CN105299292A - 高压流量调节阀堵转保护器 - Google Patents
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Abstract
一种高压流量调节阀堵转保护器。主要解决传统的采用检测堵转电流方式工作的堵转保护器无法应用在高压流量调节阀上的问题。其特征在于：所述堵转保护器还包括能够检测电磁阀启动信号的启动检测模块、能够检测电磁阀手轮转动的转动检测模块以及可以控制电磁阀关断的电磁阀控制模块；其中，启动检测模块由检流二极管组及光耦组成；转动检测模块由安装在高压流量调节阀上的手轮、固定在所述手轮上的磁石以及固定在高压流量调节阀体上的干簧管传感器构成；电磁阀控制模块由3个彼此独立的继电器模块构成，每个继电器模块控制一条电磁阀电机控制线的通断；所述电磁阀控制模块的控制信号端口连接至所述单片机的电磁阀控制信号输出端。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于三元复合驱替液驱替原油领域中的高压流量计的保护设备。
背景技术
堵转就是人为或者是因为电机的驱动能力有限而导致的影响电机转动的情况。电机转动时，定子绕组形成的旋转磁场拖动转子旋转，而转子中感应电流所产生的磁场也在定子绕组感应出反电势，也就是我们说的感抗，起到阻止电机定子电流增加的作用。如果电机堵转了，上述反电势消失，电机就像接在电源中的一个电感元件，只有其自身的电阻和电感，自然电流会大大增加。根据电机容量的大小和加工工艺不同，电机堵转电流一般为电机额定电流的5-12倍。所以在电机工作是要避免堵转的发生，或者当堵转时第一时间把电机停机。在三次采油的背景下，需要使用三元复合驱替液驱替原油，三元复合驱调配驱替液时需要高压流量调节阀来控制浓度，调节阀由单相交流电机拖动，电机周期性的启停控制流量。三元复合驱替液组分特殊，容易结垢堵塞阀芯造成电机堵转。传统的堵转保护都是利用检测电流来实现，但是由于本工况中电机是反复启停的，电机的启动电流和堵转电流相当，所以传统方法不能实现。
发明内容
为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种高压流量调节阀堵转保护器，该种高压流量调节阀堵转保护器，巧妙的避开了直接利用电流检测电机堵转容易引起误判的问题，而利用高压流量调节阀的动作状态来判断是否结垢和确定电机是否堵转。
本发明的技术方案是：该种高压流量调节阀堵转保护器，具有单片机以及与所述单片机配合的控制按键、外围电路、液晶显示模块以及供电模块，所述单片机采用STC12C5A60S2，其外围电路包括复位电路及晶振电路；其特征在于：所述堵转保护器还包括能够检测电磁阀启动信号的启动检测模块、能够检测电磁阀手轮转动的转动检测模块以及可以控制电磁阀关断的电磁阀控制模块；其中，
所述启动检测模块由检流二极管组及光耦组成，当公共线中有交流电通过时，任意一侧的二极管被导通，另一侧截止，同时在检流二极管组两端产生1.4V压降，该压降将光耦左端发光二极管导通发光，发出的光进而将所述光耦右端光敏三级管的集电极、发射极导通，所述启动检测模块的输出端电平由高被拉低；所述启动检测模块的输出端连接至所述单片机的启动检测信号输入端，所述启动检测模块向所述单片机输出电磁阀启动检测结果信号；所述转动检测模块由安装在高压流量调节阀上的手轮、固定在所述手轮上的磁石以及固定在高压流量调节阀体上的干簧管传感器构成；所述干簧管传感器选用常开触点型，当所述手轮相对于高压流量调节阀体发生转动时，所述干簧管传感器的触点闭合，向所述单片机输出电磁阀转动信号，所述单片机的电磁阀转动信号输入端连接至所述干簧管传感器的非接地端；
所述电磁阀控制模块由3个彼此独立的继电器模块构成，每个继电器模块控制一条电磁阀电机控制线的通断；所述电磁阀控制模块的控制信号端口连接至所述单片机的电磁阀控制信号输出端。
本发明具有如下有益效果：本装置分为检测模块、控制模块、输入输出模块，分别实现判断调节阀堵住与否、控制电机与控制器通断，结构简单、工作稳定，已经在现场通过实验性应用证明了其具有实用性。解决了在三元复合驱配注作业中，因结垢卡死阀芯导致的调节阀电机、控制板及传动杆损坏等问题。本装置利用单片机作为主控芯片，成本较低，通过判断流量调节阀的动作状态来确定电机是否堵转，跳出了传统的堵转保护器都是利用检测电流来实现的方式，应用本系统的原理可以推广到很多控制调节阀的电机上。
附图说明：
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的一个具体实施例中采用的单片机和外围电路的电路图。
图3是本发明所述转动检测模块的安装结构示意图。
图4是本实发明所述电磁阀控制模块的电路图。
图5是本发明所述启动检测模块的电路图。
图6是本发明所述供电模块的电路图
图中1-磁石，2-干簧管传感器。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
该种高压流量调节阀堵转保护器，其目的在于当调节阀结垢时，断开电机以保护高压流量调节阀的电机、控制板及传动杆。具有单片机以及与所述单片机配合的控制按键、外围电路、液晶显示模块以及供电模块，所述单片机采用STC12C5A60S2，其外围电路包括复位电路及晶振电路。供电模块的电路图如图6所示，可安装在高压流量调节阀上，可就地取得220V交流市电。为得到系统所需5V直流电，需对220V交流电进行降压、整流、稳压处理。市电先经变压器T1降至12V，再过整流桥D1整流至12V直流，最后通过78L05稳压芯片U1得到稳定的5V直流电。液晶显示模块采用配合12864液晶屏的模块，12864液晶屏共有20个管脚，本系统使用串行通讯方式，只需使用其中的部分管脚。除用到模块及背光供电管脚外，通讯使用仅适用SID、SCLK、RST这三个管脚。CS片选管脚接至高电平以启动12864显示模块，PSB接地以启用串行通讯模块。
在以上常规技术方案的基础上，本专利申请做出改进之处在于：所述堵转保护器还包括能够检测电磁阀启动信号的启动检测模块、能够检测电磁阀手轮转动的转动检测模块以及可以控制电磁阀关断的电磁阀控制模块；其中，
高压流量调节阀使用的单相异步电机需三条控制线，一条为红色的公共线（COM），其余两条分别为正转、反转控制线。电机正转、反转时，在公共线中均有220V50Hz的交流电通过。因此，要检测电机的起停状态，只需检测公共线中是否存在电流即可。
如图5所示，所述启动检测模块由检流二极管组及光耦组成，电磁阀当公共线中有交流电通过时，任意一侧的二极管被导通，另一侧截止，同时在检流二极管组两端产生1.4V压降，该压降将光耦U1左端发光二极管导通发光，发出的光进而将所述光耦右端光敏三级管的集电极、发射极导通，所述启动检测模块的输出端电平由高被拉低；所述启动检测模块的输出端连接至所述单片机的启动检测信号输入端P1.0，所述启动检测模块向所述单片机输出电磁阀启动检测结果信号。
如图3所示，所述转动检测模块由安装在高压流量调节阀上的手轮、固定在所述手轮上的磁石1以及固定在高压流量调节阀体上的干簧管传感器2构成；所述干簧管传感器选用常开触点型，当所述手轮相对于高压流量调节阀体发生转动时，所述干簧管传感器的触点闭合，向所述单片机输出电磁阀转动信号，所述单片机的电磁阀转动信号输入端P1.1连接至所述干簧管传感器的非接地端。干簧管传感器是一种磁敏特殊开关，有两个软磁性材料的金属簧片触点。簧片触点被封装在充有惰性气体或真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭触点。转动检测模块所使用的干簧管为常开触点型，其一端接入系统电源地，另一端接入单片机检测输入引脚P1.1。当高压流量调节阀未堵转时，手动操作轮正常转动，磁石经过干簧管传感器，使其吸合导通。单片机P1.1引脚电平被拉低，单片机检测到电平变化。
高压流量调节阀使用的单相异步电机需三条控制线，一条为红色的公共线（COM），其余两条分别为正转、反转控制线。理论上只需控制公共线的通断即可控制电机的起停，但现场试验表明如果仅通断公共线，有几率造成高压流量调节阀电机驱动板失效。为保证系统稳定运行，采用同时控制三条控制线通断的方式来控制调节阀电机的起停。如图4所示，所述电磁阀控制模块由3个彼此独立的继电器模块构成，每个继电器模块控制一条电磁阀电机控制线的通断；所述电磁阀控制模块的控制信号端口连接至所述单片机的电磁阀控制信号输出端P3.7。
具体实现时，按键模块使用XC2862芯片。该芯片是支持宽工作电压范围的双输入双输出电容式触摸键控制芯片，内部集成高分辨率触摸检测模块和专用信号处理电路，以保证芯片对环境变化具有灵敏的自动识别和跟踪功能，且内置特殊算法以实现防水、抗干扰等需求。
此外，还可以增加系统声光报警模块，使用一根控制线，当输入为低电平信号时，声光报警模块启动。发光元件使用高亮红色发光二极管，发生元件使用有源蜂鸣器。
使用时，首先通过电机启动检测模块电路判断电机状态，当电机处于运行状态时，通过转动检测模块判断调节阀转动情况，每300毫秒检测一次，如果没有检测到调节阀转动就认为是一次失效，当累计12次失效后认为电机堵转，主控模块发送停机信号到电机控制电路使电机停机。
Claims (1)
1.一种高压流量调节阀堵转保护器，具有单片机以及与所述单片机配合的控制按键、外围电路、液晶显示模块以及供电模块，所述单片机采用STC12C5A60S2，其外围电路包括复位电路及晶振电路；其特征在于：所述堵转保护器还包括能够检测电磁阀启动信号的启动检测模块、能够检测电磁阀手轮转动的转动检测模块以及可以控制电磁阀关断的电磁阀控制模块；其中，
所述启动检测模块由检流二极管组及光耦组成，当公共线中有交流电通过时，任意一侧的二极管被导通，另一侧截止，同时在检流二极管组两端产生1.4V压降，该压降将光耦（U1）左端发光二极管导通发光，发出的光进而将所述光耦右端光敏三级管的集电极、发射极导通，所述启动检测模块的输出端电平由高被拉低；所述启动检测模块的输出端连接至所述单片机的启动检测信号输入端（P1.0），所述启动检测模块向所述单片机输出电磁阀启动检测结果信号；
所述转动检测模块由安装在高压流量调节阀上的手轮、固定在所述手轮上的磁石（1）以及固定在高压流量调节阀体上的干簧管传感器（2）构成；所述干簧管传感器选用常开触点型，当所述手轮相对于高压流量调节阀体发生转动时，所述干簧管传感器的触点闭合，向所述单片机输出电磁阀转动信号，所述单片机的电磁阀转动信号输入端（P1.1）连接至所述干簧管传感器的非接地端；
所述电磁阀控制模块由3个彼此独立的继电器模块构成，每个继电器模块控制一条电磁阀电机控制线的通断；所述电磁阀控制模块的控制信号端口连接至所述单片机的电磁阀控制信号输出端（P3.7）。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171020 Termination date: 20201124 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |