CN111734832A - 一种电动超压控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电动超压控制阀，包括控制器、电动机构和阀体，阀体包括阀壳、阀板和阀轴，阀板为圆盘结构，通过螺栓与阀轴相连，阀轴上下两端通过轴承与阀壳的上、下安装孔相连，阀轴顶端穿过上安装孔与电动机构相连，下安装孔通过堵头密封，控制器和电动机构通过基板固定于阀壳顶部，控制器与电动机构相连。本发明安装在集体防护区的气密周界上，用于控制集体防护区的空气流量泄放实现集体防护区超压稳定。

Description

一种电动超压控制阀
技术领域
本发明属于集体防护区的超压控制的技术领域，尤其涉及一种电动超压控制阀。
背景技术
集体防护系统采用滤毒通风技术，在集体防护区建立正压(或称超压)。为了防止外界污染物进入集体防护区，需要在集体防护区建立超压并使压力稳定。实现措施之一就是在新风量相对固定的前提下，控制集体防护区空气泄放流量。
在超压建立初期，空气泄放量应当小于滤毒通风量；压力达到目标范围时，泄放量应当等于或相对接近滤毒通风量，以使压力稳定；当超压超出目标值时，空气泄放量应当大于滤毒通风量，以使超压下降至目标值附近。
通过超压控制阀的作用，在压力泄放口形成空气由集体防护区内向外的流动线路，避免外界污染物进入集体防护区。
要解决的技术问题：
(1)在空间有限的条件下，存在布置困难、流量调节范围小的问题；
(2)现有机械式调压阀件操作性低，系泊调试难度大；
(3)集体防护系统的抗扰动能力差，不能根据实时压力变化进行开度调节；
(4)不具备应急手动操作能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种电动超压控制阀，可稳定集体防护区对外超压稳定，控制洗消最外端舱室的超压稳定。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种电动超压控制阀，其特征在于，包括控制器、电动机构和阀体，所述阀体包括阀壳、阀板和阀轴，所述阀板为圆盘结构，通过螺栓与所述阀轴相连，阀轴上下两端通过轴承与所述阀壳的上、下安装孔相连，阀轴顶端穿过所述上安装孔与所述电动机构相连，所述下安装孔通过堵头密封，所述控制器和电动机构通过基板固定于阀壳顶部，所述控制器与所述电动机构相连。
按上述方案，所述电动机构包括直流无刷电机和减速机，所述减速机为手自一体减速机。
按上述方案，所述控制器采用数字信号处理做为主控芯片，包括与上位机通信并接收压差数据的通信模块、与电动机构通信的阀板开关量检测模块、极限位检测模块及无刷电机驱动模块、电源模块和故障检测模块。
按上述方案，所述阀体为蝶阀结构，阀体两端采用法兰接口。
按上述方案，所述阀板由不锈钢制成，阀板外缘嵌设有密封件。
按上述方案，所述密封件为硫化橡胶。
本发明的有益效果是：提供一种电动超压控制阀，采用蝶阀的结构形式，采用一体化设计，将控制器、电动机构和阀体进行了集成，整个阀的体积小，气流通道截面大，流量调节范围广(流量指标与阀进出口压差、阀的通径相关)，非常适合船舶舱室等空间有限的部位安装；控制器采用DSP和IGBT H桥驱动芯片为主要元器件，采样频率高，采用PID闭环控制算法，向电动结构发出控制指令带动阀体转动，实现自动化压力调节，有效降低系泊调试难度，能根据实时压力变化进行开度调节。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的控制器的总体设计框图。
图3为本发明一个实施例的控制器的硬件结构框图。
图4为本发明一个实施例的控制原理图。
图5为本发明一个实施例的电动机构原理框图。
图6为本发明一个实施例的阀板密封件的示意图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明目的在于提供一种电动超压泄放阀，可应用于水面舰船的核生化集体防护系统，控制集体防护区空气的有序泄放，维持集体防护区超压稳定。当设备安装在洗消通道入口处时，可控制洗消通道入口舱室压力稳定，以形成由内向外的压力梯度。
如图1所示，一种电动超压控制阀，包括控制器1、电动机构2和阀体，阀体包括阀壳3、阀板4和阀轴5，阀板为圆盘结构，通过螺栓与阀轴相连，阀轴上下两端通过轴承6与阀壳的上、下安装孔相连，阀轴顶端穿过上安装孔与电动机构相连，下安装孔通过堵头7密封，控制器和电动机构通过基板8固定于阀壳顶部，控制器与电动机构相连。
如图5所示，电动机构包括直流无刷电机和减速机，减速机为手自一体减速机，平时可采用电动控制，接收到相关工况指令后开始自动调节，无需人工操作。当电动失效时，可采用手动操作，通过转动手柄即可调整阀体的泄放通道的通流面积，控制空气的泄放。
电动机构由一个直流无刷电机驱动的自动通道和一个人工操作的手动通道组成，两个通道相互独立，互不影响。电机正常工作时，手动功能作为备份，当电机出现故障时，可进行手动操作，控制阀盘开度。
正常工作时，电机接收控制器指令运转，通过减速轮系降速增扭，最终获得系统需要的转速和扭矩，从而带动执行机构进行动作，实现输出。当输出轴到达极限位置时，碰触微动开关获得反馈信号，电机停止运转。当电气限位失效时，由机械限位确保产品安全。
如图2、图3所示，控制器采用数字信号处理做为主控芯片，包括与上位机通信并接收压差数据的通信模块、与电动机构通信的阀板开关量检测模块、极限位检测模块及无刷电机驱动模块、电源模块和故障检测模块。
控制器主要模块的功能如下：
a)控制器采用DSP芯片，该芯片主要用于电机控制；
b)通信模块，用于与区域集防监控箱通信；
c)故障检测电路用于检测系统是否存在故障；
d)IGBT H桥驱动芯片用于驱动IGBT，进一步用来驱动直流无刷电机；
e)SRAM用于扩展系统的内存，方便JTAG在线仿真调试；
f)FLASH用于增加程序存储空间；
g)电源模块为控制器各个部分进行供电。
如图4所示，控制器通过接收上位机压力传感器的超压数据，并与设定的超压值进行智能PID运算，将运算结果转换为无刷电机的转动信号(阀板开度信号)，驱动直流无刷电机带动蝶阀转到相应的位置，调节排气量最终实现调节超压的目的。控制器主要由压差控制环、速度控制环组成。
阀体为蝶阀结构，阀体两端采用法兰接口，可以满足CB64/T-2007或按特殊要求定制。阀板由不锈钢制成，阀板外缘嵌设有密封件9，密封件为硫化橡胶(见图6)。耐腐蚀能力强，且使阀关闭状态下具有一定双向气密(2000Pa)和双向水密(0.12MPa)能力，适用于海上有盐雾、霉菌、油雾、浪涌等的环境条件。
电动超压控制阀采用一体化设计，将控制器、电动机构和阀体进行了集成。整个阀的体积小，气流通道截面大，流量调节范围广(流量指标与阀进出口压差、阀的通径相关)，非常适合船舶舱室等空间有限的部位安装，其控制器为指令机构，是电动超压控制阀的核心，采用DSP和IGBT H桥驱动芯片为主要元器件，采样频率高，采用PID闭环控制算法，向电动结构发出控制指令带动阀体转动。电动机构接收控制器指令带动阀体开关，为电动超压控制阀的中间环节，主要由直流无刷电机和一套齿轮传动结构组成，齿轮传动结构减速比大，阀板转动步距小，带来超压控制精度高的特点。阀体主要由阀板、壳体等组成，是电动超压控制阀的执行机构。
电动超压控制阀是一种实时调节的阀件，可接收来自外部设备的超压值，并与目标值进行比较，根据一定算法动态调整阀体运动机构的速度、方向，以不断逼进并稳定在目标值附近。试验结果表明，集体防护系统运行时，通过电动超压控制阀的压力调节，系统实际压力波动不超过目标值的±25Pa。

Claims (6)

1.一种电动超压控制阀，其特征在于，包括控制器、电动机构和阀体，所述阀体包括阀壳、阀板和阀轴，所述阀板为圆盘结构，通过螺栓与所述阀轴相连，阀轴上下两端通过轴承与所述阀壳的上、下安装孔相连，阀轴顶端穿过所述上安装孔与所述电动机构相连，所述下安装孔通过堵头密封，所述控制器和电动机构通过基板固定于阀壳顶部，所述控制器与所述电动机构相连。
2.根据权利要求1所述的一种电动超压控制阀，其特征在于，所述电动机构包括直流无刷电机和减速机，所述减速机为手自一体减速机。
3.根据权利要求2所述的一种电动超压控制阀，其特征在于，所述控制器采用数字信号处理做为主控芯片，包括与上位机通信并接收压差数据的通信模块、与电动机构通信的阀板开关量检测模块、极限位检测模块及无刷电机驱动模块、电源模块和故障检测模块。
4.根据权利要求1或3所述的一种电动超压控制阀，其特征在于，所述阀体为蝶阀结构，阀体两端采用法兰接口。
5.根据权利要求4所述的一种电动超压控制阀，其特征在于，所述阀板由不锈钢制成，阀板外缘嵌设有密封件。
6.根据权利要求5所述的一种电动超压控制阀，其特征在于，所述密封件为硫化橡胶。
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