用于对直角回转阀进行无线控制和监视的装置和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制和监视工业设施中的流体流动的系统和装置的领域。更特定而言，本发明涉及利用气动促动阀装置来对直角回转阀(诸如球阀)进行无线控制和监视的系统。
【背景技术】
[0002]在当今的工业环境中，系统和设备必须以在数十年前认为不可能的水平运行。全球竞争推动工业利用比之前更少的人力持续地改进过程操作、产品品质、产量和生产率。生产设备必须实现前所未有的可靠性、可用性和可维护性水平，因为工厂经理设法降低操作和支持成本并且排除或最小化资本投资。简言之，工业必须诉诸于新的措施来改进生产、性能、安全性和可靠性，而同时最小化成本并且延长新的和老化设备的操作寿命。
[0003]阀和气动促动器是每个过程工业中的重要元件。同一申请人的W02008/078323披露了一种用于对工业设施中的阀的状态特别是角位置进行无线监视的装置和系统。更具体而言，这个公告披露了安装到球阀上的附加监视装置的网络。监视装置在短程无线网络诸如蓝牙、Zigbee等中操作。每个监视装置不时地诸如在发生事件时经由短程网络向控制中心报告相应球阀的状态。
[0004]W02008/078323的监视装置可以附连到手动操作的球阀上、或者利用促动阀装置加以远程促动的球阀上。W02008/078323的监视装置的发射器周期性地或者当发生事件时发射所述球阀的状态允许该装置的发射器大部分时间保持在“休眠状态”，而同时仅在必需的时间“唤醒”以发射该状态。以此操作方式，可以使用相对紧凑的电池，这种电池能持续若干年。
[0005]球阀(或直角回转)促动装置通常用于对球阀的状态进行远程控制，S卩，利用从控制中心发送的信号。通常，用来使球阀从第一状态转到下一状态的能量是气动压力。在某些情况下，气动压力用于对促动器进行双向促动。在其它情况下，压力用于仅一个方向，而当压力供应终止时，利用弹簧使促动器返回到其原始状态。存在两种典型的用于促动球阀的方式，如下:
[0006]a.在易爆环境中(例如，当控制流体可能爆炸时)，在促动阀装置内使用电力必须以很谨慎的方式来进行。在这种易爆环境中，通常，使用定位成离促动阀装置至少若干米的接线盒(junct1n box)。多个气动压力供应线设置于接线盒与多个相应促动阀装置之间。接线盒具有用于每一个供应线的螺线管，螺线管控制相应阀，相应阀继而允许或释放在供应线内的压力，由此分别造成相应促动器促动或释放。接线盒通常接收用于每个促动阀装置的有线控制线，从控制中心在所述有线控制线上输送相应控制信号。如图所示，在这种结构中，螺线管位于接线盒处，而不是在促动阀装置本身处。
[0007]b.在非易爆环境下，启动螺线管通常位于促动阀装置壳体处。更具体而言，压力管线设置到促动阀装置上，并且有线控制线设置到螺线管上。当需要启动时，相应信号从控制中心输送到螺线管，螺线管继而造成压力施加到促动器上，并且由此切换相应球阀的状态。如图所示，在这种布置中，螺线管被设置于促动阀装置本身内。这后一种布置有时也应用于易爆环境中，然而在这些情况下，必须格外小心以确保电力与可能爆炸流体的隔离。
[0008]总之，在上文提到的两种所述典型情况下，来自控制中心的控制信号在相应线上被输送到接线盒，或者单独地输送到每个促动阀装置。这种布线结构是很麻烦的，需要大量的安装时间，并且如果并未适当保护，可能甚至会造成火灾，或者其它环境危害。
[0009]在另一方面，在典型结构中，去往促动器的控制信号可能需要其将阀杆转到特定角位置，由此造成例如74%打开。尽管TO2008/078323披露了一种监视单元，其能向控制中心无线地报告杆的角位置、或者更具体而言向控制中心提供确实已适当地执行了所请求控制的反馈，如所提到的那样，促动阀装置本身仍需要线来用于启动。
[0010]因此，本发明的目的在于提供一种用于球阀的无线促动阀装置。
[0011]本发明的另一目的在于提供一种无线促动阀装置，其为完全空气压力操作的，并且独立于任何外部电力供应。
[0012]本发明的再一目的在于提供一种空气压力操作的无线促动阀装置，其能易于替换任何现有技术促动阀装置，即提供附加的促动阀装置。
[0013]本发明的又一目的在于提供一种组合的无线促动和监视装置，其被组装于同一壳体内。
[0014]如下文所继续描述的，本发明的其它目的和优点将会变得显然。
【发明内容】
[0015]本发明涉及一种用于直角回转阀促动器的无线阀促动装置，其包括:(a)加压空气输入管线；(b)短程无线接收器，其用于从控制中心接收促动讯息，所述讯息经由网关输送到所述装置；(c)加压空气启动的促动器，其连接到第一螺线管的空气输出和直角回转阀的杆，所述促动器被设计成用以基于从第一螺线管的所述输出所接收到的空气压力来造成杆的角取向变化；(d)第一螺线管，其用于在接收到促动信号时打开通往促动器的介于所述空气输入管线与所述输出管线之间的通道；以及，(e)控制器，其用于接收所述促动讯息，并且用于通过向第一螺线管输送所述促动信号来启动所述第一螺线管。
[0016]优选地，直角回转阀促动装置还包括:(a)可再充电的电池；以及(b)气动发电机，其连接到所述加压空气输入管线，所述发电机向所述可再充电的电池输出充电电压。
[0017]优选地，直角回转阀促动装置还包括:整流器，其用于校正所述发电机的输出电压。
[0018]优选地，在所述气动发电机与所述加压空气输入管线之间的连接受到第二螺线管控制，并且其中所述第二螺线管受到所述控制器控制。
[0019]优选地，在启动促动器期间、或者当电池被完全充电时，所述控制器阻挡在所述空气输入管线与所述发电机之间的通路。
[0020]优选地，所述直角回转阀促动装置与无线直角回转阀监视装置相组合，所述组合的装置包括传感器和无线发射器，传感器用于测量杆的角取向，并且无线发射器用于经由网关向控制中心发送状态讯息。
[0021]优选地，在组合的直角回转阀促动装置中，所述传感器向所述控制器提供与所述杆的经测量的角取向有关的反馈。
[0022]优选地，在组合的直角回转阀促动装置中，所述反馈由控制器使用以确保杆的适当角定位，其中所述角定位可以在打开位置与闭合位置之间的任何位置。
[0023]优选地，所述组合的直角回转阀促动和监视装置还向所述控制中心进一步发送与如由促动器定位的杆的取向相关的状态讯息。
[0024]优选地，组合的直角回转阀促动和监视装置还包括:空气压力测量传感器，其用于周期性地测量空气输入管线内的空气压力，并且在确定压力降低、或者在从控制中心接收到讯息时，向控制中心相应地报告关于所述空气输入管线内的空气压力的指示。
[0025]优选地，本发明的直角回转阀促动装置包括用于双向促动器的两个空气输入管线。
【附图说明】
[0026]在附图中:
[0027]图1和图2示出了诸如广泛地用于控制流体流动的工业中的典型直角回转阀1的结构；
[0028]图3示出了附加阀监视装置的视图；
[0029]图4以框图形式提供了根据本发明的一实施例的促动阀装置10的示例性结构；
[0030]图5是提供了用于操作所述组合装置的示例的流程图；
[0031]图6以框图形式描述了根据本发明的一实施例的组合装置的结构。
【具体实施方式】
[0032]如上文所提到的那样，本发明提供一种用于直角回转阀(诸如球阀)的无线、电池操作的和附加的促动阀装置。
[0033]图1和图2示出了诸如在工业中广泛地用于控制流体流动的典型直角回转阀1的结构。直角回转阀的大小通常在1/2〃至12〃之间。直角回转阀通常安装于流体管线的两个部段之间，并且在大部分情况下用作打开/闭合流动开关，然而，存在着其中直角回转阀定位在介于所述打开与闭合状态之间的选定角位置的情况。这种类型的阀通常被称作“控制阀”。直角回转型球阀101基本上包括中空部段(在图中未见)、入口 103、出口 104和杆106，杆106将阀连接到促动器105。递送到空气入口 107的空气压力通过移动内部活塞(在附图中未见)而促动所述阀，其中内部活塞进而使杆106和阀旋转。在启动所述促动器之后，能通过另一空气压力操作的活塞或者通过内部弹簧来使它返回到它的初始状态。通常，促动器受到电信号121控制，电信号121由线提供给螺线管114，螺线管114通常位于促动器壳体内、或者接线盒内。
[0034]图2还示出了在典型促动器105与直角回转阀101之间的互动。当需要改变直角回转阀101的状态时，从远程控制中心向促动器105提供控制命令121。控制命令可以呈流体压力(液压或气动)的形式、或者呈电信号的形式，并且其向促动器105提供关于所希望角度变化的方向和量值的指示。在液压或气动命令的情况下，来自控制中心的信号被递送到螺线管，螺线管允许空气压力进入促动器。例如，在直角回转阀被设计成在两种状态(闭合状态与打开状态)之间操作的