CN102287570B - 一种提高气动阀门开关速度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种提高双作用气缸式气动阀门开关速度的方法。利用阀门的气动附件切换来控制进入气缸内的气量；当气动阀门动作时，气缸一端进高压仪表气，另一端为常压；在阀门准备再一次动作前，通过气动附件的切换提前降低气缸高压侧压力至低压仪表气压力，增大阀门再一次动作时气缸活塞两侧的压差，从而提高阀门的开关速度；通过在阀门不动作间隙气缸高压侧的降压，实现阀门再次动作时迅速开关的功能。通过此方法，阀门的开关速度比正常开关可提高40％左右，对于要求阀门开关速度较高的工艺来说，这是一个很有效果的方法，对于VPSA变压吸附气体分离装置的总体性能的提高起了很重要的作用，对大口径(DN500～DN1200)双作用气缸式气动阀门来说效果尤为明显。

Description

一种提高气动阀门开关速度的方法
技术领域
本发明涉及气动阀门，特别涉及一种提高气动阀门开关速度的方法。
背景技术
气动阀门的开关时间指不同口径的阀门走完一个行程所用的时间，行程距离的长短及速度决定了阀门的开关时间。在很多行业，由于工艺的原因往往对阀门的开关时间有要求。气动阀门开关速度与气缸及执行机构的结构和仪表气压力有关。增大附件流通量和提高仪表气压力都是提高气动阀门开关速度的方法，从经济角度考虑，一般的气缸耐压都在1.0MPa以下，这就限制了气源压力的无限提高。在仪表气压力达到一定值后，阀门要提高开关速度一般通过增加气控阀、快速排气阀，也有调速阀可以改变阀门开关的速度。但是随着阀门口径的不断加大，气缸体积也会越来越大，阀门开关的时间也会加长，这就造成了很多对阀门开关时间有严格要求的工艺在扩大规模时的一种瓶颈。
发明内容
为了解决由于气动阀门开关速度而导致的工艺瓶颈，提高装置的整体性能，本发明能够很好地提高气动阀门的开关速度。新发明方法适用于使用双作用气缸的气动阀门。
前提条件：(如图1.2)气缸活塞由B端运动至A端表示阀门打开，气缸活塞由A端运动至B端表示阀门关闭；与气缸相连接的气动附件的通径要求大于等于气缸进气和排气口的通径。
本发明提供的技术方案如下：
一种提高气动阀门开关速度的方法，此方法适用于使用双作用气缸的气动阀门，其特征在于，利用阀门的气动附件切换来控制进入气缸内的气量；当气动阀门动作时，气缸一端进高压仪表气，另一端为常压；在阀门准备再一次动作前，通过气动附件的切换提前降低气缸高压侧压力至低压仪表气压力，增大阀门再一次动作时气缸活塞两侧的压差，从而提高阀门的开关速度；通过在阀门不动作间隙气缸高压侧的降压，实现阀门再次动作时迅速开关的功能。
一种优选的实现方案，包括如下步骤(参照图1、图2)：
1)阀门关闭：通过阀门的气动附件切换，将气缸A端通入高压仪表气，气缸B端排气，气缸活塞由A端运动至B端，此时阀门处于关闭状态；
2)阀门打开前准备：在阀门准备打开前，通过阀门的气动附件切换，提前降低气缸A端压力至低压P2，增大阀门动作时气缸活塞两侧的压差，从而提高阀门关闭的速度，为下一次阀门快速打开做准备；
3)阀门打开：通过阀门的气动附件切换，将气缸B端通入压力位P1的高压仪表气，气缸A端排气，气缸活塞由B端快速运动至A端，A端对大气，此时阀门处于打开状态；
4)阀门关闭前准备：在阀门准备关闭前，通过阀门的气动附件切换，提前降低气缸B端压力至P2，增大阀门动作时气缸活塞两侧的压差，从而提高阀门打开的速度，为下一次阀门快速关闭做准备。
所述阀门的气动附件包括过滤减压阀、仪表阀、电磁阀、气控阀。
所述阀门气动附件的通径大于或等于气缸进气口和排气口的通径。
所述高压仪表气压力P1范围在0.5～1.0MPa，低压仪表气压力P2范围在0.1～0.5MPa。
通过此方法，阀门能更快速地开关，对于要求阀门开关速度的工艺来说，这是一个很有效的方法，尤其是对于变压吸附气体分离(VPSA)装置的总体性能的提高起了很重要的作用。应用此方法可以大大提高阀门的开关速度(约提高40％)，对大口径(DN500～DN1200)双作用气动阀门来说效果尤为明显。
附图说明
图1是利用电磁阀、气控阀等气动附件实现自动控制阀门开关流程图
图2是利用仪表阀、电磁阀、气控阀等气动附件实现半自动控制阀门开关流程图
具体实施方式
以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明。
实施例1
按照上述方法通过自动控制实现气动阀门开关的快速动作。如附图1所示，为阀门配置气动附件：1只过滤减压阀(ARV)、2只两位五通电磁阀(SV)、4只两位三通气控阀(AV)；减压阀控制进入阀门的高压气源压力P1，每只电磁阀分别控制两只两位三通气控阀；缓冲罐ST和仪表阀V7连接，稳定缓冲罐ST压力保持在低压气源压力P2。对于气动附件，需要保证气控阀的通径不小于气缸进气口的通径。
前提条件：气缸活塞由B端运动至A端表示阀门打开，气缸活塞由A端运动至B端表示阀门关闭；过滤减压阀ARV出口为大于0.6MPa的恒定高压气源；缓冲罐ST压力靠仪表阀V7稳定在0.1～0.5MPa。电磁阀SV在控制信号CS接通时SV.1口和SV.4口接通，控制信号CS断开时SV.1口和SV.5口接通；气控阀AV动作AV.1口和AV.2口接通，不动作AV.1口和AV.3口接通。
第一步：阀门关闭——电磁阀SV1控制信号CS1断开，SV1.1口和SV1.5口连通；气控阀AV1不动作，AV1.3口和AV1.1口连通；气控阀AV2动作，AV2.2口和AV2.1口连通。电磁阀SV2控制信号CS2断开，SV2.1口和SV2.5口连通；气控阀AV3不动作，AV3.3口和AV3.1口连通，气缸B侧泄压至常压；气控阀AV4动作，AV4.2口和AV4.1口连通，气缸A侧通入高压仪表气P1(0.5～1.0MPa)。
第二步：阀门打开前准备——电磁阀SV1控制信号CS1接通，SV1.1口和SV1.4口通；气控阀AV1动作，AV1.2口和AV1.1口通；气控阀AV2不动作，AV2.3口和AV2.1口连通。电磁阀SV2控制信号CS2断开，SV2.1口和SV2.5口连通；气控阀AV3不动作，AV3.3口和AV3.1口连通，气缸B侧为常压；气控阀AV4动作，AV4.2口和AV4.1口连通，气缸A侧降压至低压仪表气P2(0.1～0.5MPa)。第三步：阀门打开——电磁阀SV1控制信号CS1保持接通，SV1.1口和SV1.4口通；气控阀AV1动作，AV1.2口和AV1.1口通；气控阀AV2不动作，AV2.3口和AV2.1口连通。电磁阀SV2控制信号CS2接通，SV2.1口和SV2.4口通；气控阀AV3动作，AV3.2口和AV3.1口连通，高压气源P1(0.5～1.0MPa)进入气缸B侧；气控阀AV4不动作，AV4.1口和AV4.3口连通，气缸A侧泄压至常压，将阀门打开。第四步：阀门关闭前准备——电磁阀SV1控制信号CS1断开，SV1.1口和SV1.5口连通；气控阀AV1不动作，AV1.3口和AV1.1口连通；气控阀AV2动作，AV2.2口和AV2.1口连通。电磁阀SV2控制信号CS2保持接通，SV2.1口和SV2.4口通；气控阀AV3的AV3.2口和AV3.1口连通，气缸B侧切换为低压气源P2(0.1～0.5MPa)；气控阀AV4的AV4.1口和AV4.3口连通，气缸A侧为常压。
实施例2
按照上述方法进行阀门气动附件及阀门气动管路连接，对口径DN700气动蝶阀进行开关速度的测试。如附图2所示，减压阀ARV1、ARV2，连接仪表阀V1～V6及1只两位五通电磁阀SV3和2只两位三通气控阀AV5、AV6，将减压阀ARV1出口压力设定为0.7MPa/0.6MPa，减压阀ARV2出口压力设定为0.1～0.3MPa。
前提条件：气缸活塞由B端运动至A端表示阀门打开，气缸活塞由A端运动至B端表示阀门关闭；电磁阀SV在控制信号CS接通时SV.1口和SV.4口接通，控制信号CS断开时SV.1口和SV.5口接通；气控阀AV动作AV.1口和AV.2口接通，不动作AV.1口和AV.3口接通。按照如下步骤操作：
STEP1：阀门关闭——电磁阀SV3的控制信号CS3不接通，SV3.1口和SV3.5口连通；气控阀AV6动作，AV6.2口和AV6.1口连通；打开V4，关闭V5、V6，气缸A端进气(压力0.6/0.7MPa)；气控阀AV5不动作，AV5.3口和AV5.1口连通，气缸B端泄压至常压，阀门关闭；
STEP2：阀门打开前准备——电磁阀SV3的控制信号CS3保持不接通，SV3.1口和SV3.5口连通；气控阀AV6动作，AV6.2口和AV6.1口连通；关闭V4，打开V5、V6，使气缸A侧由设定的压力0.7MPa/0.6MPa泄压为0.1～0.3MPa，关闭V6；气控阀AV5不动作，AV5.3口和AV5.1口连通，气缸B侧为常压，打开V1，关闭V2、V3，气缸B侧做好进气(设定的压力0.6/0.7MPa)准备；
STEP3：阀门打开——电磁阀SV3的控制信号CS3接通，SV3.1口和SV3.4口连通；气控阀AV5动作，AV5.2口和AV5.1口连通，气缸B端进气(压力0.6/0.7MPa)；气控阀AV6不动作，AV6.3口和AV6.1口连通，将气缸A侧泄压至常压，阀门打开；
STEP4：阀门关闭前准备——电磁阀SV3的控制信号CS3保持接通，SV3.1口和SV3.4口连通；气控阀AV5动作，AV5.2口和AV5.1口连通，关闭V1，打开V2、V3，使气缸B侧由设定的压力0.7MPa/0.6MPa泄压为0.1～0.3MPa，关闭V3；气控阀AV6不动作，AV6.3口和AV6.1口连通，气缸B侧为常压，打开V4，关闭V5、V6，气缸A侧做好进气(设定的压力0.6/0.7MPa)准备。
通过对DN700气动阀门在不同压差下的测试，得出了如下阀门开关时间的测试结果：
  实验名称   打开时间   关闭时间
  一般的阀门开关方法气源压力设定为0.7MPa   1.15s   0.9s
  新的阀门开关方法气源高低压侧压力设定为0.7-0.1MPa   0.71s   0.5s
  新的阀门开关方法气源高低压侧压力设定为0.7-0.2MPa   0.76s   0.54s
  新的阀门开关方法气源高低压侧压力设定为0.7-0.3MPa   0.91s   0.66s
  一般的阀门开关方法气源压力设定为0.6MPa   1.20s   1.05s
  新的阀门开关方法气源高低压侧压力设定为0.6-0.1MPa   0.78s   0.60s
  新的阀门开关方法气源高低压侧压力设定为0.6-0.2MPa   0.84s   0.62s
  新的阀门开关方法气源高低压侧压力设定为0.6-0.3MPa   0.87s   0.64s
根据上表测试数据，按照新的阀门开关方法对阀门进行开关测试与一般的阀门开关方法相比较，阀门打开时间最快由1.15s提高到0.71s，提高了38％，阀门关闭时间最快由0.9s提高到0.5s，提高了44％，显著地提高了阀门开关速度，这对于受阀门开关速度制约的工艺来说，无疑是个非常有效的方法。

Claims (5)

1.一种提高气动阀门开关速度的方法，此方法适用于使用双作用气缸的气动阀门，其特征在于，利用阀门的气动附件切换来控制进入气缸内的气量；当气动阀门动作时，气缸一端进高压仪表气，另一端为常压；在阀门准备再一次动作前，通过气动附件的切换提前降低气缸高压侧压力至低压仪表气压力，增大阀门再一次动作时气缸活塞两侧的压差，从而提高阀门的开关速度；
所述提高气动阀门开关速度的方法包括如下步骤：
1)阀门关闭：通过阀门的气动附件切换，将气缸A端通入高压仪表气，气缸B端排气，气缸活塞由A端运动至B端，此时阀门处于关闭状态；
2)阀门打开前准备：在阀门准备打开前，通过阀门的气动附件切换，提前降低气缸A端压力至低压仪表气压力P2，增大阀门动作时气缸活塞两侧的压差，从而提高阀门关闭的速度，为下一次阀门快速打开做准备；
3)阀门打开：通过阀门的气动附件切换，将气缸B端通入压力为P1的高压仪表气，气缸A端排气，气缸活塞由B端快速运动至A端，A端对大气，此时阀门处于打开状态；
4)阀门关闭前准备：在阀门准备关闭前，通过阀门的气动附件切换，提前降低气缸B端压力至低压仪表气压力P2，增大阀门动作时气缸活塞两侧的压差，从而提高阀门打开的速度，为下一次阀门快速关闭做准备。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阀门的气动附件包括过滤减压阀、仪表阀和电磁阀。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阀门的气动附件包括过滤减压阀、电磁阀和气控阀。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述阀门气动附件的通径大于或等于气缸进气口和排气口通径。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高压仪表气压力P1范围在0.5～1.0MPa，低压仪表气压力P2范围在0.1～0.5MPa。
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