一种工业气动控制阀执行机构三断保护回路的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及工业过程控制应用中，重要场合的自动控制智能型数字式气动控制阀的执彳丁机构，在系统故障时实施自我保位，以免受控制系统受到损坏。
【背景技术】
[0002]控制阀是世界上现代制造业里越来越重要的元件，选型正确并且维护良好的控制阀有助于提高效率、安全性、盈利能力和生态保护能力。过程工厂是由成百甚至上千个控制回路组成的，所有这些控制回路被连接成网络并通过中央控制台来操纵运行，以生产出可供销售的广品，包括化工、炼油、电力和食品等等。
[0003]每一个控制回路都经过设计以保证重要的参数变量如压力、流量、液位和温度等不超过要求的工作范围，这样可以确保最终产品的质量，每一个回路都会接受并从其内部产生扰动，这些扰动会对过程变量产生决定性的影响，网络里的其他回路之间的相互作用也会产生影响过程变量的扰动。
[0004]为了减少这些负载扰动的影响，传感器和变送器回收集关于过程变量及其与要求的设定点之间的关系的信息，控制器然后处理这些信息并决定必须怎样做才能使得过程变量在负载扰动发生后恢复到它的正常范围。控制阀组件是实现这一恢复过程的终端元件，控制阀组件包括:阀体、执行机构和控制附件，本发明针对的即是控制附件。
【发明内容】
[0005]本发明目的是在于提供一种工业过程控制应用中，与普通场合的控制阀被设定为:失气开或者失气关不同，重要场合的自动控制智能型数字式气动控制阀的执行机构，在控制阀子系统出现故障时实施阀门保位，以避免控制系统出现爆炸、危险液体溢出或者转子飞车等极端情况。
[0006]为实现其目的，本发明提供了一种包括位移定位器、阀位反馈器、过滤减压阀、信号比较器、三通电磁阀、压力开关、气锁阀组成的控制回路，所述的信号比较器上级连接DCS控制中心，经过其内部进行了信号的重新整定，过滤的通讯线路上各种干扰形成的信号失真，再发出两路电信号，一路为4?20mA的指令信号被发送至智能定位器，以控制其动作，另一路被发送至三通电磁阀，以控制其动作，三通电磁阀上级连接从过滤减压阀发出的控制气源，下级连接压力开关，压力开关的下级连接器件为气锁阀，气锁阀上级连接位移定位器，下级连接气动执行机构的进气腔，气动执行机构带动阀杆做上下调节动作，阀位反馈器检测到阀杆的移动位移以后向DCS控制中心发回4?20mA电信号，与DCS控制中心组成闭环系统。
[0007]更进一步的，所述三断保护回路还包括由信号比较器、三通电磁阀和压力开关以相应的管线和电路所组成的开环控制系统，以使在控制阀子系统失去动力电源、失去输入信号和位移定位器失去气源的情况下安全地实现自我保护，并且所述的压力开关具有危险报警功能。
[0008]经过试验得知，控制阀最佳的控制曲线是:等百分比特性曲线，其他两种特性曲线:线性曲线和快开曲线，都不是最佳控制曲线。控制阀的最佳理想开度为:40%-60%，实际中设定点常在25%-75%的范围内，过大或者过小的开度都不利于实现对系统的良好控制。
[0009]本发明以使用等百分比特性化阀笼的控制阀为对象，在通过定位器和阀位反馈器对控制阀实现最佳开度即最优控制的前提下，设计了一套控制回路，由一些特征区别于普通控制回路，相比普通控制回路增加了信号比较器、三通电磁阀和压力开关以相应的管线和电路。
[0010]g本发明在普通回路组成的开环控制系统基础上，加入了由信号比较器、三通电磁阀和压力开关以相应的管线和电路所组成的又一种开环控制系统，与DCS控制中心组成闭环系统，使控制阀的附件系统更加完善。系统组成中的压力开关具有危险报警功能，能够将报警信号发送至DCS控制中心，中心根据系统设定的控制策略对出现故障的控制阀子系统中由于断电、断信号和失去气源所引起的新的参数进行比较和计算，计算完成以后，DCS控制中心对出现故障的控制阀子系统发出新的指挥信号或者报修信号。
【附图说明】
[0011]图1.控制阀固有流量特性曲线；
图2.智能型气动执行机构控制回路三断保护原理图；
图3.智能型气动执行机构普通控制回路原理图；
图中1、2、3分别代表I号线路、2号线路、3号线路。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明的原理作进一步阐述。
[0013]实施例1
如图2中所示，一种包括位移定位器、阀位反馈器、过滤减压阀、信号比较器、三通电磁阀、压力开关、气锁阀组成的控制回路，所述的信号比较器上级连接DCS控制中心，经过其内部进行了信号的重新整定，过滤的通讯线路上各种干扰形成的信号失真，再发出两路电信号，一路为4?20mA的指令信号被发送至智能定位器，以控制其动作，另一路被发送至三通电磁阀，以控制其动作，三通电磁阀上级连接从过滤减压阀发出的控制气源，下级连接压力开关，压力开关的下级连接器件为气锁阀，气锁阀上级连接位移定位器，下级连接气动执行机构的进气腔，气动执行机构带动阀杆做上下调节动作，阀位反馈器检测到阀杆的移动位移以后向DCS控制中心发回4?20mA电信号，与DCS控制中心组成闭环系统。
[0014]I号线路出现故障的情况下:当整个系统正常开动的时候，DCS控制中心发出4?20mA的指令信号至本子系统中的信号比较器，信号比较器整定以后再把此信号发送给定位器，定位器将此信号通过内部的电/气装换元件，打开进气气源，气源经过气锁阀进入执行机构内腔，内腔中的膜片收到气体挤压，开始带动阀杆移动，阀门开始调节流量，流体压力由入口压力Pl降低至出口压力P2，系统开始正常工作。当I号线路出现故障即断电的情况下，信号比较器检测到电磁阀组没有反馈信号，立即发出“失去输入电源信号”的信息，电磁阀做出失电后放气动作(事先设定)，从而引起气锁阀启动，锁闭，实现阀门保位，同时压力开关检测到气路的压力变化以后，向控制中心发送出报警信号，阀门保位完成。
[0015]实施例2
如图2中所示，2号线路出现故障的情况下:当整个系统正常开动的时候，DCS控制中心发出4?20mA的指令信号至本子系统中的信号比较器，信号比较器整定以后再把此信号发送给定位器，定位器将此信号通过内部的电/气装换元件，打开进气气源，气源经过气锁阀进入执行机构内腔，内腔中的膜片收到气体挤压，开始带动阀杆移动，阀门开始调节流量，流体压力由入口压力Pl降低至出口压力P2，系统开始正常工作。当2号线路出现故障即断信号的情况下，信号比较器检测到定位器没有反馈信号，立即发出“失去输入控制信号”的信息，同时指挥电磁阀做出放气动作(事先设定)，从而引起气锁阀启动，锁闭，实现阀门保位，同时压力开关检测到气路的压力变化以后，向控制中心发送出报警信号，阀门保位完成。
[0016]实施例3
如图2中所示，3号线路出现故障的情况下:
当整个系统正常开动的时候，DCS控制中心发出4?20mA的指令信号至本子系统中的信号比较器，信号比较器整定以后再把此信号发送给定位器，定位器将此信号通过内部的电/气装换元件，打开进气气源，气源经过气锁阀进入执行机构内腔，内腔中的膜片收到气体挤压，开始带动阀杆移动，阀门开始调节流量，流体压力由入口压力Pl降低至出口压力P2，系统开始正常工作。当3号线路出现故障即断气源的情况下，将直接引起气锁阀启动，锁闭，实现阀门保位，同时压力开关检测到气路的压力变化以后，向控制中心发送出报警信号，阀门保位完成。
[0017]需要说明的是，本发明的优选实施例，包括发明人用于实施本发明的已知最佳模式。优选实施例的变更对本领域普通技术人员而言在阅读上述说明后是显而易见的。发明人希望普通技术人员合理应用这样的变更，并且发明人认为与在此明确说明不同的应用也可以实现本发明。因此，本发明包括权利要求中所引用的主旨的所有修改及等效形式，这在适用的法律中是允许的。此外，上述要素的所有可能的变更的任何组合也被本发明所包含，除非在此另外指出或者在上下文中明显矛盾。
【主权项】
1.一种工业气动控制阀执行机构三断保护回路，包括位移定位器、阀位反馈器、过滤减压阀、信号比较器、三通电磁阀、压力开关、气锁阀组成的控制回路，其特征在于:所述的信号比较器上级连接DCS控制中心，经过其内部进行了信号的重新整定，过滤的通讯线路上各种干扰形成的信号失真，再发出两路电信号，一路为4?20mA的指令信号被发送至智能定位器，以控制其动作，另一路被发送至三通电磁阀，以控制其动作，三通电磁阀上级连接从过滤减压阀发出的控制气源，下级连接压力开关，压力开关的下级连接器件为气锁阀，气锁阀上级连接位移定位器，下级连接气动执行机构的进气腔，气动执行机构带动阀杆做上下调节动作，阀位反馈器检测到阀杆的移动位移以后向DCS控制中心发回4?20mA电信号，与DCS控制中心组成闭环系统。2.根据权利要求1所述的一种工业气动控制阀执行机构三断保护回路，其特征在于:所述三断保护回路还包括由信号比较器、三通电磁阀和压力开关以相应的管线和电路所组成的开环控制系统，以使在控制阀子系统失去动力电源、失去输入信号和位移定位器失去气源的情况下安全地实现自我保护，并且所述的压力开关具有危险报警功能。
【专利摘要】本发明提供一种工业气动控制阀执行机构三断保护回路，包括位移定位器、阀位反馈器、过滤减压阀、信号比较器、三通电磁阀、压力开关、气锁阀组成的控制回路,所述的信号比较器上级连接DCS控制中心，再发出两路电信号，一路为4～20mA的指令信号被发送至智能定位器，另一路被发送至三通电磁阀，三通电磁阀上级连接从过滤减压阀发出的控制气源，下级连接压力开关，压力开关的下级连接器件为气锁阀，气锁阀上级连接位移定位器，下级连接气动执行机构的进气腔，气动执行机构带动阀杆做上下调节动作。本发明的有益效果在于：在控制阀子系统失去输入电源、失去输入信号和失去气源的情况下安全地实现自我保护即“阀门保位”，以免受过程控制系统受到损坏。
【IPC分类】F15B21/02, F16K31/12, F16K37/00
【公开号】CN105605289
【申请号】CN201410684797
【发明人】陈晓燕, 陈慎
【申请人】国网河南省电力公司南阳供电公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2014年11月25日