CN106051281A - 用于气动活塞式执行机构的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气动活塞式执行机构的控制装置，包括气缸下腔、气缸上腔、执行机构、反馈装置以及提供复位气源的储气罐，所述储气罐通过第三气控阀连接气缸下腔,所述气缸下腔和气缸上腔之间设有活塞，所述活塞通过反馈装置连接电气阀门定位器和阀门，所述电气阀门定位器的第一出气端、第二出气端通过第二气控阀和第一保位阀和气缸上腔相连，所述电气阀门定位器的进气端依次通过第四气控阀、第二保位阀和气缸下腔相连，所述第一保位阀和第四气控阀的控制端和电磁阀相连。本发明通过设置气控阀、保位阀和电气阀门定位器为执行机构提供操作气源，从而能够在正常工况、事故工况分别满足工艺系统及安全功能所要求的快速关闭或快速打开的需求。

Description

用于气动活塞式执行机构的控制装置

技术领域

本发明涉及一种气动控制装置，尤其涉及一种用于气动活塞式执行机构的控制装置。

背景技术

气动调节阀就是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、空气过滤减压器、电磁阀、保位阀气控阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的：流量、压力、温度等各种工艺参数。气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施，广泛应用于石油、化工、天然气、电站、冶金等行业。

随着现代化工业的不断发展，大型火力发电机组、大型化工装置需要用大口径、高参数的阀门及大型压缩机系统中的防喘振阀门。保证阀门的正常工作，必须配置大推力的执行机构。同时从工艺系统及安全功能要求阀门能快速关闭或快速打开，调节阀口径为DN1000快速关闭或快速打开小于2秒，按常规控制方法（时间为90秒）就不能满足这些特殊工业控制的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于气动活塞式执行机构的控制装置，能够在正常工况、事故工况分别满足工艺系统及安全功能所要求的快速关闭或快速打开的需求。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种用于气动活塞式执行机构的控制装置，包括气缸下腔、气缸上腔、执行机构、反馈装置以及为执行机构提供复位气源的储气罐，所述储气罐通过第三气控阀连接气缸下腔,所述气缸下腔和气缸上腔之间设有活塞，所述活塞通过反馈装置连接电气阀门定位器和阀门，所述电气阀门定位器的第一出气端、第二出气端通过第二气控阀和第一保位阀和气缸上腔相连，所述电气阀门定位器的进气端依次通过第四气控阀、第二保位阀和气缸下腔相连，所述第一保位阀和第四气控阀的控制端和电磁阀相连。

上述的用于气动活塞式执行机构的控制装置，其中，所述储气罐通过单向阀和电气阀门定位器的第二出气端相连，所述储气罐通过第一气控阀和气缸上腔相连。

上述的用于气动活塞式执行机构的控制装置，其中，所述第一气控阀、第二气控阀、第三气控阀和第四气控阀均为二位三通气控阀，并在气源发生故障时处于全开位置。

上述的用于气动活塞式执行机构的控制装置，其中，所述电磁阀为二位三通电磁阀，并在电源发生故障时处于全关位置。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的用于气动活塞式执行机构的控制装置，通过设置气控阀、保位阀和电气阀门定位器为执行机构提供操作气源，从而能够在正常工况、事故工况分别满足工艺系统及安全功能所要求的快速关闭或快速打开的需求。

附图说明

图1为本发明用于气动活塞式执行机构的控制装置结构示意图。

图中：

1 阀门 2 反馈装置 3 阀杆

4气缸下腔 5 执行机构 6 活塞

7 气缸上腔 8 第一保位阀 9 第一气控阀

10 压力管道 11 电磁阀 13第二气控阀

14 空气过滤减压器 16压力表组件 17 储气罐

18 气源 19 单向阀 20 放水阀

21空气过滤减压阀 22 压力管道 23 空气过滤减压阀

24 进气端 25 第一出气端 26 第二出气端

28 第三气控阀 29 电气阀门定位器 30 第四气控阀

31第二保位阀 32 气管

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明用于气动活塞式执行机构的控制装置结构示意图。

请参见图1，本发明提供的用于气动活塞式执行机构的控制装置，包括气缸下腔4、执行机构5、气缸上腔7、电气阀门定位器29、第一保位阀8、第二保位阀31、第一气控阀9、第二气控阀13、第三气控阀28、第四气控阀30、电磁阀11、空气过滤减压器14、21、23、单向阀19、储气罐17等组成。

本发明提供的用于气动活塞式执行机构的控制装置，接受调节器或控制系统输出的电流信号给电气阀门定位器，电气阀门定位器按输入的电流信号与气动薄膜调节阀的反馈信号进行比较，测得的控制偏差输出相应气压经气控阀、保位阀至气动执行机构，保证一定的控制信号对应一定的阀门位置，实现正常工况下控制阀门的动作。优点之一在于，当事故工况下电磁阀失电，气源压力通过一组气控阀的一个进气气控阀直接进气，另一个气控阀放气，实现阀门紧急关闭。优点之二在于，当操作气源压力故障时，或操作气源低于设定值时，由储气罐中气源压力通过另一组气控阀的一个进气气控阀直接进气，另一个气控阀放气，实现阀门紧急打开。

气动活塞式执行机构的气缸上腔的气路控制系统由电气阀门定位器29、第一保位阀8、第一气控阀9、第二气控阀13通过不同管径管子连接组成，第一保位阀8及第二气控阀13为正常控制回路，第一气控阀9及电磁阀11组成事故工况控制回路。第二气控阀13为常闭型二位三通气控阀，在无控制信号下，1口闭锁，2口与3口接通。在设定空气过滤减压器14提供控制信号下，1口与2口接通，3口闭锁。第一气控阀9将1口堵塞，在无控制信号下，3口与2口接通。在二位三通电磁阀接通状态下提供控制信号，2口与1口接通，但1口因堵塞，2口可作为闭锁，3口闭锁。第一保位阀8的控制信号由电磁阀11提供，电磁阀11为二位三通电磁阀，第一保位阀8在气控状态下接通，失气状态下闭锁。

气动活塞式执行机构的气缸下腔的气路控制系统由电气阀门定位器29、第二保位阀31、第三气控阀28、第四气控阀30通过不同管径管子连接组成，第二保位阀31及第四气控阀30为正常控制回路，第三气控阀28及空气过滤减压阀14组成事故工况控制回路。第四气控阀30为常闭型二位三通气控阀，在无控制信号下，1口闭锁，2口与3口接通。在电磁阀11接通状态下提供控制信号给第四气控阀30，1口与2口接通，3口闭锁。常闭型二位三通第三气控阀28将1口堵塞，在无控制信号下，3口与2口接通。在设定空气过滤减压器14提供控制信号下，2口与1口接通，但1口因堵塞，2口可作为闭锁，3口闭锁。第二保位阀31的控制信号由空气过滤减压器14提供，第二保位阀31在气控状态下接通，失气状态下闭锁。

储气回路系统作用是操作气源发生故障时，为气动活塞式执行机构5提供操作气源。储气回路系统由储气罐17、单向阀19、大容量空气过滤减压器21及管路组成。储气罐17有压力表组件16、安全阀14、放水阀20组成。在正常工况下，气源18经单向阀19向储气罐17充气，在事故工况下，储气罐17经空气过滤减压器21向执行机构5提供操作气源。

空气过滤减压器23为电气阀门定位器29提供执行机构5所需的操作气源，执行机构5的气源压值由空气过滤减压器23设定。

本发明提供的用于气动活塞式执行机构的控制装置，工作原理如下：

正常工况下，空气过滤减压器14、21、23调至执行机构所需的气源压力值，二位三通电磁阀11电源P处于通电状态。来自调节器或上位控制系的控制信号I输入电气阀门定位器29，电气阀门定位器29将输入信号I与执行机构5的反馈信号Y进行比较后输出偏差信号IY，当偏差信号IY为正偏差时，电气阀门定位器29在第一出气端25上输出操作压力至第二气控阀13的1口，由于第二气控阀13、第一保位阀8是在气控状态下，第二气控阀13的1口上的气源压力经2口，通过第一保位阀8至执行机构5、气缸上腔7，连接气缸上腔7的另一路气管10和第一气控阀9的3口相连，第一气控阀9处于气控状态，3口闭锁，气缸上腔7的气压增高。连接气缸下腔4有二个管子路，其中一个管路和第三气控阀28的3口相连，第三气控阀28处于气控状态，3口闭锁，另一路气压经气控状态下的第二保位阀31至第四气控阀30的2口，第四气控阀30处于气控状态下，2口与1口接通，气缸下腔4的气源回到电气阀门定位器29排大气。气缸上腔7比气缸下腔4压力高，推动活塞6带动阀杆3向下移动，使阀门趋于关闭。反馈装置2将反馈量传送给电气阀门定位器29，从而得到新的反馈量Y。电气阀门定位器29将新的反馈量Y与输入信号I再进行比较，当偏差信号IY在执行机构的死区范围内时，电气阀门定位不再输出操作气源压力，气缸上腔7与气缸下腔4气压相等，阀门1就停在控制要求的位置上。

当偏差信号IY为负偏差时，电气阀门定位器29在进气端24上输出操作压力至第四气控阀30的1口，第四气控阀30、第二保位阀31是在气控状态下，第四气控阀30的1口上的气源压力经2口，通过第二保位阀31至执行机构5的气缸下腔4，连接气缸上腔4的另一路气管32和第三气控阀28的3口相连，第三气控阀28处于气控状态，3口闭锁，气缸下腔4的气压增高。连接气缸上腔7有二个管路，其中一个管路和第一气控阀9的3口相连，第一气控阀9处于气控状态，3口闭锁，另一路气压经气控状态下的第一保位阀8至第二气控阀13的2口，第二气控阀13处于气控状态下，2口与1口接通，气缸上腔7的气源回到电气阀门定位器29排大气。气缸下腔4比气缸上腔7压力高，推动活塞6带动阀杆3向上移动，使阀门趋于打开。反馈装置2将反馈量传送给电气阀门定位器29，从而得到新的反馈量Y。电气阀门定位器29将新的反馈量Y与输入信号I再进行比较，当偏差信号IY在执行机构的死区范围内时，电气阀门定位不再输出操作气源压力，气缸上腔7与气缸下腔4气压相等，阀门1就停在新的控制要求位置上。

在断电的事故工况下，三位二通电磁阀11失电，控制装置中的第一气控阀9、第四气控阀30、第一保位阀8，失去控制信号气源。第一保位阀8闭锁，电气阀门定位器29输入（输出）管路与气缸上腔7被阻断，第一气控阀9的2口与3口接通，操作气源从储气罐17经大容量（最大输出容量为30M³/h）空气过滤减压阀21通过第一气控阀9，直接输入至气缸上腔7，气缸下腔4的气压经第二保位阀31至第四气控阀30直接放空，实现事故工况下阀门快速关闭。

在断气源的事故工况下或气源压力值低于空气过滤减压器14设定值时，控制装置中的第二气控阀13、第三气控阀28、第二保位阀31，失去控制信号气源。第二保位阀31闭锁，电气阀门定位器29输入（输出）管路与气缸下腔4被阻断，第三气控阀28的2口与3口接通，操作气源从储气罐17经大容量（最大输出容量为30M³/h）空气过滤减压阀21通过第三气控阀28，直接输入至气缸下腔4，气缸上腔7的气压经第一保位阀8至第二气控阀13直接放空，实现事故工况下阀门快速打开。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种用于气动活塞式执行机构的控制装置，其特征在于，包括气缸下腔（4）、气缸上腔（7）、执行机构（5）、反馈装置（2）以及为执行机构（5）提供复位气源的储气罐（17），所述储气罐（17）通过第三气控阀（28）连接气缸下腔（4）,所述气缸下腔（4）和气缸上腔（7）之间设有活塞（6），所述活塞（6）通过反馈装置（2）连接电气阀门定位器（29）和阀门（1），所述电气阀门定位器（29）的第一出气端（25）、第二出气端（26）通过第二气控阀（13）和第一保位阀（8）和气缸上腔（7）相连，所述电气阀门定位器（29）的进气端（24）依次通过第四气控阀（30）、第二保位阀（31）和气缸下腔（4）相连，所述第一保位阀（8）和第四气控阀（30）的控制端和电磁阀（11）相连。

2.根据权利要求1所述的用于气动活塞式执行机构的控制装置，其特征在于，所述储气罐（17）通过单向阀（19）和电气阀门定位器（29）的第二出气端（26）相连，所述储气罐（17）通过第一气控阀（9）和气缸上腔（7）相连。

3.根据权利要求2所述的用于气动活塞式执行机构的控制装置，其特征在于，所述第一气控阀（9）、第二气控阀（13）、第三气控阀（28）和第四气控阀（30）均为二位三通气控阀，并在气源发生故障时处于全开位置。

4.根据权利要求1所述的用于气动活塞式执行机构的控制装置，其特征在于，所述电磁阀（11）为二位三通电磁阀，并在电源发生故障时处于全关位置。