CN111536289B - 一种智能化的阀门位置指示器及自动补偿控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化的阀门位置指示器及自动补偿控制方法，该阀门位置指示器包括电机、磁铁、开位位置指示模块和关位位置指示模块，磁铁设于阀门对应阀杆的上凸台处；电机连接阀杆，开位位置指示模块、关位位置指示模块均连接电机；开位位置指示模块设于阀杆对应行程始端的阀杆外壳侧边，关位位置指示模块设于阀杆对应行程末端的阀杆外壳侧边，结合开位位置指示模块和关位位置指示模块，通过位置监测单元与磁铁配合获得阀位位置，发出开到位信号或者关到位信号；当阀门关闭时，关位位置指示模块根据阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系，获得密封面的磨损量，进而确定关行程量，并转化为电机运转时间作为最终输出信号对阀门进行控制。

Description

一种智能化的阀门位置指示器及自动补偿控制方法

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种智能化的阀门位置指示器及自动补偿控制方法。

背景技术

阀门位置指示器是检测阀门状态的现场仪表，将阀门的开启或关闭信号输出，作为控制阀门下一步动作的依据。以往的阀门位置指示器采用直接接触或者非接触的方法获得阀门真实位置，但都缺乏可简便调节行程位置的模块以适应加工、组装带来的偏差；更重要的是，随着阀门在运行过程中密封面的磨损消耗后，开关阀门的行程不变根本无法实现持续密封。

现有的位置指示器，仅通过接触式或非接触式的方法获得阀位的开关状态，无法实现智能化调整开关行程适应密封面的磨损，经查询有文献提出过智能化的概念，具体如下：

中国实用新型发明专利CN2483573提供了一种智能型阀门电动装置，其主要包括电动装置和阀门位置监测部件，其中阀门位置监测采用霍尔开关，便称为智能型阀门电动装置。但其根据而言，并不具有智能化的功能，仅实现阀门电动装置的运行行程的监测及控制，与目前需求的智能化控制开关行程适应密封面的磨损相差甚远，而其它相关文献所述智能化也同样仅泛泛之谈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的位置指示器缺乏可简便调节行程位置的模块以适应加工、组装带来的偏差；随着阀门在运行过程中密封面的磨损消耗后，开关阀门的行程不变根本无法实现持续密封的问题，本发明提供了解决上述问题的一种智能化的阀门位置指示器及自动补偿控制方法，实现阀门的开关行程位置可自适应智能化控制以适应安装及制造偏差波动，并且无须调整机械结构，达到适应安装方便可调节范围大的优势；更重要的是可以实现阀门开关行程位置的控制跟随密封结构寿期内磨损量变化，达到整个寿期内无泄漏运行。

本发明通过下述技术方案实现：

一种智能化的阀门位置指示器，包括电机、磁铁、开位位置指示模块和关位位置指示模块，所述磁铁设于阀门对应阀杆的上凸台处；所述电机连接阀杆，开位位置指示模块、关位位置指示模块均连接电机，电机带动阀杆上下运动；

所述开位位置指示模块设于阀杆对应行程始端的阀杆外壳侧边，所述关位位置指示模块设于阀杆对应行程末端的阀杆外壳侧边，结合开位位置指示模块和关位位置指示模块，通过模块内的位置监测单元与磁铁配合获得阀位位置，发出开到位信号或者关到位信号；当阀门关闭时，关位位置指示模块根据阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型，获得密封面的磨损量，进而确定关行程量，并转化为电机运转时间作为最终输出信号对阀门进行控制。

工作原理是：现有的位置指示器缺乏可简便调节行程位置的模块以适应加工、组装带来的偏差；随着阀门在运行过程中密封面的磨损消耗后，开关阀门的行程不变根本无法实现持续密封的问题，本发明提供了解决上述问题的一种智能化的阀门位置指示器，位置指示器采用非接触阀位监测部件(即磁铁配合位置监测单元)和智能化可编程控制模块(即开位位置指示模块和关位位置指示模块)相结合的结构，既保证开关位置的直接、准确性，又达到方便调整延迟时间以实现适应加工制造偏差范围；阀位监测部件(即磁铁配合位置监测单元，且磁铁作为激励源)获得阀门的位置信息；智能化可编程控制模块(即开位位置指示模块和关位位置指示模块)，可控制开阀或关阀到位的延迟时间，从而实现阀门不改变机械接触部件的前提下调整阀门的开关位置，并可根据阀门研制试验中获得密封面的阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型进行编程预设，实现阀门整个寿命周期内开关行程位置自动与磨损状态相适应。

本发明实现阀门的开关行程位置可自适应智能化控制以适应安装及制造偏差波动，并且无须调整机械结构，达到适应安装方便可调节范围大的优势；更重要的是可以实现阀门开关行程位置的控制跟随密封结构寿期内磨损量变化，达到整个寿期内无泄漏运行；且本发明装置可推广于各种驱动型式阀门。

进一步地，所述开位位置指示模块包括第一可编程模块、第一霍尔开关，所述第一可编程模块连接第一霍尔开关；第一霍尔开关作为位置监测单元，配合磁铁感应阀位位置信号，并把感应信号发送给第一可编程模块，通过第一可编程模块发出开到位信号对阀门进行控制。

进一步地，所述开位位置指示模块还包括第一高温航空插座、第一指示灯、第一隔离器、第一电源模块，所述第一高温航空插座的一个端口连接第一电源模块，第一电源模块连接第一隔离器，第一隔离器连接第一指示灯，第一指示灯连接第一霍尔开关，且第一霍尔开关接地，形成供电回路；所述第一高温航空插座的另一个端口连接第一可编程模块，第一可编程模块接地，形成供电回路；第一霍尔开关通过传感信号连接第一可编程模块。

进一步地，所述关位位置指示模块包括第二可编程模块、第二霍尔开关，所述第二可编程模块连接第二霍尔开关，第二霍尔开关作为位置监测单元，配合磁铁感应阀位位置信号，并把感应信号发送给第二可编程模块，通过第二可编程模块发出关到位信号；且当阀门关闭时，第二可编程模块根据阀门寿期内的开关次数与磨损的对应关系模型，获得密封面的磨损量，进而确定关行程量，并转化为电机运转时间作为最终输出信号对阀门进行控制。

进一步地，所述关位位置指示模块还包括第二高温航空插座、第二指示灯、第二隔离器、第二电源模块，所述第二高温航空插座的一个端口连接第二电源模块，第二电源模块连接第二隔离器，第二隔离器连接第二指示灯，第二指示灯连接第二霍尔开关，且第二霍尔开关接地，形成供电回路；所述第二高温航空插座的另一个端口连接第二可编程模块，第二可编程模块接地，形成供电回路；第二霍尔开关通过传感信号连接第二可编程模块。

进一步地，所述第一可编程模块、第二可编程模块的控制流程包括：

由第一可编程模块与第二可编程模块记录阀门开关次数；

根据阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型，结合上述阀门开关次数，得到当次关到位的磨损补偿量；

根据正常关到位行程距离，结合上述得到的当次关到位的磨损补偿量，进而确定当次最终关行程位移量；

基于正常开到位的位置固定，根据上述确定的当次最终关行程位移量，计算关到位的位置。

进一步地，所述磁铁采用耐高温磁铁。

进一步地，所述磁铁为一个中空的环状磁铁，且套设于阀杆的上凸台处。

另一方面，本发明还提供了一种智能化的阀门位置指示器的自动补偿控制方法，该方法包括以下步骤：

S1：由第一可编程模块、第二可编程模块记录阀门开关次数；

S2：根据阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型，结合上述阀门开关次数，得到当次关到位的磨损补偿量；

S3：根据正常关到位行程距离，结合上述得到的当次关到位的磨损补偿量，进而确定当次最终关行程位移量；

S4：基于正常开到位的位置固定，根据上述确定的当次最终关行程位移量，计算出关到位的位置。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种智能化的阀门位置指示器及自动补偿控制方法，采用传统位置指示器和智能化可编程控制模块相结合的结构，既保证开关位置的直接、准确性，又达到方便调整延迟时间以实现适应加工制造偏差范围；

2、本发明一种智能化的阀门位置指示器及自动补偿控制方法，根据阀门研制试验中获得密封面的阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型进行编程预设，实现阀门整个寿命周期内开关行程位置自动与磨损状态相适应，保证寿期内无泄漏运行；

3、本发明一种智能化的阀门位置指示器及自动补偿控制方法，可根据用户需求的变化，不拆解并调整直接接触或者非接触部件的前提下简便地设定开关行程位置，实现流量的调节范围或截断功能的变化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一种智能化的阀门位置指示器结构示意图。

图2为本发明一种智能化的阀门位置指示器的自动补偿控制方法流程图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-电机，2-磁铁，3-阀杆，4-阀瓣，5a-第一高温航空插座，6a-第一可编程模块，7a-第一霍尔开关，8a-第一指示灯，9a-第一隔离器，10a-第一电源模块，5b-第二高温航空插座，6b-第二可编程模块，7b-第二霍尔开关，8b-第二指示灯，9b-第二隔离器，10b-第二电源模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1至图2所示，本发明一种智能化的阀门位置指示器，包括电机1、磁铁2、开位位置指示模块和关位位置指示模块，所述磁铁2设于阀门对应阀杆3的上凸台处；所述电机1连接阀杆3，开位位置指示模块、关位位置指示模块均连接电机1，电机1带动阀杆3上下运动，阀杆3向下连接阀瓣4；

所述开位位置指示模块设于阀杆3对应行程始端的阀杆3外壳侧边，所述关位位置指示模块设于阀杆3对应行程末端的阀杆3外壳侧边，结合开位位置指示模块和关位位置指示模块，通过模块内的位置监测单元与磁铁2配合获得阀位位置，发出开到位信号或者关到位信号；当阀门关闭时，关位位置指示模块根据阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型，获得密封面的磨损量，进而确定关行程量，并转化为电机运转时间作为最终输出信号对阀门进行控制。

本实施例中，所述开位位置指示模块包括第一高温航空插座5a、第一可编程模块6a、第一霍尔开关7a、第一指示灯8a、第一隔离器9a、第一电源模块10a，所述第一高温航空插座5a的一个端口连接第一电源模块10a，第一电源模块10a连接第一隔离器9a，第一隔离器9a连接第一指示灯8a，第一指示灯8a连接第一霍尔开关7a，且第一霍尔开关7a接地，形成供电回路；所述第一高温航空插座5a的另一个端口连接第一可编程模块6a，第一可编程模块6a接地，形成供电回路；第一霍尔开关7a通过传感信号连接第一可编程模块6a。

其中，第一高温航空插座5a耐高温，通过第一指示灯8a表征阀门的开状态，通过第一隔离器9a防止因有电的连接而引起的干扰；第一霍尔开关7a作为位置监测单元，配合磁铁2感应阀位位置信号，并把感应信号发送给第一可编程模块6a，通过第一可编程模块6a发出开到位信号对阀门进行控制；第一电源模块10a用于为开位位置指示模块内各单元供电。

本实施例中，所述关位位置指示模块包括第二高温航空插座5b、第二可编程模块6b、第二霍尔开关7b、第二指示灯8b、第二隔离器9b、第二电源模块10b，所述第二高温航空插座5b的一个端口连接第二电源模块10b，第二电源模块10b连接第二隔离器9b，第二隔离器9b连接第二指示灯8b，第二指示灯8b连接第二霍尔开关7b，且第二霍尔开关7b接地，形成供电回路；所述第二高温航空插座5b的另一个端口连接第二可编程模块6b，第二可编程模块6b接地，形成供电回路；第二霍尔开关7b通过传感信号连接第二可编程模块6b。

其中，第二高温航空插座5b耐高温，通过第二指示灯8b表征阀门的关状态，通过第二隔离器9b防止因有电的连接而引起的干扰；第二霍尔开关7b作为位置监测单元，配合磁铁2感应阀位位置信号，并把感应信号发送给第二可编程模块6b，通过第二可编程模块6b发出关到位信号；且当阀门关闭时，第二可编程模块6b根据阀门寿期内的开关次数与磨损的对应关系模型，获得密封面的磨损量，进而确定关行程量，并转化为电机运转时间作为最终输出信号对阀门进行控制。第二电源模块10b用于为关位位置指示模块内各单元供电。

本实施例中，所述第一可编程模块6a、第二可编程模块6b的控制流程包括：

由第一可编程模块6a与第二可编程模块6b记录阀门开关次数；

根据阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型，结合上述阀门开关次数，得到当次关到位的磨损补偿量；

根据正常关到位行程距离，结合上述得到的当次关到位的磨损补偿量，进而确定当次最终关行程位移量；

基于正常开到位的位置固定，根据上述确定的当次最终关行程位移量，计算关到位的位置。

本实施例中，所述磁铁2采用耐高温磁铁，这是基于阀门里是高温环境，所以本发明实施例中磁铁2采用高温磁铁，适应阀门的高温环境需要，保证采集信息的精准。

本实施例中，所述磁铁2为一个中空的环状磁铁，且套设于阀杆3的上凸台处，方便操作且稳固性好。

如图2所示，当阀门运行至开或关到位时，非接触阀位监测部件(即磁铁配合位置监测单元)会获得阀位位置，发出开到位信号或者关到位信号；同时可以通过智能化可编程控制模块(即第一可编程模块6a和第二可编程模块6b)，实现不拆解并调整机械部件的前提下简便地设定开关行程位置，实现调节范围的变化或截断功能的切换。

阀门关闭时，智能化可编程控制模块会根据该阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型，获得密封面的磨损量，进而确定关行程量，最终转化为电机运转时间作为最终输出信号。

工作原理是：现有的位置指示器缺乏可简便调节行程位置的模块以适应加工、组装带来的偏差；随着阀门在运行过程中密封面的磨损消耗后，开关阀门的行程不变根本无法实现持续密封的问题，本发明提供了解决上述问题的一种智能化的阀门位置指示器，位置指示器采用非接触阀位监测部件(即磁铁2配合位置监测单元)和智能化可编程控制模块(即开位位置指示模块和关位位置指示模块)相结合的结构，既保证开关位置的直接、准确性，又达到方便调整延迟时间以实现适应加工制造偏差范围；阀位监测部件(即磁铁2配合位置监测单元，且磁铁作为激励源)获得阀门的位置信息；智能化可编程控制模块(即第一可编程模块6a和第二可编程模块6b)可控制开阀或关阀到位的延迟时间，从而实现阀门不改变机械接触部件的前提下调整阀门的开关位置，并可根据阀门研制试验中获得密封面的阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型进行编程预设，实现阀门整个寿命周期内开关行程位置自动与磨损状态相适应。

本发明实现阀门的开关行程位置可自适应智能化控制以适应安装及制造偏差波动，并且无须调整机械结构，达到适应安装方便可调节范围大的优势；更重要的是可以实现阀门开关行程位置的控制跟随密封结构寿期内磨损量变化，达到整个寿期内无泄漏运行；且本发明装置可推广于各种驱动型式阀门。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，一种智能化的阀门位置指示器的自动补偿控制方法，该方法包括以下步骤：

S1：由第一可编程模块、第二可编程模块记录阀门开关次数；

S2：根据阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型，结合上述阀门开关次数，得到当次关到位的磨损补偿量；

S3：根据正常关到位行程距离，结合上述得到的当次关到位的磨损补偿量，进而确定当次最终关行程位移量；

S4：基于正常开到位的位置固定，根据上述确定的当次最终关行程位移量，计算出关到位的位置。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能化的阀门位置指示器，其特征在于，包括电机(1)、磁铁(2)、开位位置指示模块和关位位置指示模块，所述磁铁(2)设于阀门对应阀杆(3)的上凸台处；所述电机(1)连接阀杆(3)，开位位置指示模块、关位位置指示模块均连接电机(1)，电机(1)带动阀杆(3)上下运动；

所述开位位置指示模块设于阀杆(3)对应行程始端的阀杆(3)外壳侧边，所述关位位置指示模块设于阀杆(3)对应行程末端的阀杆(3)外壳侧边，结合开位位置指示模块和关位位置指示模块，通过开位位置指示模块或关位位置指示模块内的位置监测单元与磁铁(2)配合获得阀位位置，发出开到位信号或者关到位信号；当阀门关闭时，关位位置指示模块根据阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型，获得密封面的磨损量，进而确定关行程量，并转化为电机运转时间作为最终输出信号对阀门进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种智能化的阀门位置指示器，其特征在于，所述开位位置指示模块包括第一可编程模块(6a)、第一霍尔开关(7a)，所述第一可编程模块(6a)连接第一霍尔开关(7a)；第一霍尔开关(7a)作为位置监测单元，配合磁铁(2)感应阀位位置信号，并把感应信号发送给第一可编程模块(6a)，通过第一可编程模块(6a)发出开到位信号对阀门进行控制。

3.根据权利要求2所述的一种智能化的阀门位置指示器，其特征在于，所述开位位置指示模块还包括第一高温航空插座(5a)、第一指示灯(8a)、第一隔离器(9a)、第一电源模块(10a)，所述第一高温航空插座(5a)的一个端口连接第一电源模块(10a)，第一电源模块(10a)连接第一隔离器(9a)，第一隔离器(9a)连接第一指示灯(8a)，第一指示灯(8a)连接第一霍尔开关(7a)，且第一霍尔开关(7a)接地，形成供电回路；所述第一高温航空插座(5a)的另一个端口连接第一可编程模块(6a)，第一可编程模块(6a)接地，形成供电回路；第一霍尔开关(7a)通过传感信号连接第一可编程模块(6a)。

4.根据权利要求2或3所述的一种智能化的阀门位置指示器，其特征在于，所述关位位置指示模块包括第二可编程模块(6b)、第二霍尔开关(7b)，所述第二可编程模块(6b)连接第二霍尔开关(7b)，第二霍尔开关(7b)作为位置监测单元，配合磁铁(2)感应阀位位置信号，并把感应信号发送给第二可编程模块(6b)，通过第二可编程模块(6b)发出关到位信号；且当阀门关闭时，第二可编程模块(6b)根据阀门寿期内的开关次数与磨损的对应关系模型，获得密封面的磨损量，进而确定关行程量，并转化为电机运转时间作为最终输出信号对阀门进行控制。

5.根据权利要求4所述的一种智能化的阀门位置指示器，其特征在于，所述关位位置指示模块还包括第二高温航空插座(5b)、第二指示灯(8b)、第二隔离器(9b)、第二电源模块(10b)，所述第二高温航空插座(5b)的一个端口连接第二电源模块(10b)，第二电源模块(10b)连接第二隔离器(9b)，第二隔离器(9b)连接第二指示灯(8b)，第二指示灯(8b)连接第二霍尔开关(7b)，且第二霍尔开关(7b)接地，形成供电回路；所述第二高温航空插座(5b)的另一个端口连接第二可编程模块(6b)，第二可编程模块(6b)接地，形成供电回路；第二霍尔开关(7b)通过传感信号连接第二可编程模块(6b)。

6.根据权利要求5所述的一种智能化的阀门位置指示器，其特征在于，所述第一可编程模块(6a)、第二可编程模块(6b)的控制流程包括：

由第一可编程模块(6a)与第二可编程模块(6b)记录阀门开关次数；

根据阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型，结合上述阀门开关次数，得到当次关到位的磨损补偿量；

根据正常关到位行程距离，结合上述得到的当次关到位的磨损补偿量，进而确定当次最终关行程位移量；

基于正常开到位的位置固定，根据上述确定的当次最终关行程位移量，计算关到位的位置。

7.根据权利要求1所述的一种智能化的阀门位置指示器，其特征在于，所述磁铁(2)采用耐高温磁铁。

8.根据权利要求1所述的一种智能化的阀门位置指示器，其特征在于，所述磁铁(2)为一个中空的环状磁铁，且套设于阀杆(3)的上凸台处。

9.一种智能化的阀门位置指示器的自动补偿控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：由第一可编程模块、第二可编程模块记录阀门开关次数；

S2：根据阀门寿期内的开关次数与磨损量的对应关系模型，结合上述阀门开关次数，得到当次关到位的磨损补偿量；

S3：根据正常关到位行程距离，结合上述得到的当次关到位的磨损补偿量，进而确定当次最终关行程位移量；

S4：基于正常开到位的位置固定，根据上述确定的当次最终关行程位移量，计算出关到位的位置。

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