CN108386590A - 连杆式超压控制阀及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连杆式超压控制阀及控制方法，超压控制阀包括主体阀、阀盘、控制装置、连杆机构和电动执行器，主体阀内部设有轴杆；连杆机构一端与电动执行器连接，连杆机构另一端连接轴杆；轴杆另一端与阀盘连接；控制装置内设压差传感器，检测目标舱室压力与外界大气的压力差，控制装置根据压力差发送相应动作指令到电动执行器，由电动执行器带动连杆机构运动，并通过轴杆推动阀盘移动，从而改变阀盘与主阀体之间的间隙，达到调节通过主阀体的空气流量；连杆机构实现转动到直线运动的转换。本发明通过连杆机构提供更大的动作行程，在相同规格大小的阀体结构下提供更快的响应能力和更大的流量。

Description

连杆式超压控制阀及控制方法

技术领域

本发明涉及集体防护技术，具有涉及一种连杆式超压控制阀及控制方法。

背景技术

集体防护技术作为舰船防止核化生污染物进入舰船内部的最有效手段，在国内外的各型舰船上已经得到了广泛应用。而集体防护技术中的关键就是维持集防区内相对外界大气有稳定的超压，这需要一套复杂的超压控制系统来实现。超压控制系统主要包括超压控制阀、压力泄放阀、大气压力探头、舱室压力计和手动泄放阀。其中，超压控制阀是其最为核心的设备。

在海上实际使用环境中，风向变换和航行等因素会产生很多变幻莫测的扰动因素，这要求超压控制设备需要随时进行响应。目前所使用的超压控制阀均采用直线移动的步进电机，阀盘移动随着电机的运动产生1:1的位移，存在行程短、响应慢、调节时间长等缺点。这就对超压控制技术提出了要能更快响应，更大流量调节能力的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连杆式超压控制阀及控制方法，通过连杆机构提供更大的动作行程，在相同规格大小的阀体结构下提供更快的响应能力和更大的流量。

为了达到上述的目的，本发明提供一种连杆式超压控制阀，包括主体阀、阀盘和控制装置，其特征在于，所述连杆式超压控制阀还包括连杆机构和电动执行器，所述连杆机构、电动执行器和阀盘置于所述主体阀内，所述主体阀内部设有轴杆；所述连杆机构一端与所述电动执行器连接，所述连杆机构另一端连接所述轴杆；所述轴杆另一端与所述阀盘连接；所述控制装置内设压差传感器，检测目标舱室压力与外界大气的压力差，所述控制装置根据压力差发送相应动作指令到所述电动执行器，由所述电动执行器带动所述连杆机构运动，并通过所述轴杆推动所述阀盘移动，从而改变阀盘与主阀体之间的间隙，达到调节通过主阀体的空气流量；所述连杆机构实现转动到直线运动的转换。

上述连杆式超压控制阀，其中，所述连杆机构包括旋转臂和中间杆；所述旋转臂一端与所述电动执行器固定连接，其另一端通过活动轴与所述中间杆连接；所述中间杆的另一端通过活动轴连接所述轴杆；所述电动执行器驱动所述旋转臂转动，通过中间杆、轴杆转化为直线运动。

上述连杆式超压控制阀，其中，所述电动执行器包括数字变量控制器和转动执行器，所述数字变量控制器固装在所述主阀体上，所述转动执行器与所述数字变量控制器连接，所述旋转臂与所述转动执行器连接。

上述连杆式超压控制阀，其中，旋转臂与中间杆的长度比为1︰2～1︰3，确保转动执行器转动角度与阀盘的位移行程大于1︰2。

上述连杆式超压控制阀，其中，所述转动执行器带有限位螺丝，控制所述旋转臂旋转行程在0～180度之间可调。

本发明提供的另一技术方案是，上述连杆式超压控制阀的控制方法，包括自动模式，所述自动模式为：压差传感器检测目标舱室压力与外界大气压之差，将测得的压差发送给控制装置的PLC控制器；PLC控制器将该压差与设定阈值进行比对，并根据比对结果产生相应的动作指令，发送给电动执行器；电动执行器依据该动作指令驱动连杆机构运动，从而带动轴杆移动，继而推动阀盘移动，调节阀盘与主阀体之间的间隙，最终达到调节通过主阀体的空气流量，实现自动调节目标舱室压力；所述控制方法还包括电动执行器实时向控制装置进行执行反馈，具体如下：电动执行器实时将旋转臂所在角度信息发送给控制装置，控制装置的PLC控制器据此计算出主体阀开度值，并将该开度值发送给显示屏，由显示屏显示。

上述控制方法，其中，自动超压控制范围为500±50Pa，流量调节范围为0～1000m³/h。

上述控制方法，其中，所述控制方法还包括手动模式，所述手动模式为：压差传感器检测目标舱室压力与外界大气压之差，将测得的压差发送给PLC控制器；PLC控制器将该压差发送给控制装置的显示屏，由显示屏显示该压差；操作员依据显示屏显示的压差，选择控制装置控制面板上相应的控制按钮点击，从而触发相应的预设指令，控制装置将该指令发送给电动执行器；电动执行器依据该指令驱动连杆机构旋转固定行程量，从而带动轴杆推动阀盘移动固定位移，从而调整主体阀增加或减小一个固定风量值；长按控制按钮，控制装置将通过电动执行器控制阀盘连续移动。

上述控制方法，其中，所述控制方法还包括压力报警、断线报警和故障报警功能；

压差传感器测得的压差实时发送给PLC控制器，若PLC控制器连续一段时间接收到的压差均大于750Pa或小于250Pa，则PLC控制器判断所述连杆式超压控制阀工作异常，PLC控制器向控制装置的控制面板发送压力报警信号，点亮相应显示灯并发出警报声，同时，显示屏显示压力报警信息；

电动执行器实时向所述控制装置发送执行反馈，若控制装置连续一段时间未接收该执行反馈，则PLC控制器判断电动执行器与控制装置断线，PLC控制器向控制装置的控制面板发送相应警报信号，点亮相应显示灯并发出警报声，同时，显示屏显示断线报警信息；

控制装置实时接收电动执行器发送的执行反馈，并将执行反馈与其发出的对应的指令进行比对，若连续一段时间执行反馈与对应的指令不匹配，则PLC控制器判断电动执行器出现故障，PLC控制器向控制装置的控制面板发送故障报警信号，点亮相应显示灯并发出警报声，同时，显示屏显示故障报警信息。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是，

本发明的连杆式超压控制阀及控制方法，采用电动执行器和连杆机构推动阀盘移动，连杆机构实现转动到直线运动的转换，从而可在有限的空间内实现更大的动作行程，与传统的直线步进电机超压控制阀相比，本发明的连杆式超压控制阀结构紧凑，在相同规格大小的阀体结构下能实现更大的流量控制、更快的响应速度和更有效的调节能力；

本发明的连杆式超压控制阀阀体结构更为简洁，易于维修。

附图说明

本发明的连杆式超压控制阀及控制方法由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明较佳实施例的连杆式超压控制阀的结构示意图。

图2是本发明较佳实施例的连杆式超压控制阀的控制方法的逻辑控制图。

具体实施方式

以下将结合图1～图2对本发明的连杆式超压控制阀及控制方法作进一步的详细描述。

超压控制阀能够在两个空间之间或一个空间与外界之间维持微小的压力差，可以达到防止相互交叉污染。

图1所示为本发明较佳实施例的连杆式超压控制阀的结构示意图。

参见图1，所述连杆式超压控制阀包括防护罩1、主阀体2、连杆机构3、阀盘4、电动执行器5和控制装置6。

所述主阀体2的一端设有空气入口2-1，所述主阀体2的另一端设有空气出口2-2，所述防护罩1设置在所述空气出口2-2的外侧，所述防护罩1用于防止异物进入阀体。

所述连杆机构3、阀盘4和电动执行器5设置在所述主阀体2内；所述主阀体2的内部设有安装座2-3和轴杆2-4；所述电动执行器5安装在所述安装座2-3上；所述连杆机构3一端与所述电动执行器5连接，所述连杆机构3另一端连接所述轴杆2-4；所述轴杆2-4另一端与所述阀盘4连接。

所述控制装置6内设压差传感器，用于检测目标舱室压力与外界大气的压力差，所述控制装置6根据压力差发送相应动作指令到所述电动执行器5，由所述电动执行器5带动所述连杆机构3运动，并通过所述轴杆2-4推动所述阀盘4移动，从而改变阀盘4与主阀体2之间的间隙，达到调节通过主阀体的空气流量，最终调节目标舱室的压力。

所述连杆机构3实现转动到直线运动的转换，从而可在有限的空间内实现更大的动作行程，提高了响应速度，增大了空气流量。

较佳地，所述连杆机构3包括旋转臂3-1和中间杆3-2；所述旋转臂3-1一端与所述电动执行器5固定连接，其另一端通过活动轴与所述中间杆3-2连接；所述中间杆3-2的另一端通过活动轴连接所述轴杆2-4。

较佳地，所述电动执行器5包括数字变量控制器5-1和转动执行器5-2，所述数字变量控制器5-1安装在所述安装座2-3上，所述转动执行器5-2与所述数字变量控制器5-1连接，所述旋转臂3-1与所述转动执行器5-2连接。所述转动执行器5-2驱动所述旋转臂3-1转动，从而带动所述中间杆3-2运动，进而带动所述轴杆2-4作直线移动，由所述轴杆2-4推动所述阀盘4直线移动。

较佳地，所述安装座2-3内设有直线导轨，所述轴杆2-4置于该直线导轨内，保证轴杆2-4的直线运动。

较佳地，旋转臂3-1与中间杆3-2的长度比为1︰2～1︰3，确保转动执行器5-2转动角度与阀盘4的位移行程大于1︰2。所述转动执行器5-2带有限位螺丝，可以控制所述旋转臂3-1旋转行程在0～180度之间可调，实际使用时，旋转角度控制在30度～70度即可达到调节效果；所述转动执行器5-3旋转的角度通过所述变量控制器5-1反馈至所述控制装置6。

所述主阀体2内设有一环形凸台，所述阀盘4位于该环形凸台与空进入口2-1之间，该环形凸台上套设有密封垫圈8。所述阀盘4与该环形凸台之间的间距决定了通过主阀体的空气流量：当阀盘4向空进入口2-1方向移动时，阀盘4与环形凸台之间的间距增大，通过主阀体的空气流量增大；当阀盘4向环形凸台方向移动时，阀盘4与环形凸台之间的间距减小，通过主阀体的空气流量减小；当阀盘4接触环形凸台，阀盘4与环形凸台之间的间距为零，此时，所述连杆式超压控制阀处于停止工作状态，密封垫圈8可保证停止工作状态时的密封性能。

图2所示为本发明较佳实施例的连杆式超压控制阀的控制方法的逻辑控制图。

参见图2和图1，所述控制装置6包括压差传感器6-1、PLC控制器6-2、A/D转换器6-3和控制面板6-4；所述压差传感器6-1与所述PLC控制器6-2连接；所述PLC控制器6-2与所述A/D转换器6-3连接，所述A/D转换器6-3与所述数字变量控制器5-1连接；所述控制面板6-4上设有显示屏6-5、显示灯和控制按钮，所述显示屏6-5、显示灯和控制按钮均与所述PLC控制器6-2连接。所述控制按钮包括“增大”按钮和“减小”按钮。

本实施例的连杆式超压控制阀的工作模式可分为自动模式和手动模式。

自动模式为：所述压差传感器6-1检测目标舱室压力与外界大气压之差，将测得的压差发送给所述PLC控制器6-2；一方面，所述PLC控制器6-2将该压差发送给所述显示屏6-5，由所述显示屏6-5显示该压差；另一方面，所述PLC控制器6-2将该压差与设定阈值进行比对，并根据比对结果产生相应的动作指令，该动作指令经所述A/D转换器6-3输送至所述数字变量控制器5-1；所述数字变量控制器5-1依据该动作指令控制所述电动执行器5旋转，带动所述旋转臂3-1旋转，继而带动所述中间杆3-2动作，并通过所述轴杆2-4推动所述阀盘4移动，调节开度(即阀盘4与环形凸台之间的间距)变化，最终达到调节通过主阀体的空气流量，实现自动调节目标舱室压力。本实施例的连杆式超压控制阀自动超压控制范围为500±50Pa，流量调节范围为0～1000m³/h。

手动模式为：所述压差传感器6-1检测目标舱室压力与外界大气压之差，将测得的压差发送给所述PLC控制器6-2；所述PLC控制器6-2将该压差发送给所述显示屏6-5，由所述显示屏6-5显示该压差；操作员依据显示屏6-5显示的压差，选择相应的控制按钮(例如，要增大目标舱室的压力，选择“增大”按钮，又如，要减小目标舱室的压力，选择“减小”按钮)点击，从而触发相应的预设指令，所述PLC控制器6-2将该指令通过所述A/D转换器6-3输送给所述数字变量控制器5-1，由所述数字变量控制器5-1控制所述电动执行器5-2旋转固定行程量，从而带动所述旋转臂3-1旋转固定行程量，继而通过中间杆3-2、轴杆2-4推动阀盘4移动固定位移，从而调整主体阀增加或减小一个固定风量值；长按控制按钮，控制装置6将通过电动执行器5控制阀盘4连续移动。所述手动模式主要在维护保养等情况下使用。

所述电动执行器5实时向所述控制装置6进行执行反馈，具体如下：所述转动执行器5-2实时将所述旋转臂3-1所在角度信息发送给所述数字变量控制器5-1，由所述数字变量控制器5-1转化为4～20mA(对应0～180°)的电流信号发送到所述A/D转换器6-3，所述A/D转换器6-3将模拟电流信号转换为数字信号并发送给所述PLC控制器6-2，所述PLC控制器6-2根据接收的数字信号计算出主体阀开度值(0～100％)，并将该开度值发送给所述显示屏6-5，由所述显示屏6-5显示。

本实施例的连杆式超压控制阀还具备压力报警、断线报警和故障报警功能。

所述压差传感器6-1测得的压差实时发送给所述PLC控制器6-2，若所述PLC控制器6-2连续一段时间接收到的压差均大于750Pa或小于250Pa，则所述PLC控制器6-2判断所述连杆式超压控制阀工作异常，所述PLC控制器6-2向所述控制面板6-4发送压力报警信号，点亮相应显示灯并发出警报声，同时，所述显示屏6-6显示压力报警信息。所述一段时间为5秒以上。

所述电动执行器5的数字变量控制器5-1实时向所述控制装置6发送执行反馈(模拟电流信号)，若所述控制装置6连续一段时间未接收数字变量控制器5-1发送来的信号，则所述PLC控制器6-2判断所述电动执行器5与所述控制装置6断线，所述PLC控制器6-2向所述控制面板6-4发送断线报警信号，点亮相应显示灯并发出警报声，同时，所述显示屏6-6显示断线报警信息。所述一段时间为5秒以上。

所述控制装置6实时接收所述电动执行器5发送的执行反馈，并将执行反馈与其发出的对应的指令(自动模式中的动作指令，手动模式中触发的预设指令)进行比对(由PLC控制器6-2完成比对)，若连续一段时间执行反馈与对应的指令不匹配(即电动执行器5不能正确执行控制装置6发出的指令)，则所述PLC控制器6-2判断所述电动执行器5出现故障，所述PLC控制器6-2向所述控制面板6-4发送故障报警信号，点亮相应显示灯并发出警报声，同时，所述显示屏6-6显示故障报警信息。所述一段时间为5秒以上。

继续参见图1，所述主体阀2外壁上设有接线端口7，该接线端口7对内与所述数字变量控制器5-1电连接，该接线端口7对外与所述控制装置6连接，实现电动执行器5和控制装置6的电连接。

Claims (9)

1.连杆式超压控制阀，包括主体阀、阀盘和控制装置，其特征在于，所述连杆式超压控制阀还包括连杆机构和电动执行器，所述连杆机构、电动执行器和阀盘置于所述主体阀内，所述主体阀内部设有轴杆；所述连杆机构一端与所述电动执行器连接，所述连杆机构另一端连接所述轴杆；所述轴杆另一端与所述阀盘连接；所述控制装置内设压差传感器，检测目标舱室压力与外界大气的压力差，所述控制装置根据压力差发送相应动作指令到所述电动执行器，由所述电动执行器带动所述连杆机构运动，并通过所述轴杆推动所述阀盘移动，从而改变阀盘与主阀体之间的间隙，达到调节通过主阀体的空气流量；

所述连杆机构实现转动到直线运动的转换。

2.如权利要求1所述的连杆式超压控制阀，其特征在于，所述连杆机构包括旋转臂和中间杆；所述旋转臂一端与所述电动执行器固定连接，其另一端通过活动轴与所述中间杆连接；所述中间杆的另一端通过活动轴连接所述轴杆；所述电动执行器驱动所述旋转臂转动，通过中间杆、轴杆转化为直线运动。

3.如权利要求2所述的连杆式超压控制阀，其特征在于，所述电动执行器包括数字变量控制器和转动执行器，所述数字变量控制器固装在所述主阀体上，所述转动执行器与所述数字变量控制器连接，所述旋转臂与所述转动执行器连接。

4.如权利要求3所述的连杆式超压控制阀，其特征在于，旋转臂与中间杆的长度比为1︰2～1︰3，确保转动执行器转动角度与阀盘的位移行程大于1︰2。

5.如权利要求3所述的连杆式超压控制阀，其特征在于，所述转动执行器带有限位螺丝，控制所述旋转臂旋转行程在0～180度之间可调。

6.一种如权利要求1至5中任一权利要求所述的连杆式超压控制阀的控制方法，其特征在于，包括自动模式，所述自动模式为：压差传感器检测目标舱室压力与外界大气压之差，将测得的压差发送给控制装置的PLC控制器；PLC控制器将该压差与设定阈值进行比对，并根据比对结果产生相应的动作指令，发送给电动执行器；电动执行器依据该动作指令驱动连杆机构运动，从而带动轴杆移动，继而推动阀盘移动，调节阀盘与主阀体之间的间隙，最终达到调节通过主阀体的空气流量，实现自动调节目标舱室压力；

所述控制方法还包括电动执行器实时向控制装置进行执行反馈，具体如下：电动执行器实时将连杆机构的旋转臂所在角度信息发送给控制装置，控制装置的PLC控制器据此计算出主体阀开度值。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，自动超压控制范围为500±50Pa，流量调节范围为0～1000m³/h。

8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括手动模式，所述手动模式为：压差传感器检测目标舱室压力与外界大气压之差，将测得的压差发送给PLC控制器；PLC控制器将该压差发送给控制装置的显示屏，由显示屏显示该压差；操作员依据显示屏显示的压差，选择控制装置控制面板上相应的控制按钮点击，从而触发相应的预设指令，控制装置将该指令发送给电动执行器；电动执行器依据该指令驱动连杆机构旋转固定行程量，从而带动轴杆推动阀盘移动固定位移，从而调整主体阀增加或减小一个固定风量值；长按控制按钮，控制装置将通过电动执行器控制阀盘连续移动。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括压力报警、断线报警和故障报警功能；

压差传感器测得的压差实时发送给PLC控制器，若PLC控制器连续一段时间接收到的压差均大于750Pa或小于250Pa，则PLC控制器判断所述连杆式超压控制阀工作异常，PLC控制器向控制装置的控制面板发送压力报警信号，点亮相应显示灯并发出警报声，同时，显示屏显示压力报警信息；

电动执行器实时向所述控制装置发送执行反馈，若控制装置连续一段时间未接收该执行反馈，则PLC控制器判断电动执行器与控制装置断线，PLC控制器向控制装置的控制面板发送相应警报信号，点亮相应显示灯并发出警报声，同时，显示屏显示断线报警信息；

控制装置实时接收电动执行器发送的执行反馈，并将执行反馈与其发出的对应的指令进行比对，若连续一段时间执行反馈与对应的指令不匹配，则PLC控制器判断电动执行器出现故障，PLC控制器向控制装置的控制面板发送故障报警信号，点亮相应显示灯并发出警报声，同时，显示屏显示故障报警信息。