阀门、双作用气动执行器、第一两位五通阀和第二两位五通阀，所述的主阀门设置在所述主管道上，并将所述主管道分隔为上游管道和下游管道，所述的双作用气动执行器与所述主阀门连接，用于控制所述主阀门的启闭；
所述第一两位五通阀包括第一进口、第一出口、第二出口、第一放空口和第二放空口，所述第一进口与动力气源连接，所述第二两位五通阀包括第二进口、第三出口、第四出口、第三放空口和第四放空口，所述第二进口与所述第一出口连接，所述第三出口与所述双作用气动执行器的第一腔体连接，所述第四出口与所述双作用气动执行器的第二腔体连接，所述第四放空口与第二出口连接；所述第一两位五通阀和第二两位五通阀其中一个为两位五通电磁阀，另一个为两位五通换向阀；
所述的上游管道上设置有压力变送器和控制器，所述压力变送器用于检测所述上游管道内的压力，所述控制器根据所述压力变送器检测到的压力值控制所述两位五通电磁阀的工作状态；所述两位五通换向阀的压力腔体通过连通管与所述上游管道连接。
进一步地，所述的第一两位五通阀为两位五通电磁阀，所述第二两位五通阀为两位五通换向阀。
作为上述技术方案的一种替换，所述的第一两位五通阀为两位五通换向阀，所述第二两位五通阀为两位五通电磁阀。两位五通电磁阀和两位五通换向阀位置可以互换，达到相同的效。
进一步地，当第一两位五通阀处于工作位一时，所述第一进口与第一出口连通，所述第二出口与第二放空口连通；当第一两位五通阀处于工作位二时，所述第一进口与第二出口连通，所述第一出口与第一放空口连通；当第二两位五通阀处于工作位一时，所述第二进口与第三出口连通，所述第四出口与第四放空口连通；当第二两位五通阀处于工作位二时，所述第二进口与第四出口连通，所述第三出口与第三放空口连通；
作为优选，所述的两位五通换向阀为压杆失稳触发型换向阀。
进一步地，所述的压杆失稳触发型换向阀包括阀芯组件、换向缸、杆笼、气缸和细长杆，所述阀芯组件内设置在所述换向缸内，所述杆笼和气缸分别设置在所述换向缸的两端，所述杆笼和所述换向缸之间设置有阀盖，所述阀芯组件一端穿过所述阀盖并延伸至所述杆笼内，所述细长杆支撑设置在所述杆笼与阀芯组件之间，所述阀芯组件另一端设置有活塞头，所述活塞头位于所述气缸内，所述气缸的腔体形成所述两位五通换向阀的压力腔，所述连通管一端与所述气缸的腔体连通。当压力变送器、控制器、两位五通电磁阀失效或信号传输失效时，两位五通电磁阀不会随上游管道内介质的压力变化而改变工作状态，两位五通电磁阀处于工作位一，动力气源直接导通至两位五通换向阀，此时两位五通换向阀作用如下(以第一两位五通阀为两位五通电磁阀，第二两位五通阀为两位五通换向阀为例)：当连通管内介质的压力(即上游管道内介质的压力)低于整定压力时，介质通过活塞头和阀芯组件传递至细长杆的力小于细长杆的临界载荷，细长杆稳定，细长杆的轴向推力使阀芯组件处于工作位置一，动力气源动力由第三出口通入双作用气动执行器的第一腔体，第二腔体依次与第四出口、第四放空口、第二出口、第二放空口连通处于放空状态，主阀门处于关闭状态；当连通管内介质的压力(即上游管道内介质的压力)高于整定压力时，介质通过活塞头和阀芯组件传递至细长杆的力高于细长杆的临界载荷，细长杆失稳并丧失承载能力，阀芯组件在介质压力的推动下运动至工作位置二，动力气源通道被切换，动力气源由第一进口、第一出口、第二进口和第四出口，进入双作用气动执行器的第二腔体，第一腔体内的气体依次经过第三出口和第三放空口并放空，双作用气动执行器动作，双作用气动执行器动作带动主阀门开启，上游管道和下游管道连通。
作为上述技术方案的另一种替换，所述的压杆失稳触发型换向阀包括阀芯组件、换向缸、膜片、杆笼和细长杆，所述的换向缸一端设置有膜腔，另一端设置所述杆笼，所述膜片设置在所述膜腔内，并将膜腔分隔为相对封闭的两部分；所述阀芯组件设置在所述换向缸内，其一端抵靠在所述膜片上，另一端延伸至所述杆笼内，所述的细长杆支撑设置在所述阀芯组件和杆笼之间，所述膜腔远离所述阀芯组件的部分形成所述两位五通换向阀的压力腔，所述的连通管一端与所述膜腔远离所述阀芯组件的部分连通。其作用原理与上述方案类似，区别在于，上游管道内介质的压力通过膜片和阀芯组件传递至细长杆，阀芯组件工作原理与上述技术方案相同。
有益效果：本申请中主管道上并联设置两位五通电磁阀系统和两位五通换向阀来独立触发自动阀门系统动作，即使两位五通电磁阀系统中的两位五通电磁阀、压力变送器、控制系统或其之间信息传递失效，两位五通换向阀也会触发自动阀门系统动作，作为整个压力系统提供的第二重保护，使得自动阀门系统更加可靠。
附图说明
图1为两位五通电磁阀处于工作位一、两位五通换向阀位于工作位一时，自动阀门系统处于关闭状态结构示意图，其中第一两位五通阀为两位五通电磁阀，第二两位五通阀为两位五通换向阀；
图2为两位五通电磁阀处于工作位二、两位五通换向阀位于工作位一时，自动阀门系统处于开启状态结构示意图，其中第一两位五通阀为两位五通电磁阀，第二两位五通阀为两位五通换向阀；
图3为两位五通电磁阀处于工作位一、两位五通换向阀位于工作位二时，自动阀门系统处于开启状态结构示意图，其中第一两位五通阀为两位五通电磁阀，第二两位五通阀为两位五通换向阀；
图4为实施例1中两位五通换向阀处于工作位置一时结构示意图；
图5为实施例1中两位五通换向阀处于工作位置二时结构示意图；
图6为实施例2中两位五通换向阀处于工作位置一时结构示意图；
图7为实施例2中两位五通换向阀处于工作位置二时结构示意图；
图8为两位五通电磁阀处于工作位一、两位五通换向阀位于工作位一时，自动阀门系统处于关闭状态结构示意图，其中第一两位五通阀为两位五通换向阀，第二两位五通阀为两位五通电磁阀；
图9为两位五通电磁阀处于工作位二、两位五通换向阀位于工作位一时，自动阀门系统处于开启状态结构示意图，其中第一两位五通阀为两位五通换向阀，第二两位五通阀为两位五通电磁阀；
图10为两位五通电磁阀处于工作位一、两位五通换向阀位于工作位二时，自动阀门系统处于开启状态结构示意图，其中第一两位五通阀为两位五通换向阀，第二两位五通阀为两位五通电磁阀。
图中1.上游管路，2.下游管路，3.双作用气动执行器，31.第一腔体，32.第二腔体，4.主阀门，5.两位五通电磁阀，51.电磁阀进口，52.第一电磁阀出口，53.第二电磁阀出口，54.第一电磁阀放空口，55.第二电磁阀放空口，6.两位五通换向阀，601.换向阀进口，602.第一换向阀出口，603.第二换向阀出口，604.第一换向阀放空口，605.第二换向阀放空口，61.换向缸，62.阀芯组件，63.细长杆，64.杆笼，65.膜腔，66.膜片，67.气缸，68.活塞头，69.阀盖，7.连通管，8.动力气源，9.压力变送器，91.控制器。
具体实施方式
实施例1
如图1～3所示，一种可提供双重保护的双作用气动执行器驱动的自动阀门系统，包括主管道、主阀门4、双作用气动执行器3、第一两位五通阀和第二两位五通阀，所述的主阀门4设置在所述主管道上，并将所述主管道分隔为上游管道1和下游管道2，所述的双作用气动执行器3与所述主阀门4连接，用于控制所述主阀门4的启闭；
所述第一两位五通阀包括第一进口、第一出口、第二出口、第一放空口和第二放空口，所述第一进口与动力气源8连接，所述第二两位五通阀包括第二进口、第三出口、第四出口、第三放空口和第四放空口，所述第二进口与所述第一出口连接，所述第三出口与所述双作用气动执行器3的第一腔体31连接，所述第四出口与所述双作用气动执行器3的第二腔体32连接，所述第四放空口与第二出口连接；
当第一两位五通阀处于工作位一时，所述第一进口与第一出口连通，所述第二出口与第二放空口连通；当第一两位五通阀处于工作位二时，所述第一进口与第二出口连通，所述第一出口与第一放空口连通；当第二两位五通阀处于工作位一时，所述第二进口与第三出口连通，所述第四出口与第四放空口连通；当第二两位五通阀处于工作位二时，所述第二进口与第四出口连通，所述第三出口与第三放空口连通；本实施例中第一两位五通阀为两位五通电磁阀5，第二两位五通阀为两位五通换向阀6(以进口与动力气源8直接连接的两位五通阀为第一两位五通阀，其中第一进口即为电磁阀进口51、第一出口为第一电磁阀出口52、第二出口为第二电磁阀出口53、第一放空口为第一电磁阀放空口54、第二放空口为第二电磁阀放空口55；第二进口为换向阀进口601、第三出口为第一换向阀出口602、第四出口为第二换向阀出口603、第三放空口为第一换向阀放空口604、第四放空口为第二换向阀放空口605)；
所述的上游管道1上设置有压力变送器9和控制器91，所述压力变送器9用于检测所述上游管道1内的压力，所述控制器91根据所述压力变送器9检测到的压力值控制所述两位五通电磁阀5的工作状态；所述两位五通换向阀6的压力腔体通过连通管7与所述上游管道1连接。
所述的两位五通换向阀6为压杆失稳触发型换向阀。具体地，如图4和5所示，所述的压杆失稳触发型换向阀包括阀芯组件62、换向缸61、杆笼64、气缸67和细长杆63，所述阀芯组件62内设置在所述换向缸61内，所述杆笼64和气缸67分别设置在所述换向缸61的两端，所述杆笼64和所述换向缸61之间设置有阀盖69，所述阀芯组件62一端穿过所述阀盖69并延伸至所述杆笼64内，所述细长杆63支撑设置在所述杆笼64与阀芯组件62之间，所述阀芯组件62另一端设置有活塞头68，所述活塞头68位于所述气缸67内，所述气缸67的腔体形成所述两位五通换向阀6的压力腔，所述连通管7一端与所述气缸67的腔体连通。
工作原理：压力变送器9检测到上游管道1内压力，并将信号传送至控制器91，当检测到的压力小于预定值时，控制器91不改变两位五通电磁阀5的工作状态，主阀门4保持关闭状态，如图1所示；当检测到的压力超过预定值时，控制器91发出指令改变两位五通电磁阀5的供电状态，进而使其阀芯从工作位一变换至工作位二，两位五通换向阀6保持工作位一，如图2所示，动力气源8经过第一两位五通阀的第一进口、第二出口、第四放空口和第四出口进入双作用气动执行器3的第二腔体32中，第一腔室31内的气体依次经过第三出口、第二进口、第一出口和第一放空口并放空，双作用气动执行器3带动主阀门4动作，进而打开主阀门4。
当压力变送器9、控制器91、两位五通电磁阀5失效或信号传输失效时，两位五通电磁阀5不会随上游管路1内介质的压力变化而改变工作状态，两位五通电磁阀5处于工作位一，动力气源8经过第一进口和第一出口直接导通至第二两位五通阀，此时两位五通换向阀6作用如下：当连通管7内介质的压力(即上游管路1内介质的压力)低于整定压力时，介质通过活塞头68和阀芯组件62传递至细长杆63的力小于细长杆63的临界载荷，细长杆63稳定，细长杆63的轴向推力使阀芯组件62处于工作位置一，如图4所示，动力气源动力8由第三出口通入双作用气动执行器3的第一腔体31，第二腔体32依次与第四出口、第四放空口、第二出口、第二放空口连通处于放空状态，主阀门4处于关闭状态，如图1所示；当连通管7内介质的压力(即上游管路1内介质的压力)高于整定压力时，介质通过活塞头68和阀芯组件62传递至细长杆63的力高于细长杆63的临界载荷，细长杆63失稳并丧失承载能力，阀芯组件62在介质压力的推动下运动至工作位置二，如图5所示，动力气源8通道被切换，动力气源8由第一进口、第一出口、第二进口和第四出口，进入双作用气动执行器3的第二腔体32，第一腔体31内的气体依次经过第三出口和第三放空口并放空，双作用气动执行器3动作，双作用气动执行器3动作带动主阀门4开启，上游管路1和下游管路1连通，如图3所示。其中两位五通换向阀6为纯机械机构，实现了压力变送器9、两位五通电磁阀5和控制器91三者的功能，能够独立触发自动阀门系统动作，作为二重保护。
实施例2
如图6和7所示，将实施例1中的压杆失稳触发型换向阀替换为如下结构，包括阀芯组件62、换向缸61、膜片66、杆笼64和细长杆63，所述的换向缸61一端设置有膜腔65，另一端设置所述杆笼64，所述膜片66设置在所述膜腔65内，并将膜腔65分隔为相对封闭的两部分；所述阀芯组件62设置在所述换向缸61内，其一端抵靠在所述膜片66上，另一端延伸至所述杆笼64内，所述的细长杆63支撑设置在所述阀芯组件62和杆笼64之间，所述膜腔65远离所述阀芯组件62的部分形成所述两位五通换向阀6的压力腔，所述的连通管7一端与所述膜腔65远离所述阀芯组件62的部分连通。其他结构同实施例1。其作用原理与上述方案类似，区别在于，上游管道1内介质的压力通过膜片66和阀芯组件62传递至细长杆63，阀芯组件62工作原理与上述技术方案相同。
实施例3
如图8-10所示，与实施例1区别在于所述第一两位五通阀为两位五通换向阀6，所述第二两位五通阀为两位五通电磁阀5(其中第一进口即为换向阀进口601、第一出口为第一换向阀出口602、第二出口为第二换向阀出口603、第一放空口为第一换向阀放空口604、第二放空口为第二换向阀放空口605；第二进口为电磁阀进口51、第三出口为第一电磁阀出口52、第四出口为第二电磁阀出口53、第三放空口为第一电磁阀放空口54、第四放空口为第二电磁阀放空口55)，其他结构同实施例1，同样能够实现实施例1的功能。
实施例4
与实施例3区别在于，将实施例3中的压杆失稳触发型换向阀替换为如下结构，包括阀芯组件62、换向缸61、膜片66、杆笼64和细长杆63，所述的换向缸61一端设置有膜腔65，另一端设置所述杆笼64，所述膜片66设置在所述膜腔65内，并将膜腔65分隔为相对封闭的两部分；所述阀芯组件62设置在所述换向缸61内，其一端抵靠在所述膜片66上，另一端延伸至所述杆笼64内，所述的细长杆63支撑设置在所述阀芯组件62和杆笼64之间，所述膜腔65远离所述阀芯组件62的部分形成所述两位五通换向阀6的压力腔，所述的连通管7一端与所述膜腔65远离所述阀芯组件62的部分连通(与实施例2中两位五通换向阀结构相同)。其他结构同实施例3。其作用原理与实施例3方案类似，区别在于，上游管道1内介质的压力通过膜片66和阀芯组件62传递至细长杆63，阀芯组件62工作原理与实施例3技术方案相同。