CN110159824A - 一种多功能电动开关阀控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动开关阀，一种多功能电动开关阀控制器，包括控制箱及控制器面板；控制箱内部包括依次电连接的电源进线、整流及充放电电路、阀门电动执行机构的电源备用电池；还有阀门控制电路、阀门信号端子排；控制器面板，设有模式选择旋钮、开阀和关阀按钮；市电依次连接阀门开关控制继电器、阀门电动执行机构，并通过模式选择旋钮动作，模式选择继电器控制择一连接远程控制系统和开阀按钮、关阀按钮。本发明控制器具有原理简单，便于维护，观察直观，操作灵活，安全性高，适用性广等特点。

Description

一种多功能电动开关阀控制器

技术领域

本发明涉及电动开关阀，具体涉及一种多功能电动开关阀控制器。

背景技术

电动开关阀是一种在工业生产中常用的自动阀，其以电能驱动，主要由电动执行机构(电机)及各种型号的阀门组成。其通过不同触点的导通实现阀门电机正转和反转，从而带动阀门执行打开或关闭的操作。电动开关阀结构简单，易维护，可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动，适用管道口径可大可小。电动开关阀的指令一般由远程控制系统(PLC，DCS，SIS等)发出，电动执行器带动阀门打开或关闭后，触发阀门内部位置感应器，并向控制系统反馈状态信号，在正常电力出现故障时，一般依赖控制系统备用电源作为动力或由人力转动阀体自带的手轮，根据控制要求执行相应动作。

电动阀门上带有其当前位置的指示，但不具有发光、发声特性，观察不够直观。

阀门发生故障时没有声光报警，主要依赖向控制系统反馈故障信号以提醒操作人员发生故障，时效性低。

电动开关阀的指令一般由控制系统(PLC，DCS，SIS等)发出，其间信号电缆如果故障，阀门将不可远控，控制系统亦无法获得阀门的反馈信号，此时若要执行开阀或关阀动作，需由人力转动阀体自带的手轮带动阀门动作，效率低，动作慢，在阀门位置较高或空间拥挤时，不易操作且有一定危险性。

电动开关阀一般不具有就地控制功能，只能在远程操作，当控制系统出现故障时，阀门将失去控制。

阀门的电力供应一旦故障中断，阀门将保持在当前位置，无法快速关闭或打开，在此期间流过阀门的介质可能对下游设备造成不良影响，严重的甚至会酿成生产事故。

发明内容

本发明为了克服上述缺陷，提供一种多功能电动开关阀控制器，通过其内部的电路设计以及备用电源的使用，实现电动开关阀的多种控制模式、灵活的功能选择以及失电(正常电力中断)后阀门仍可执行预设的开关动作。

本发明的技术方案：一种多功能电动开关阀控制器，包括控制箱及箱体外表面的控制器面板；

所述控制箱，其内部包括依次电连接的市电电源进线、整流及充放电电路、备用电池，备用电池为阀门电动执行机构的电源；还包括阀门控制电路，市电通过电源进线为阀门控制电路提供电力；阀门控制电路通过阀门信号端子排与操作面板上的各元件电连接；

所述控制器面板，设有模式选择旋钮、开阀按钮和关阀按钮；模式选择旋钮转至就地时，模式选择继电器控制就地模式控制电路连通，市电依次连接阀门开关控制继电器、开阀按钮、关阀按钮、阀门电动执行机构；模式选择旋钮转至远程时，模式选择继电器控制远程模式控制电路连通，市电依次连接阀门开关控制继电器、远程控制系统、阀门电动执行机构。

优选的，所述控制器面板上还设有失电动作旋钮与阀门电动执行机构电连接，市电正常时，市电指示继电器控制该线路断开，市电断开时，市电指示继电器控制该线路连通，失电动作旋钮设有失电关和失电开两个档位。

优选的，所述控制器面板上设有电源信息显示屏，与市电指示继电器、备用电池电连接；显示市电是否正常、备用电池是否正常及备用电池电量。

优选的，就地模式控制电路和远程模式控制电路上均连接有故障继电器，阀门发生故障时，故障继电器断开阀门控制电路。

优选的，所述控制器面板还设有故障报警灯、阀门全开指示灯、阀门全关指示灯，分别与故障继电器、阀门全开指示继电器、阀门全关指示继电器电连接；所述故障报警灯、阀门全开指示灯、阀门全关指示灯、故障继电器、阀门全开指示继电器、阀门全关指示继电器均由备用电池供电。

优选的，所述模式选择继电器、阀门全开指示继电器、阀门全关指示继电器、故障继电器分别与远程控制系统连接，实时反馈各继电器动作及状态。

优选的，所述备用电池采用浮充电模式运行。

本发明的有益效果：

1、本发明控制器具有原理简单，便于维护，观察直观，操作灵活，安全性高，适用性广等特点。

2、本发明控制器具有多种模式，可根据使用需要灵活选择。

3、本发明控制器以指示灯对阀门状态进行指示，更加直观，方便观察。

4、本发明控制器以声光形式对阀门故障进行指示，效率更高。

5、本发明控制器配备备用电源对阀门进行供电，确保阀门在失电(正常电力中断)时，仍有动力供应并进行下一步操作。

6、本发明控制器内电路采用继电器、按钮、指示灯等常规元件，维护成本低，方便检修。

附图说明

图1为本发明控制器面板示意图；

图2为本发明控制箱结构示意图；

图3为本发明阀门控制电路图；

图4为本发明信号指示电路图；

图5为本发明失电动作示意图；

图6为本发明信号输出电路图，其中a为远程就地模式反馈电路，b为全开反馈电路，c为全关反馈电路，d为故障反馈电路。

图1中，1-电源信息显示屏，2-故障报警灯，3-阀门全开指示灯，4-阀门全关指示灯，5-开阀按钮，6-关阀按钮，7-模式选择旋钮，8-失电动作旋钮；

图3-5中，SA1-模式选择旋钮，SA2-失电动作旋钮，KA0-市电指示继电器，KA1-阀门开关控制继电器，KA2-模式选择继电器，KA3-阀门全开指示继电器，KA4-阀门全关指示继电器，KA5-故障继电器，SB1-开阀按钮，SB2-关阀按钮。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种修改或改动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1-6所示的一种多功能电动开关阀控制器，包括控制箱及箱体外表面的控制器面板；

所述控制箱，其内部包括依次电连接的市电电源进线、整流及充放电电路、备用电池，备用电池为阀门电动执行机构的电源；还包括阀门控制电路，市电通过电源进线为阀门控制电路提供电力；阀门控制电路通过阀门信号端子排与操作面板上的各元件电连接；所述备用电池采用浮充电模式运行。

所述控制器面板，设有模式选择旋钮7、开阀按钮5和关阀按钮6、失电动作旋钮8；模式选择旋钮7转至就地时，模式选择继电器SA1控制就地模式控制电路连通，市电依次连接阀门开关控制继电器KA1、开阀按钮SB1、关阀按钮SB2、阀门电动执行机构；模式选择旋钮7转至远程时，模式选择继电器SA1控制远程模式控制电路连通，市电依次连接阀门开关控制继电器KA1、远程控制系统、阀门电动执行机构。就地模式控制电路和远程模式控制电路上均连接有故障继电器KA5，阀门发生故障时，故障继电器KA5断开阀门控制电路。

所述失电动作旋钮8与阀门电动执行机构电连接，市电正常时，市电指示继电器KA0控制该线路断开，市电断开时，市电指示继电器KA0控制该线路连通，失电动作旋钮8设有失电关和失电开两个档位。

所述控制器面板上设有电源信息显示屏1，与市电指示继电器KA0、备用电池电连接；显示市电是否正常、备用电池是否正常及备用电池电量。

所述控制器面板还设有故障报警灯2、阀门全开指示灯3、阀门全关指示灯4，分别与故障继电器KA5、阀门全开指示继电器KA3、阀门全关指示继电器KA4电连接；所述故障报警灯2、阀门全开指示灯3、阀门全关指示灯4、故障继电器KA5、阀门全开指示继电器KA3、阀门全关指示继电器KA4均由备用电池供电。

所述模式选择继电器KA2、阀门全开指示继电器KA3、阀门全关指示继电器KA4、故障继电器KA5分别与远程控制系统连接，实时反馈各继电器动作及状态。

本发明电动开关阀门控制器的控制器面板外观如附图1所示，控制器的主体为控制箱，箱体外表面作为控制器面板，安装有显示屏、指示灯、按钮、模式切换开关、声光报警灯、标牌、铭牌等配件；箱体内部电路结构如附图2，包括电源进线部分、整流及充放电电路、备用电池、阀门控制电路、阀门信号端子排。

技术方案如下：1，用信号电缆将阀门各信号接入本控制器，包括开关阀指令、阀门状态反馈、故障反馈等，并通过本控制器与远程控制系统进行信号对接；2，正常市电电源接入整流及充放电电路，对备用电源进行充电，备用电源采用浮充电模式运行，并作为阀门的唯一电源，这样不仅可以保证阀门在供电系统正常时的运行，也可以保证阀门在供电系统出现非正常情况时的动力需求，使阀门在供电发生故障时执行相应的开、关操作，对下游设备进行保护；3，正常电源为本控制器的控制电路提供电力，正常电源一旦停止，控制回路即失去电力，同时失去阀门控制能力，阀门控制立即由应急电路接管，应急电路即失电动作电路，见图5，即为失电动作电路，其中SA2为失电动作选择旋钮，应在使用前旋至需要的位置，失电开或失电关。市电正常时电路走KA0常开触点，市电失电时走KA0常闭触点，然后根据失电动作旋钮的位置实现失电(市电失去)时需要接通的触点，com与open通，即为执行打开指令，com与close通，即为执行关闭指令。4，可通过本控制器对阀门进行远程或就地控制模式选择，也可进行断电后阀门执行开动作或关动作选择；5，阀门的全开、全关和故障状态均配有指示灯，便于直观观察。

控制器面板上各元件功能如下(附图1)：1是电源信息显示屏，可显示当前市电是否正常，备用电池是否正常，以及备用电池电量；2是故障报警灯，阀门一旦发生故障，此报警灯将发出声光报警，切断控制电路，同时本控制器向远程控制系统反馈故障信号，提醒相关人员注意并采取应对措施；3是阀门全开指示灯，绿色，当阀门全开时，此灯亮起；4是阀门全关指示灯，红色，当阀门全关时，此灯亮起；5是开阀按钮，按下后阀门将执行打开动作，直到全开；6是关阀按钮，按下后阀门将执行关闭动作，直到全关；7是模式选择旋钮，有就地和远程操作模式，就地模式下，就地按动箱门上按钮可开阀、关阀远程控制系统的开关阀命令将不起作用；远程模式下，远程控制系统将控制阀门的开关操作，就地开阀、关阀按钮不起作用；8是失电(正常电力中断)动作旋钮，旋至失电关，则失电(正常电力中断)后，阀门将关闭；旋至失电开，则失电(正常电力中断)后，阀门将打开。

内部备用电池及其充放电电路可采用市面上常规成品元器件，可根据使用需要灵活选择，故在此不做赘述，以下文字具体介绍控制器的内部控制电路。

附图3为阀门控制电路，附图4为信号指示电路，附图5为失电动作电路，附图6为信号输出电路，详细介绍如下：

元件介绍：SA1为模式选择旋钮，对应附图1中的7，SA2为失电动作旋钮，对应附图1中的8，KA0为市电指示继电器，KA1为阀门开关控制继电器，KA2为模式选择继电器，KA3为阀门全开指示继电器，KA4为阀门全关指示继电器，KA5为故障继电器，SB1为面板上开阀按钮，对应附图1中的5，SB2为面板上关阀按钮，对应附图1中的6；

阀门控制电路介绍：首先考虑阀门本身未发生故障，当选择就地控制时，SA1旋至就地，则按钮SB1,SB2将是唯一控制源，由于KA2常开触点未接通，远程控制系统的指令是不起作用的。按下开阀按钮，KA1线圈得电吸合并保持，开阀信号通过KA1常开辅助触点发送至阀门，阀门将执行打开动作直至全开，任意时刻按下关阀按钮，KA1线圈失电，开阀信号断开，关阀信号通过KA1常闭辅助触点发送至阀门，阀门将执行关闭动作直至全关；

当选择远程控制时，SA1旋至远程，就地控制电路断开，同时KA2吸合，KA2常开触点接通，远程控制系统的指令将是阀门动作的唯一控制源；远程控制系统的阀门控制开关闭合时，KA1线圈得电吸合并保持，开阀信号通过KA1常开辅助触点发送至阀门，阀门将执行打开动作直至全开，远程控制系统的阀门控制开关断开时，KA1线圈失电，开阀信号断开，关阀信号通过KA1常闭辅助触点发送至阀门，阀门将执行关闭动作直至全关。其次考虑阀门如果发生故障，则KA5线圈得电，常闭辅助触电断开，导致整个阀门控制电路将失电，所有控制功能将失效，可避免故障时操作对阀门本身和生产过程造成的不利情况。

信号指示电路介绍：如图4所示，图中端子L、N、公共端、全开、全关、Fault均为阀门上的电源和信号端子。备用电池输出的AC220V电源对此电路进行供电，首先是对阀门本身的供电，可保证阀门在市电断开时仍有电力执行开关操作；其次是对阀门的开关指示继电器、故障继电器进行供电，对面板上各指示灯进行供电，并通过这些继电器向远程控制系统发送各状态信号。

失电动作电路介绍：此电路中com,open,close为阀门上的指令触点，若com与open接通，则阀门执行开动作直至完全打开；若com与close接通，则阀门执行关动作直至完全关闭。市电正常的情况下，KA0线圈得电吸合，阀门的开关指令完全由KA1进行控制，且与SA2无关。

市电断开的情况下，KA0线圈失电断开，阀门的开关指令将通过SA2的选择情况进行控制，且与KA1无关。例如选择失电关，则市电一旦断开，com将通过SA2与close接通，阀门将在备用电池提供的电力下执行关动作直至完全关闭。

信号输出电路介绍：阀门的远程就地状态、全开状态、全关状态和故障状态将通过KA2，KA3，KA4和KA5向远程控制系统进行实时反馈。

使用方案如下：1，以要求手动模式，阀门失电(正常电力中断)关闭为例；首先打开控制器电源，然后将模式选择旋钮旋至就地模式，将失电动作旋钮旋至失电关，最后根据需要按动面板上开关按钮执行开关操作，动作执行完毕后，相应指示灯亮起，如阀门动作中故障，则动作停止，发出声光报警信号，向远程控制系统反馈故障信号；2，以要求远程控制，阀门失电(正常电力中断)打开为例；首先打开控制器电源，然后将模式选择旋钮旋至远程模式，将失电动作旋钮旋至失电开，最后根据需要在远程控制系统执行开关操作，动作执行完毕后，相应指示灯亮起，如阀门动作中故障，则动作停止，发出声光报警信号，向远程控制系统反馈故障信号；所述远程控制系统可以为PLC，DCS，SIS等系统。

其他：本控制器内的电源容量可调，根据电动开关阀电动执行器的功率选择合适的电池容量；本控制器可安装在现场、受控阀门附近便于观察和操作的位置；本控制器可根据现场情况选择不同防护等级的箱体。

Claims (7)

1.一种多功能电动开关阀控制器，其特征在于，包括控制箱及箱体外表面的控制器面板；

所述控制箱，其内部包括依次电连接的市电电源进线、整流及充放电电路、备用电池，备用电池为阀门电动执行机构的电源；还包括阀门控制电路，市电通过电源进线为阀门控制电路提供电力；阀门控制电路通过阀门信号端子排与操作面板上的各元件电连接；

所述控制器面板，设有模式选择旋钮(7)、开阀按钮(5)和关阀按钮(6)；模式选择旋钮(7)转至就地时，模式选择继电器(SA1)控制就地模式控制电路连通，市电依次连接阀门开关控制继电器(KA1)、开阀按钮(SB1)、关阀按钮(SB2)、阀门电动执行机构；模式选择旋钮(7)转至远程时，模式选择继电器(SA1)控制远程模式控制电路连通，市电依次连接阀门开关控制继电器(KA1)、远程控制系统、阀门电动执行机构。

2.根据权利要求1所述的多功能电动开关阀控制器，其特征在于：所述控制器面板上还设有失电动作旋钮(8)与阀门电动执行机构电连接，市电正常时，市电指示继电器(KA0)控制该线路断开，市电断开时，市电指示继电器(KA0)控制该线路连通，失电动作旋钮(8)设有失电关和失电开两个档位。

3.根据权利要求2所述的多功能电动开关阀控制器，其特征在于：所述控制器面板上设有电源信息显示屏(1)，与市电指示继电器(KA0)、备用电池电连接；显示市电是否正常、备用电池是否正常及备用电池电量。

4.根据权利要求1所述的多功能电动开关阀控制器，其特征在于：就地模式控制电路和远程模式控制电路上均连接有故障继电器(KA5)，阀门发生故障时，故障继电器(KA5)断开阀门控制电路。

5.根据权利要求4所述的多功能电动开关阀控制器，其特征在于：所述控制器面板还设有故障报警灯(2)、阀门全开指示灯(3)、阀门全关指示灯(4)，分别与故障继电器(KA5)、阀门全开指示继电器(KA3)、阀门全关指示继电器(KA4)电连接；所述故障报警灯(2)、阀门全开指示灯(3)、阀门全关指示灯(4)、故障继电器(KA5)、阀门全开指示继电器(KA3)、阀门全关指示继电器(KA4)均由备用电池供电。

6.根据权利要求5所述的多功能电动开关阀控制器，其特征在于：所述模式选择继电器(KA2)、阀门全开指示继电器(KA3)、阀门全关指示继电器(KA4)、故障继电器(KA5)分别与远程控制系统连接，实时反馈各继电器动作及状态。

7.根据权利要求1所述的多功能电动开关阀控制器，其特征在于：所述备用电池采用浮充电模式运行。