专利名称：井下液压阀门控制系统及其设备的制作方法
技术领域：
本发明属于一种阀门控制系统，具体地说涉及煤矿井下大口径 阀门开启液压阀门控制系统及其设备。
技术背景现在，国内大多数煤矿井下的大口径阀门由于没有相关控制方面 的设备，不能实现远程控制，其中主要是由于煤矿井下安全规程规定 对直接控制的设备要求防爆和本安的要求原因无法通过。随着煤矿自 动化程度的提高，越来越多的煤矿要求实现无人化值守的系统，对于 涉及到的相关大口径阀门的自动开启提出了要求，国内目前只有电控大口径阀门，只带有防爆认证，没有煤矿系统的MA认证，并且电压 等级也与原送审电压不符，可靠性在井下也比较差，不能用于井下的 控制系统。 发明内容本发明的目的是提供一种能够满足井下安全和控制的需要，对煤矿 并下的大口径阀门进行的控制系统及其设备。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 (l)在煤矿井下涉及需要大口径管路阀门开闭的地点设置液压系 统一套，液压系统由液压站、出油管路、回油管路、手动截止阀、电 磁换向阀和液控阀组成，其中出油管、高压软管、手动截止阔和电磁 换向阀组成出油管路，回油管、高压软管、手动截止阀和电磁换向阀 组成回油管路。电磁换向阀通过管路与被控工艺管道上安装的液压控 制阀门连接，电磁换向阔有四个管路接口，分别为P管路接口、 T管路接口、 A管路接口、 B管路接口， P管路接口与出油管路连接，T管 路接口与回油管路相连接、A管路接口与液控阀的开阀口相连、B 管路接口与液控阀的关阀口相连接，电磁换向阀与阀门控制PLC相 连，阀门控制PLC与开关控制柜相连，并通过开关控制柜与水泵相连， 水泵与被控工艺管道连接，(2)在阀门控制PLC内有对现场数据采集的模拟量输入模块，对 现场数据采集的模拟开关量输入模块和控制的开关量输出模块，阀门控制PLC有自己的CPU，阀门控制PLC根据预先设计好的工艺程序对 开关控制柜进行控制，开关控制柜对水泵的电机进行送/停电的同时对电磁换向阀进行控制；当电磁换向阀得电时，P管路接口与A管 路接口、 T管路接口与B连通管路接口；失电时，P管路接口与B管路接口、 T管路接口与A连通管路接口；(3)阀门控制PLC根据采集的数据和预设的数值比较后，需要 开启水泵时，通过对开关控制柜发出开启水泵的指令，在开启水泵同 时，对电磁换向阀发出打开指令，电磁换向阀通过对开关控制柜得电 P管路接口与A管路接口、 T管路接口与B连通管路接口，液压站压 力油经过出油管路、电磁换向阀A 口和高压软管作用在液控阀的开阀 口，液压油进入液控阀的上行缸，推动液控阀的活塞向上运行，上行 缸扩大并压縮下行缸，下行缸的液压油从液控阀的关阀口流出，经高 压软管到达电磁换向阀的B口，再经回油管路回到液压站中，液控阀 的活塞向上运行带动液控阀的阀板向上移动开启液控阀，水泵通过液 控阀两个水平口将水抽出；阀门控制PLC根据采集的数据和预设的数值比较后，需要关闭水 泵时，通过对开关控制柜发出关闭水泵的指令，在关闭水泵同时，对 电磁换向阀发出关闭指令，电磁换向阀通过对开关控制柜失电，P管 路接口与B管路接口、 T管路接口与A连通管路接口，液压站压力油 经过出油管路、电磁换向阀B 口和高压软管作用在液控阀的关阀口， 液压油进入液控阀的下行缸，推动液控阀的活塞向下运行，下行缸扩 大并压縮上行缸，上行缸的液压油从开阀口流出，经高压软管到达电 磁换向阀的A口，再经回油管路回到液压站中，液控阀的活塞向下运 行带动液控阀的阀板向下移动关闭液控阀，水泵停止工作。液压站作为液压系统的动力来源，其出口压力始终保持在 2. 5-3. 2MPa之间，其压力由阀门控制PLC进行控制。为了实现本发明的控制，设计了专用设备液控阀，液控阀是由液 动装置和阀体组成，其特征在于液动装置由阀杆、缸体、上行缸、下 行缸、开阀口、关阀口组成，缸体内部有阀杆和活塞，阀杆固定在活 塞、连接体、阀盖和阀板上，活塞将缸体分为上下两部分，缸体下部 分为上行缸，缸体上部分为下行缸，缸体上部有关阀口，缸体下部有开阀口，阀体由阀板、连接体、阀座和阀盖组成，阀盖上端通连接件 与缸体下部连接，阀盖下端与阀座连接，阀座内有阀板，阀杆与阀板 连接在一起，阀座在与阀杆垂直方向上有两个水平开口。本发明尤其适用于大于DN50 口径的各种管道阀门，使被控制的 阀门能够根据控制工艺要求，在规定的程序下实现远程控制，甚至当 阀门淹没在水下也能保证远程开启和关闭。可以使用本发明技术应用 于危险场所、水下、人员无法到达的地点等处。本发明是电液一体化控制模式，用本方式可以使控制过程安全无噪音，控制精度高，配合系统中配置的PLC根据现场工艺要求进行控审lj，达到远程无人值守的目的。由于使用液压系统，可以将管路延伸 到水下、危险场所等进行控制。并实现煤矿井下大孔径阀门的远程控 制。
图l是本发明的电路原理图。图2是井下液压阀门控制系统原理图。 图3是液压控制阀门的剖面构造图。 如图所示，l是液控阀，2是电磁换向阀，3是液压站，4是阀门 控制PLC， 5是水泵，6是出油管路P， 7是回油管路T， 8是高压软 管，9是手动截止阀，IO是开关控制柜，ll是连接件，12是阀板， 13是阀杆，14是缸体，15是上行缸，16是下行缸，17是开阀口， 18是关阀口， 19是活塞，20是阀座，21是阀盖，22是水平开口。
具体实施方式
实施例1 以矿井地下水为例。缸体14内部有阔杆13和活塞19，阀杆13固定在活塞19上，话 塞19将缸体14分为上下两部分，缸体14下部分为上行缸15，缸体 14上部分为下行缸16，缸体14上部有关阀口 18，缸体14下部有开 阀口 17，阀盖21上端通过连接件11与缸体14下部连接，阀盖21 下端与阀座20连接，阀座20内有阀板12，阀杆13与阀板12连接 在一起，阀座20在与阀杆13垂直方向上有两个水平开口 22。(l)在煤矿井下涉及需要大口径管路阀门开闭的地点设置液压系 统一套，液压系统有液压站3、出油管6、回油管7、液控阀l、高压软管8、手动截止阀9和电磁换向阔2组成，出油管6、高压软管8、 手动截止阀9和电磁换向阀2组成出油管路，回油管7、高压软管8、 手动截止阀9和电磁换向阀2组成回油管路，电磁换向阀2通过管路 与被控工艺管道上安装的液控阀1连接，电磁换向阀2有四个管路接 口，分别为P管路接口、 T管路接口、 A管路接口、 B管路接口， P管 路接口与出油管路连接，T管路接口与回油管路相连接、A管路接口 与液控阀1的开阀口 17相连、B管路接口与液控阀1的关阀口 18 相连接，电磁换向阀2与阀门控制PLC 4相连，阀门控制PLC4与开 关控制柜10相连，通过开关控制柜10与水泵5相连，水泵5与被控 工艺管道连接；(2)在阀门控制PLC4内有对现场数据采集的模拟量输入模块，对 现场数据采集的模拟开关量输入模块和控制的开关量输出模块，阀门 控制PLC4内部设有CPU，阔门控制PLC4根据预先设计好的工艺程序 对开关控制柜10进行控制，开关控制柜10对水泵5的电机进行送/ 停电的同时对电磁换向阀2进行控制；当电磁换向阀2得电时，P 管路接口与A管路接口、 T管路接口与B连通管路接口；失电时，P 管路接口与B管路接口、 T管路接口与A连通管路接口；(3)阀门控制PLC 4根据采集的数据和预设的数值比较后，需要 开启水泵5时，通过对开关控制柜10发出开启水泵5的指令，在开 启水泵5同时，对电磁换向阀2发出打开指令，电磁换向阀2通过阀 门控制PLC4得电，P管路接口与A管路接口、 T管路接口与B连通 管路接口，液压站3出口压力始终保持在2.5-3.2MPa之间，液压站 3压力油经过出油管路、电磁换向阀2的A 口和高压软管8作用在液 控阀1的开阀口 17，液压油进入液控阀1的上行缸15，推动液控阀 1的活塞19向上运行，上行缸15扩大并压縮下行缸16，下行缸16 的液压油从液控阀1的关阀口 18流出，经高压软管8到达电磁换向 阀2的B 口，再经回油管路回到液压站3中，液控阀1的活塞19向 上运行带动液控阀1的阀板12向上移动开启液控阀，水泵5通过液 控阀1两个水平口 22将水抽出；阀门控制PLC 4根据采集的数据和预设的数值比较后，需要关 闭水泵5时，通过对开关控制柜10发出关闭水泵5的指令，在关闭水泵5的同时，对电磁换向阀2发出关闭指令，电磁换向阀2通过阀 门控制PLC4失电，P管路接口与B管路接口、 T管路接口与A连通 管路接口，液压站3压力油经过出油管路、电磁换向阔2的B口和高 压软管8作用在液控阀1的关阀口 18，液压油进入液控阀1的下行 缸16，推动液控阀1的活塞19向下运行，下行缸16扩大并压縮上 行缸15，上行缸15的液压油从开阀口 17流出，经高压软管8到达 电磁换向阀2的A 口，再经回油管路回到液压站3中，液控阀1的活 塞19向下运行带动液控阀1的阀板12向下移动关闭液控阀1，水泵 停止工作。
权利要求
1、一种井下液压阀门控制系统，其特征在于(1)在煤矿井下涉及需要大口径管路阀门开闭的地点设置液压系统一套，液压系统由液压站(3)、出油管路(6)、回油管路(7)、手动截止阀(9)、电磁换向阀(2)和液控阀(1)组成，其中出油管(6)、高压软管(8)、手动截止阀(9)和电磁换向阀(2)组成出油管路，回油管(7)、高压软管(8)、手动截止阀(9)和电磁换向阀(2)组成回油管路。电磁换向阀(2)通过管路与被控工艺管道上安装的液控阀(1)连接，电磁换向阀(2)有四个管路接口，分别为P管路接口、T管路接口、A管路接口、B管路接口，P管路接口与出油管路连接，T管路接口与回油管路相连接、A管路接口与液控阀(1)的开阀口(17)相连、B管路接口与液控阀(1)的关阀口(18)相连接，电磁换向阀(2)与阀门控制PLC(4)相连，阀门控制PLC(4)与水泵(5)相连，同时与开关控制柜(10)相连，水泵(5)与被控工艺管道连接；(2)在阀门控制PLC(4)内有对现场数据采集的模拟量输入模块，对现场数据采集的模拟开关量输入模块和控制的开关量输出模块，阀门控制PLC(4)内部设有CPU，阀门控制PLC(4)对开关控制柜(10)进行控制，开关控制柜(10)对水泵(5)的电机进行送/停电的同时对电磁换向阀(2)进行控制；当电磁换向阀(2)得电时，P管路接口与A管路接口、T管路接口与B连通管路接口；当电磁换向阀(2)失电时，P管路接口与B管路接口、T管路接口与A连通管路接口；(3)需要开启水泵(5)时，阀门控制PLC(4)对开关控制柜(10)发出开启水泵(5)的指令，在开启水泵(5)同时，对电磁换向阀(2)发出换向开阀指令，电磁换向阀(2)通过阀门控制PLC(4)得电，P管路接口与A管路接口接通、T管路接口与B连通管路接口接通，液压站(3)压力油经过出油管路、电磁换向阀(2)A口和高压软管(8)作用在液控阀(2)的开阀口(17)，液压油进入液控阀(1)的上行缸(15)，推动液控阀(1)的活塞(19)向上运行，上行缸(15)扩大并压缩下行缸(16)，下行缸(16)的液压油从液控阀(1)的关阀口(18)流出，经高压软管(8)到达电磁换向阀(2)的B口，再经回油管路回到液压站(3)中，液控阀(1)的活塞(19)向上运行带动液控阀(1)的阀板(12)向上移动开启液控阀(1)，水泵(5)通过液控阀(1)两个水平口(22)将水抽出；需要关闭水泵(5)时，阀门控制PLC(4)通过对开关控制柜(10)发出关闭水泵(5)的指令，在关闭水泵(5)同时，对电磁换向阀(2)发出换向关阀指令，电磁换向阀(2)通过阀门控制PLC(4)失电，P管路接口与B管路接口、T管路接口与A连通管路接口，液压站(3)压力油经过出油管路、电磁换向阀(2)B口和高压软管(8)作用在液控阀(1)的关阀口(18)，液压油进入液控阀(1)的下行缸(16)，推动液控阀(1)的活塞(19)向下运行，下行缸(16)扩大并压缩上行缸(15)，上行缸(15)的液压油从开阀口(17)流出，经高压软管(8)到达电磁换向阀(2)的A口，再经回油管路回到液压站(3)中，液控阀(1)的活塞(19)向下运行带动液控阀(1)的阀板(12)向下移动关闭液控阀(1)，水泵(5)停止工作。
2、如权利要求1所述的一种井下液压阀门控制系统，其特征在于 所述的液压站作为液压系统的动力来源，其出口压力始终保持在2. 5-3. 2MPa之间。其压力由阀门控制PLC进行控制。
3、 如权利要求1或2所述的一种井下液压阀门控制系统的液控阀， 其特征在于液控阀是由液动装置和阀体组成，其特征在于液动装置由 阀杆(13)、缸体(14)、上行缸(15)、下行缸(16)、开阀口 (17)、 关阀口 (18)组成，缸体(14)内部有阀杆(13)和活塞(19)，阀 杆(13)固定在活塞(19)、连接体(11)、阀盖(21)和阀板(12) 上，活塞(19)将缸体(14)分为上下两部分，缸体(14)下部分为 上行缸(15)，缸体(14)上部分为下行缸(16)，缸体(14)上部有 关阀口 (18)，缸体(14)下部有开阀口 (17)，阀体由阀板(12)、 阀座(20)、连接体(11)和阀盖(21)组成，阀盖(21)上端由连 接件(11)与缸体(14)下部连接，阀盖(21)下端与阀座(20)连 接，阀座(20)内有阀板(12)，阀杆(13)与阀板(12)连接在一 起，阀座(21)在与阀杆(13)垂直方向上有两个水平开口 (22)。
全文摘要
一种井下液压阀门控制系统是在煤矿井下涉及大口径管路阀门开闭的地点设置液压系统一套，液压系统由液压站(3)、出油管路(6)、回油管路(7)、手动截止阀(9)、电磁换向阀(2)和液控阀(1)组成，电磁换向阀(2)通过管路与被控工艺管道上安装的液控阀(1)连接，电磁换向阀(2)与阀门控制PLC(4)相连，阀门控制PLC(4)与开关控制柜(10)相连，并通过开关控制柜(10)与水泵(5)相连，水泵(5)与被控工艺管道连接。本发明具有适用于大于DN50口径的各种管道阀门，使被控制的阀门能够根据控制工艺要求，在规定的程序下实现远程控制，甚至当阀门淹没在水下也能保证远程开启和关闭的优点。
文档编号F15B11/02GK101225837SQ20081005454
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月30日 优先权日2008年1月30日
发明者何小刚, 商继庭, 秦先旺, 袁红权 申请人:太原理工天成科技股份有限公司