一种带有吸气功能的有压管道数控双排气装置及控制方法与流程

文档序号:33506980发布日期:2023-03-18 02:49阅读:125来源:国知局
一种带有吸气功能的有压管道数控双排气装置及控制方法与流程

1.本发明涉及排气装置领域和数字控制领域,具体涉及一种带有吸气功能的有压管道数控双排气装置及控制方法。


背景技术:

2.在能源、化工、供热等行业布置大量管道用来输送工质。在系统投运初期和运行过程中会大量积气。积气的危害一是导致管道流量减少影响工质循环,严重时会造成循环中断;二是管道积气会造成金属腐蚀,时间久了便会腐蚀管道造成漏泄;三是影响工质热交换;四是积气时造成管道振动;因此必须及时的将管道中的积气排出。
3.目前在能源、化工、供热行业中,为解决管道积气问题,常用机械式排空气阀排出管道内的空气,机械式排空气阀包括浮球式排气阀、复合式排气阀。然而,浮球式排气阀、复合式排气阀的结构特点决定了其有如下方面的不足:

在有压管道积存大量空气需要排出时会出现吹堵现象而不能正常排气。

在北方寒冷的使用环境经常因冻结而失去排气功能。

没有积气状态显示,无法进行状态监视和动作情况统计,只能手动排气。以浮球式排气阀、复合式排气阀在火电厂的实际应用情况来看,在大流量有压管道上应用情况不理想,尤其是在北方寒冷工作环境下不能正常动作,影响发电供热的可靠性,属于行业难题。


技术实现要素:

4.本发明的目的是提供一种带有吸气功能的有压管道数控双排气装置,该排气装置巧妙利用四通,将浮球排气阀安装在四通的上面,微型电动球阀安装在四通的一侧,利用浮球排气阀和微型电动球阀对管道内的气体进行排气,排气量大,排气效果好,可靠性高,解决现有排气阀由于积气量大,排出时容易出现吹堵现象而不能正常排气的技术问题。
5.为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
6.一种带有吸气功能的有压管道数控双排气装置,该排气装置包括四通、排气阀、液体限位开关、微型电动球阀、排气管、控制器、电源;其中,所述四通与有压管道连通;所述排气阀安装在四通的上面;所述液体限位开关安装在四通的一侧,液体限位开关叉体插入四通内;所述微型电动球阀安装在四通的另一侧;所述排气管与微型电动球阀连接;所述控制器用于根据液体限位开关监测的数据控制微型电动球阀开启或关闭;所述电源用于供电。
7.作为本发明的优选,该排气装置还包括弹簧复位球阀,所述弹簧复位球阀为手动球阀,弹簧复位球阀与微型电动球阀均与四通连通,且均为常闭球阀。
8.作为本发明的优选,该排气装置还包括与控制器连接的积气指示灯、自动排气指示灯、传感器故障指示灯;所述积气指示灯用于发出积气报警信号,当液体限位开关无法监测到数据时,积气指示灯亮;所述自动排气指示灯用于提示是否为自动排气,微型电动球阀开启后,自动排气指示灯亮;所述传感器故障指示灯用于提示液体限位开关是否出现故障,当液体限位开关引脚无数据输出时,传感器故障指示灯亮。
9.作为本发明的优选,该排气装置还包括防冻组件、顶部温度探头、筒身温度探头;
其中,所述防冻组件的加热管路布置在排气阀、弹簧复位球阀、微型电动球阀上,用于对排气阀、弹簧复位球阀、微型电动球阀加热;所述顶部温度探头固定在排气阀的排气口处,所述筒身温度探头固定在排气阀的侧壁上,顶部温度探头和筒身温度探头与温控器连接;所述温控器用于根据顶部温度探头和筒身温度探头监测的数据控制防冻组件的循环泵开启或关闭。
10.作为本发明的进一步优选,所述四通为等径四通,等径四通的下面通过连接件与法兰连接,所述法兰安装固定在有压管道的最高点管道排气口处,使有压管道与等径四通形成连通结构;等径四通上方设置有防吹堵对丝,通过防吹堵对丝使等径四通与排气阀形成连通结构;所述等径四通靠近球阀的一侧通过连接件与三通连接,所述三通的上部通过连接件与弹簧复位球阀连接,三通的另一端通过连接件与微型电动球阀连接;所述防吹堵对丝的内部设置有隔板,所述隔板上开设节流孔,所述节流孔与浮球排气阀的排气口错位设置,所述节流孔的直径小于排气阀顶部的排气口直径。
11.作为本发明的进一步优选,所述排气阀为浮球式排气阀或复合式排气阀;所述连接件包括对丝;所述排气管的底部设有排水口,所述弹簧复位球阀的手柄的端部固定拉线环,所述拉线环与软绳连接,通过拉动软绳启动弹簧复位球阀。
12.作为本发明的进一步优选,所述控制器为虹润ohr-pr10逻辑控制器,控制器的l(+)端子和q1的双引线端子左端通过开关k1与电源的正极相连;n(-)端子与电源的负极相连;i0端子通过电缆与液体限位开关的2脚相连,i1端子通过电缆与液体限位开关的4脚相连;q0的单引线端子通过开关k2与电源的正极相连;q0的双引线端子一路接微型电动球阀正极,另一路接自动排气指示灯hl1正极;q1的单引线端子接积气指示灯hl2正极,q1的双引线端子右端与控制器的q2端子一端相连,q2端子的另一端与传感器故障指示灯hl3的正极相连;i6端子、i7端子通过开关k4、开关k5与电源19正极相连;
13.所述液体限位开关的1脚通过开关k1与电源的正极相连,液体限位开关的3脚与电源的负极相连;所述微型电动球阀的负极、自动排气指示灯hl1的负极、积气指示灯hl2的负极、传感器故障指示灯hl3的负极与电源的负极相连。
14.作为本发明的进一步优选,所述防冻组件包括换热器、球阀加热管路、筒身加热管路、顶部加热管路、循环泵、循环液箱;其中,所述换热器紧贴热的有压管道,换热器的出口与球阀加热管路的入口相连;所述球阀加热管路布置在弹簧复位球阀与微型电动球阀的周围,球阀加热管路的出口与筒身加热管路的入口相连;所述筒身加热管路缠绕布置在排气阀的筒身的周围,筒身加热管路的出口与顶部加热管路的入口相连;所述顶部加热管路布置在排气阀的顶端,顶部加热管路的出口与循环液箱入口相连;所述循环液箱内加有防冻液,循环液箱与循环泵的入口相连;所述循环泵的出口与换热器的入口相连。
15.作为本发明的进一步优选,所述换热器为曲面换热器,曲面换热器半径rq与有压管道半径rg一致,曲面换热器与有压管道结合面上涂有导热脂;所述循环泵的安装位置高于曲面换热器位置;所述温控器通过电缆与顶部温度探头、筒身温度探头连接,温控器的vin端通过开关k3与电源的正极相连,温控器的负极与电源的负极相连,温控器的vout端与循环泵电机的正极相连,循环泵电机的负极与电源的负极相连;所述温控器的vin端和vout端接开关k6。
16.本发明的还提供一种带有吸气功能的有压管道数控双排气装置的控制方法,该方
法包括以下步骤:
17.(1)上电启动,排气装置开始运行,当管道内积气时达到一定数量时,浮球排气阀内浮球下降,开始自动排气;当积气量过大,四通内的液位下降至液体限位开关叉体以下时,液体限位开关发出高电平;
18.(2)液体限位开关发出高电平信号通过电缆传至虹润ohr-pr10逻辑控制器的io端,io闭合,逻辑控制器内部的t00计时器开始计时,并输出q1闭合指令,积气指示灯hl2亮,发出积气报警信号;当t00计时器的累计时长超过设定值时,发出q0闭合指令,微型电动球阀开启、自动排气指示灯hl1亮,通过排气管开始排气;
19.(3)当管道内空气排净,液体限位开关叉体被液体覆盖时,液体限位开关发出的低电平信号通过电缆传至虹润ohr-pr10逻辑控制器的io端,io断开,逻辑控制器发出q0断开、q1断开指令,积气指示灯hl2灭、微型电动球阀自动关闭、自动排气指示灯hl1灭,如此反复循环;
20.(4)当自动排气指示灯hl1和积气指示灯hl2长时间处于亮的状态,手动操控弹簧复位球阀,使管道内的气体通过弹簧复位球阀排出;
21.(5)当管道内停止进水时,管道内液位下降,管线因此产生负压,此时浮球排气阀迅速开启,进行吸气;由于管道内液位下降,液体限位开关发出高电平信号通过电缆传至虹润ohr-pr10逻辑控制器的io端,逻辑控制器内部的t00计时器开始计时,当t00计时器的累计时长超过设定值时,微型电动球阀自动开启,让管线实现双路吸入空气。
22.本发明的优点及积极效果是:
23.(1)本发明提供的排气装置巧妙利用四通,将浮球排气阀安装在四通的上面,微型电动球阀安装在四通的一侧,浮球排气阀与管道形成连通结构,可对管道内的气体进行排放;微型电动球阀同样与管道形成连通结构,而且由于四通的存在,可以使微型电动球阀与管道之间形成高度差,从而使微型电动球阀也可用于排气、吸气,该装置利用浮球排气阀和微型电动球阀对管道内的气体进行排气、吸气,排气量和吸气量及是普通浮球排气阀的二倍,排气量、吸气大,排气、吸气效果好,可靠性高。
24.(2)本发明提供的排气装置在四通内安装液体限位开关,通过液体限位开关可以确定管道内积气的多少,当积气量少时,通过浮球排气阀即可排气;当积气量过大时,则打开微型电动球阀进行排气,整个排气过程可以通过逻辑控制器实现全自动排气,排气方式简单、可控。
25.(3)本发明提供的排气装置还安装自动排气指示灯hl1、积气指示灯hl2、传感器故障指示灯,通过指示灯可以实时观测到管道内积气情况、排气装置当前的工作状态以及传感器状态,方便操作人员掌控排气情况。
26.(4)本发明提供的排气装置还设置弹簧复位球阀,弹簧复位球阀安装在三通的上面,且通过四通与管道形成连通结构,弹簧复位球阀的安装位置使其可以用于排气,当管道内积气通过微型电动球阀长时间无法排净时,手动操控弹簧复位球阀,此时气体通过弹簧复位球阀排出。
27.(5)本发明提供的排气装置通过逻辑控制器可以实现管道排气数控,做到排放精确、记录精确;另外该装置还可设rs485接口,可以实现远方通信。
28.(6)本发明提供的排气装置四通与浮球排气阀使用防吹堵对丝连接,避免浮球排
气阀排气时出现吹堵现象。
29.(7)本发明提供的排气装置安装防冻组件,防冻组件利用管道本身为热源,通过曲面换热器和加热管路相配合,在循环泵驱动下实现热交换,起到防冻作用,解决现有排气阀在北方寒冷的使用环境下经常因冻结而失去排气功能的问题。
30.(8)本发明提供的排气装置安装温度探头和温控器,可以实现智能化控制,使排气阀及球阀处的温度始终控制在5-20℃之间,该装置增设防冻组件后,温度适应范围更广,通过使用防冻液,可以适应极寒天气。
附图说明
31.图1为本发明提供的数控排气装置的主视示意图;
32.图2为本发明提供的数控排气装置的左视示意图;
33.图3为本发明提供的数控排气装置的俯视示意图;
34.图4为本发明图1中a-a位置的剖视图;
35.图5为本发明图2中b-b位置的剖视图;
36.图6为本发明循环液箱及循环泵示意;
37.图7为本发明曲面换热器的正视图;
38.图8为本发明曲面换热器的俯视图;
39.图9为本发明控制器和温控器的电路图;
40.图10为本发明排气装置的安装位置示意图;
41.图11为本发明图10中c-c位置的剖视图。
42.附图标记:1法兰、2等径四通、3液体限位开关、3-1液体限位开关叉体、4防吹堵对丝、4-1节流孔、5浮球排气阀、6筒身温度探头、7筒身加热管路、7-1筒身加热管路的入口、7-2筒身加热管路的出口、8排气口、9顶部加热管路、9-1顶部加热管路的入口、9-2顶部加热管路的出口、10弹簧复位球阀、10-1弹簧复位球阀的手柄、11球阀加热管路、11-1球阀加热管路的入口、11-2球阀加热管路的出口、12三通、13微型电动球阀、14排气管、14-1排气管排水口、15循环泵、15-1循环泵出口、15-2循环泵入口、16循环液箱、16-1循环液箱的入口、16-2循环液箱的加液口、17曲面换热器、17-1曲面换热器的入口、17-2曲面换热器的出口、18顶部温度探头、19电源、20虹润逻辑控制器pr10、21温控器、22最高点管道排气口。
具体实施方式
43.下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。
44.在本技术的描述中,需要说明的是,术语“上”、“左”等指示的方位或位置关系为:基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本技术的限制。
45.在本技术的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。
对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
46.实施例1
47.如图1至图11所示,本发明提供一种带有吸气功能的有压管道数控双排气装置,该装置包括等径四通2、浮球排气阀5、液体限位开关3、微型电动球阀13、弹簧复位球阀10、排气管14、控制器20、电源19;
48.其中,所述等径四通2的下部通过对丝连接法兰1,所述法兰1安装固定在有压管道的最高点管道排气口22处,使有压管道与等径四通2形成连通结构;等径四通2的顶部用防吹堵对丝4连接浮球排气阀5;在等径四通2的左侧通过连接件连接液体限位开关3;在等径四通2的右侧通过连接件连接三通12;所述三通12的上部通过连接件连接弹簧复位球阀(常闭)10,三通12的右端通过连接件连接微型电动球阀13(本实施例采用断电复位型电动球阀);
49.所述液体限位开关3、微型电动球阀13与控制器20电连接,所述控制器20用于根据液体限位开关3监测的数据控制微型电动球阀13开启或关闭;
50.所述微型电动球阀13的另一端通过连接件连接排气管14,所述排气管14的底部设有排气管排水口14-1;
51.所述电源19用于为排气装置供电。
52.进一步,本实施例中,所述液体限位开关3采用的为直流liquiphant ftl33 pnp型液体限位开关,安装液体限位开关3时注意液体限位开关叉体3-1位置如图4所示,即需要将液体限位开关叉体3-1插入等径四通2内,此种安装方式能降低管道中湍流的扰动。
53.进一步,本实施例中,所述弹簧复位球阀10为手动球阀,弹簧复位球阀10与微型电动球阀13均为常闭球阀;弹簧复位球阀的手柄10-1的端部固定拉线环,所述拉线环与软绳连接,通过拉动软绳启动弹簧复位球阀10,实现地面位置手动操作。
54.进一步,本实施例中,所述浮球排气阀5还可用复合式排气阀等其他机械式排气阀替换,上述排气装置中的排气阀并不局限于浮球排气阀。
55.进一步,本实施例中,所述防吹堵对丝4的内部设置有隔板,所述隔板上开设节流孔4-1,所述节流孔4-1与浮球排气阀5的排气口8错位设置,且节流孔的直径小于浮球排气阀顶部的排气口的直径(如图5所示),此种安装结构能够避免排气时出现吹堵现象。
56.如图8所示,本实施例中,所述控制器20为虹润ohr-pr10逻辑控制器;所述控制器的l(+)端子和q1的双引线端子左端通过开关k1与电源19的正极相连;n(-)端子与电源19的负极相连;i0端子通过电缆与液体限位开关3的2脚相连,i1端子通过电缆与液体限位开关3的4脚相连;q0的单引线端子通过开关k2与电源19的正极相连;q0的双引线端子一路接微型电动球阀13的正极,另一路接自动排气指示灯hl1的正极;q1的单引线端子接积气指示灯hl2的正极,q1的双引线端子右端与控制器的q2端子一端相连,q2端子的另一端与传感器故障指示灯hl3的正极相连;i6端子、i7端子通过开关k4、开关k5与电源19正极相连;
57.所述液体限位开关3的1脚通过开关k1与电源19的正极相连,液体限位开关3的3脚与电源19的负极相连;所述微型电动球阀13的负极、自动排气指示灯hl1的负极、积气指示灯hl2的负极、传感器故障指示灯hl3的负极与电源的负极相连。
58.继续参阅图1至3、图6至图9,在另一种实施例中,所述排气装置还包括防冻组件、顶部温度探头18、筒身温度探头6、温控器21;其中,所述防冻组件的加热管路布置在浮球排
气阀5、弹簧复位球阀10、微型电动球阀13上,用于对浮球排气阀5、弹簧复位球阀10、微型电动球阀13加热;所述顶部温度探头18固定在浮球排气阀5的排气口处,所述筒身温度探头6固定在浮球排气阀5的侧壁上,顶部温度探头18和筒身温度探头6与温控器21连接;所述温控器21用于根据顶部温度探头18和筒身温度探头6监测的数据控制防冻组件的循环泵15开启或关闭。
59.进一步,本实施例所述的防冻组件包括曲面换热器17、球阀加热管路11、筒身加热管路7、顶部加热管路9、循环泵15(本实施例使用微型直流无刷水泵)、循环液箱16;其中,所述曲面换热器17的半径rq与有压管道的半径rg一致,曲面换热器17与有压管道结合面上涂有导热脂,曲面换热器紧贴热的有压管道,曲面换热器的出口17-2与球阀加热管路的入口11-1相连;所述球阀加热管路11布置在弹簧复位球阀10与微型电动球阀13的周围,球阀加热管路的出口11-2与筒身加热管路的入口7-1相连;所述筒身加热管路7缠绕布置在浮球排气阀5的筒身的周围,筒身加热管路的出口7-2与顶部加热管路的入口9-1相连;所述顶部加热管路9布置在浮球排气阀的顶端,顶部加热管路的出口9-2与循环液箱16的入口相连;所述循环液箱16内加有防冻液,所述防冻液通过循环液箱的加液口16-2加入;循环液箱16与循环泵入口15-2相连;所述循环泵出口15-1与曲面换热器的入口17-1相连,防冻组件在循环泵15的驱动下在封闭的管路内循环流动,实现热量交换。
60.如图9所示,本实施例所述的温控器21通过电缆与顶部温度探头6、筒身温度探头18连接,温控器的vin端通过开关k3与电源19的正极相连,温控器的负极与电源的负极相连,温控器的vout端与循环泵电机的正极相连,循环泵电机的负极与电源的负极相连;闭合k3开关,温控器得电工作,当顶部温度探头6或筒身温度探头18的温度低于5℃(可变)时,温控器闭合,循环泵15启动,开始进行热交换,当顶部温度探头6或筒身温度探头18的温度达到20℃(可变)时,温控器断开,循环泵15停止,如此往复实现浮球排气阀及球阀处的温度在5-20之间,实现防冻功能;
61.进一步,本实施例中所述的温控器21的vin端和vout端接开关k6,当温控器故障时起到旁路直通作用,温控器故障时或需要循环泵15连续运行时,可以闭合k6开关,保持循环泵15连续运行。
62.实施例2
63.本发明还提供的一种带有吸气功能的有压管道数控双排气装置的控制方法,该方法包括以下步骤:
64.(1)上电启动,排气装置开始运行,当管道内积气时达到一定数量时,浮球排气阀内浮球下降,开始自动排气;当积气量过大,四通内的液位下降至液体限位开关叉体3-1以下时,液体限位开关3发出高电平;
65.(2)液体限位开关3发出高电平信号通过电缆传至虹润ohr-pr10逻辑控制器的io端,io闭合,逻辑控制器内部的t00计时器开始计时,并输出q1闭合指令,积气指示灯hl2亮,发出积气报警信号;当t00计时器的累计时长超过10min(可任意设定),发出q0闭合指令,微型电动球阀开启、自动排气指示灯hl1亮,通过排气管14开始排气;
66.(3)当管道内空气排净,液体限位开关叉体3-1被液体覆盖时,液体限位开关3发出的低电平信号通过电缆传至虹润ohr-pr10逻辑控制器的io端,io断开,逻辑控制器发出q0断开、q1断开指令,积气指示灯hl2灭、微型电动球阀自动关闭、自动排气指示灯hl1灭,如此
反复循环。
67.本实施例中,当自动排气指示灯hl1和积气指示灯hl2长时间处于亮的状态,还可以手动操控弹簧复位球阀,使管道内的气体通过弹簧复位球阀排出。
68.另外,本实施例提供的排气装置还可实现自吸气功能,当管道内停止进水时,管道内液位下降,管线因此产生负压,此时浮球排气阀迅速开启,进行吸气;由于管道内液位下降,液体限位开关发出高电平信号通过电缆传至虹润ohr-pr10逻辑控制器的io端,逻辑控制器内部的t00计时器开始计时,当t00计时器的累计时长超过设定值时,微型电动球阀自动开启,让管线实现双路吸入空气,避免管线破裂;该排气装置用于实现自动吸气功能时,可以将t00计时器的累计时长设定为短时间,一般不超过1min。
69.本实施例所述的液体限位开关3工作正常时,液体限位开关3的2和4脚输出状态相反,逻辑控制器发出q2断开指令,传感器故障指示灯hl3灭;当液体限位开关3出现故障时,液体限位开关3的2和4脚均无输出,逻辑控制器发出q2闭合指令,传感器故障指示灯hl3亮。
70.本实施例所述的控制器内有计数器c00、计数器c01,通过计数器c00、计数器c01可以记录自动排气次数以及每次排气的时长;当需要对计数器c00复位时,可闭合k4开关,逻辑控制器的i6端子输出高电平,计数器c00复位显示0000000;当对计数器c01复位时,可闭合k5开关,逻辑控制器的i7端子输出高电平,计数器c01复位显示0000000。
71.最后应说明的是,以上各实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明实施例进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例方案的范围。
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