CN114352796A - 一种非接触式阀门定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式阀门定位装置及定位方法。其中定位装置包括：连接气缸和阀门的阀杆，位置传递设备和位置探测及反馈设备；所述位置传递设备随所述阀杆移动，所述位置探测及反馈设备与所述阀杆和所述位置传递设备均不接触，所述位置探测及反馈设备与所述位置传递设备和阀门定位器信号连接。本发明摒弃了现有阀门定位器采用的机械连杆式阀位检测机构，选择了由位置传递设备和位置探测及反馈设备组成阀位检测机构，通过信号传递的方式来实现阀位检测，因此装置内部不存在机械连动部件，从而可有效地解决在振动环境下定位器机械连杆易断裂的问题，从而实现安全可靠地对阀位实施检测，保证阀门正常工作的同时降低生产工艺隐患。

Description

一种非接触式阀门定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及阀位检测技术领域，具体而言，涉及一种非接触式阀门定位装置及定位方法。

背景技术

目前，市面上的大行程调节阀常用的各种智能定位器、机械定位器阀位检测部分均采用机械连杆方式，通过阀杆的上下移动带动反馈杆做一定角度的转动，通过检测反馈杆的转动角度来确定阀门的位置。定位器内部反馈检测主要采用霍尔电磁耦合方式、电位器、旋转编码器等，但定位器与阀门的连接部分的工作部件仍然采用机械连杆的连接方式，无法承受剧烈震动。因此，在振动环境下，反馈连接趋避装置容易损坏，使得定位器无法接收到有效的阀位信号，导致阀门失控，产生生产工艺隐患，生产停产，严重时甚至可能导致安全事故等严重后果

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的阀门定位装置采用机械连杆的连接方式，无法承受剧烈震动，易损坏。目的在于提供一种非接触时阀门定位装置及定位方法，采用非接触式位移检测机构对阀位进行检测的方式，避免装置内部各部件之间的机械连动，解决在振动环境下定位器极限杆易发生断裂的问题，实现安全可靠地对阀位实施检测，保证阀门正常工作的同时降低生产工艺隐患。

本发明通过下述技术方案实现：

一方面，本发明提供一种非接触式阀门定位装置，包括：连接气缸和阀门的阀杆，位置传递设备和位置探测及反馈设备；所述位置传递设备随所述阀杆移动，所述位置探测及反馈设备与所述阀杆和所述位置传递设备均不接触，所述位置探测及反馈设备与所述位置传递设备和阀门定位器信号连接。

本发明提供的一种非接触式阀门定位装置是在现有的阀门定位器的基础上做出的改进，摒弃了现有阀门定位器采用的机械连杆式阀位检测机构，选择了由位置传递设备和位置探测及反馈设备组成阀位检测机构，通过信号传递的方式来实现阀位检测，因此装置内部不存在机械连动部件，从而可有效地解决在振动环境下定位器机械连杆易断裂的问题。其中，位置传递设备随阀杆运动，采集位置信息，并将采集到的位置信息以信号的形式传递给位置探测及反馈设备进行处理，得到阀位检测信号，再由位置探测及反馈设备将阀位检测信号传递给阀门定位器。整个检测过程中无物理上的机械连动，信息的传递均采用非接触的方式，从而，实现安全可靠地对阀位实施检测，保证阀门正常工作的同时降低生产工艺隐患。

作为对本发明的进一步描述，所述位置传递设备包括：位置探测器，所述位置探测及反馈设备包括：磁致伸缩位移传感器和探杆；所述探杆与所述磁致伸缩位移传感器连接，所述探杆与所述位置探测器之间信号连接。

作为对本发明的进一步描述，所述非接触式阀门定位装置，还包括：探杆加强件，所述探杆加强件位置固定，所探杆加强件与所述探杆连接。

作为对本发明的进一步描述，所述磁致伸缩位移传感器包括：磁条、可移动磁环、波导丝、回路导线、检波回路线和波导丝阻尼管；所述检波回路线缠绕在所述磁条上；所述波导丝与所述磁条连接并穿过所述可移动磁环；所述回路导线穿过所述可移动磁环；所述波导丝阻尼管套在所述波导丝外。

作为对本发明的进一步描述，所述磁致伸缩位移传感器包括：防护套管，所述防护套管套在所述波导丝和所述回路导线外。

作为对本发明的进一步描述，所述位置传递设备包括：反射板，所述位置探测及反馈设备包括：激光位移传感器，所述反射板与所述激光位移传感器之间通过激光信号连接。

作为对本发明的进一步描述，所述激光位移传感器包括：半导体激光器、信号处理器、线阵CCD、激光聚焦透镜和接收镜头；所述信号处理器分别与所述半导体激光器和所述线阵CCD连接；所述激光聚焦透镜靠近所述半导体激光器的激光发射端，所述接收镜头靠近所述线阵CCD。

另一方面，本发明提供一种非接触式阀门定位方法，包括以下步骤：

控制阀杆运动，通过所述阀杆带动位置传递设备随阀杆运动；

通过位置传递设备位置信息息，将所述位置信息发送至位置探测及反馈设备；

利用所述位置探测及反馈设备对所述位置信息进行分析处理，得到阀位信号，并将所述阀位检测信号发送至阀门定位器；

利用所述阀门定位器根据所述阀位检测信号对阀门进行定位。

作为对本发明的进一步描述，控制阀杆运动之前，包括以下步骤：

调整所述阀门定位器的输入信号电路，修改所述阀门定位器的阀位检测信号类型；

重新制作输入线路板，修改输入阀位检测信号，使所述输入阀位检测信号与所述位置检测及反馈设备的输出信号保持一致。

作为对本发明的进一步描述，若修改后的阀位检测信号类型为电磁信号，则选择位置探测器作为位置传递设备，选择磁致伸缩位移传感器和探杆组成位置探测及反馈设备；

若修改后的阀位检测信号类型为激光信号，则选择反射板作为位置传递设备，选择激光位移传感器作为位置探测及反馈设备。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明实施例提供的一种非接触时阀门定位装置及定位方法，采用非接触式阀门位置检测，可有效地解决在振动环境下定位器机械连杆易断裂的问题，实现安全可靠地对阀位实施检测，保证阀门正常工作的同时降低生产工艺隐患；

2、本发明实施例提供的一种非接触时阀门定位装置及定位方法，利用探杆加强件防止探杆因装置振动而剧烈摆动，保证了探杆与位置探测器之间不发生碰撞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的现有的阀门定位装置结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的采用电磁信号为阀位检测信号的阀门定位装置结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的磁致伸缩位移传感器内部结构及原理示意图；

图4为本发明实施例1提供的采用激光信号为阀位检测信号的阀门定位装置结构示意图；

图5为本发明实施例1提供的激光位移传感器原理示意图；

图6为本发明实施例2提供的阀门定位方法流程示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-气缸，2-阀门，3-阀杆，41-位置探测器，42-反射板，51-磁致伸缩位移传感器，52-探杆，53-探杆加强件，54-激光位移传感器，511-磁条，512-可移动磁环，513-波导丝，514-回路导线，515-检波回路线，516-波导丝阻尼管，517-防护套管，541-半导体激光器，542-信号处理器，543-线阵CCD，544-激光聚焦透镜，545-接收镜头。

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

由于现有大行程调节阀常用的各种智能定位器、机械定位器阀位检测部分均采用机械连杆方式，如图1所示。在剧烈的振动环境下连接杆部分极易断裂，导致定位器无法接收到有效的阀位信号，造成阀门无法控制，产生生产隐患，甚至会导致生产安全事故。

本实施例针对上述技术问题提供了一种非接触式阀门定位装置，其在现有的阀门定位器的基础上做出了改进，摒弃了现有阀门定位器采用的机械连杆式阀位检测机构，选择了由位置传递设备和位置探测及反馈设备组成阀位检测机构，通过信号传递的方式来实现阀位检测，包括：连接气缸1和阀门2的阀杆3，位置传递设备和位置探测及反馈设备；所述位置传递设备随所述阀杆3移动，所述位置探测及反馈设备与所述阀杆3和所述位置传递设备均不接触，所述位置探测及反馈设备与所述位置传递设备和阀门定位器信号连接。其中，位置传递设备随阀杆3运动，采集位置信息，并将采集到的位置信息以信号的形式传递给位置探测及反馈设备进行处理，得到阀位检测信号，再由位置探测及反馈设备将阀位检测信号传递给阀门定位器。整个检测过程中无物理上的机械连动，信息的传递均采用非接触的方式，从而可有效地解决在振动环境下定位器机械连杆易断裂的问题，实现安全可靠地对阀位实施检测，保证阀门正常工作的同时降低生产工艺隐患。

图2为其中一种采用电磁信号为阀位检测信号的阀门定位装置结构示意图。如图所示，该阀门定位装置包括：连接气缸1与阀门的阀杆3，位置标尺，指示位置信息的指针，该指针固定连接在阀杆3上，在指针上设置有的位置探测器41，指针和位置探测器41随阀杆3上下移动；气缸1下方固定连接有支撑部件，支撑杆部件上设有磁致伸缩位置传感器，在支撑部件的底部位于磁致伸缩位置传感器的下方，竖直连接有探杆52和探杆加强件53，探杆52与指针的端部不接触。

在对阀门位置进行检查过程中，气缸1控制阀杆3上下来回运动，带动指针和位置探测器41随着阀杆3做相同位移的上下运动。运动过程中，通位置探测器41获取位置信息，由探杆52检测位置探测器41所处位置并返将位置信息传递到磁致伸缩位置传感器中进行数据分析，得到阀门检测信号，最后通过磁致伸缩位置传感器将阀门检测信号以电磁信号的形式发送至阀门定位器。

从图中可以看出，整个阀门定位装置中没有用到连接杆与反馈探杆52，探杆52与位置探测器41中间也没有直接的机械连接，整个阀门位置检测过程均采用无线信号传输的方式将阀门位置信息传递至阀门定位器。因此，实现了非接触式阀门定位，可有效地解决在振动环境下定位器机械连杆易断裂的问题，实现安全可靠地对阀位实施检测，保证阀门正常工作的同时降低生产工艺隐患。

需进一步说明的是，其中磁致伸缩位置传感器内部结构及原理如图3所示，该磁致伸缩位移传感器51包括：磁条511、可移动磁环512、波导丝513、回路导线514、检波回路线515和波导丝阻尼管516；所述检波回路线515缠绕在所述磁条511上；所述波导丝513与所述磁条511连接并穿过所述可移动磁环512；所述回路导线514穿过所述可移动磁环512；所述波导丝阻尼管套516在所述波导丝513外。此外，所述磁致伸缩位移传感器包括：防护套管517，所述防护套管517套在所述波导丝513和所述回路导线外。

此外，本实施例还提供了另一种采用激光信号为阀位检测信号的阀门定位装置，其结构如图4所示，同样包括：连接气缸1与阀门2的阀杆3，位置标尺，指示位置信息的指针，该指针固定连接在阀杆3上；气缸1下方固定连接有支撑部件。不同的是，在指针上的位置传递设备由位置探测器41换成了反射板42，支撑部件上的磁致伸缩位置传感器替换为了激光传位移传感器；并且，去掉了探杆52和探杆加强件53。

其中，激光位移传感器54包括：半导体激光器、信号处理器542、线阵CCD543、激光聚焦透镜544和接收镜头545；所述信号处理器542分别与所述半导体激光器和所述线阵CCD543连接；所述激光聚焦透镜544靠近所述半导体激光器的激光发射端，所述接收镜头545靠近所述线阵CCD543。图5为本实施例提供的激光位移传感器原理示意图。从图5中可以看出，选用激光位移传感器54和反射板42进行阀门位置检测的过程中，首先通过半导体激光器向反射板42发射激光，通过反射板42将一次位移的初始时刻的阀门位置信息和终止时刻的阀门位置信息分别对应的激光信号反射到线阵CCD543上，再由信号处理器542根据前后两次接收到的阀门位置信息进行分析，得到阀门检测信号，最后将阀门检测信号发送至阀门定位器中。图5中，X表示反射板42的安装距离，L表示测量行程。

因此，由于采用激光信号为阀位检测信号的阀门定位装置进一步去掉了探杆52，因此进一步保证了非接触式探测功能。

实施例2

本实施例提供了一种非接触式阀门定位方法，与实施例1提供的采用电磁信号为阀位检测信号的阀门定位装置和采用激光信号为阀位检测信号的阀门定位装置相对应，阀门定位方法流程如图6所示，包括以下步骤：

步骤1：调整定位器的输入信号电路，修改现有的定位器阀位检测信号类型，如电阻、旋转编码器、霍尔传感器等。

步骤2：调整、重新制作新的输入线路板、将原用的输入阀位检测信号改成4～20mADC。需说明的是，输入阀位检测信号也可采用0～20mA DC、0～5V DC、1～5V DC电压信号，但需注意其必须与位移传感器输出信号保证一致。

步骤3：通过气缸控制阀杆运动，通过所述阀杆带动位置传递设备随阀杆运动。若修改后的阀位检测信号类型为电磁信号，则选择位置探测器作为位置传递设备，通过所述阀杆带动位置探测器随阀杆运动；若修改后的阀位检测信号类型为激光信号，则选择反射板作为位置传递设备，通过所述阀杆带动反射板随阀杆运动。

步骤4：选择磁致伸缩位移传感器和探杆组成位置探测及反馈设备；通过位置传递设备位置信息息，将所述位置信息发送至位置探测及反馈设备。同样的，若修改后的阀位检测信号类型为电磁信号，则选择磁致伸缩位移传感器和探杆组成位置探测及反馈设备，若修改后的阀位检测信号类型为激光信号，则选择激光位移传感器作为位置探测及反馈设备。

步骤5：利用所述位置探测及反馈设备对所述位置信息进行分析处理，得到阀位信号，并将所述阀位检测信号发送至阀门定位器；

步骤6：利用所述阀门定位器根据所述阀位检测信号对阀门进行定位。

由于改进前，阀杆上下运动带动连杆机构，由连杆机构将线性位移信号转化为角度位移，带动定位器内部的反馈电位器、旋转编码器、霍尔传感器等，在由定位器检测这些传感器的变化量以确定位置。此检测过程中，阀门阀杆运动时、其他的部件都跟着处于运动状态、中间由机械方式连接到一起。通过本实施例提供的方法，采用无需机械连杆连接的非接触式阀位检测机构、并配套修改定位器信号类型已匹配阀位检测方式后；阀位检测机构部分没有了机械部件的直接连接，振动时不会受到附加的损害性力，保证了阀位检测的可靠、有效。更不会因为连杆断裂失去有效阀位信号。

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 (10)

1.一种非接触式阀门定位装置，包括：连接在气缸(1)和阀门(2)之间的阀杆(3)，其特征在于，还包括：位置传递设备和位置探测及反馈设备；所述位置传递设备随所述阀杆(3)移动，所述位置探测及反馈设备与所述阀杆(3)和所述位置传递设备均不接触，所述位置探测及反馈设备与所述位置传递设备和阀门定位器信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式阀门定位装置，其特征在于，所述位置传递设备包括：位置探测器(41)，所述位置探测及反馈设备包括：磁致伸缩位移传感器(51)和探杆(52)；所述探杆(52)与所述磁致伸缩位移传感器(51)连接，所述探杆(52)与所述位置探测器(41)之间信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种非接触式阀门定位装置，其特征在于，包括：探杆加强件(53)，所述探杆加强件(53)位置固定，所述探杆加强件(53)与所述探杆(52)连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种非接触式阀门定位装置，其特征在于，所述磁致伸缩位移传感器(51)包括：磁条(511)、可移动磁环(512)、波导丝(513)、回路导线(514)、检波回路线(515)和波导丝阻尼管(516)；所述检波回路线(515)缠绕在所述磁条(511)上；所述波导丝(513)与所述磁条(511)连接并穿过所述可移动磁环(512)；所述回路导线(514)穿过所述可移动磁环(512)；所述波导丝阻尼管(516)套在所述波导丝(513)外。

5.根据权利要求4所述的一种非接触式阀门定位装置，其特征在于，所述磁致伸缩位移传感器(51)包括：防护套管(517)，所述防护套管(517)套在所述波导丝(513)和所述回路导线(514)外。

6.根据权利要求1所述的一种非接触式阀门定位装置，其特征在于，所述位置传递设备包括：反射板(42)，所述位置探测及反馈设备包括：激光位移传感器(54)，所述反射板(42)与所述激光位移传感器(54)之间通过激光信号连接。

7.根据权利要求6所述的一种非接触式阀门定位装置，其特征在于，所述激光位移传感器(54)包括：半导体激光器(541)、信号处理器(542)、线阵CCD(543)、激光聚焦透镜(544)和接收镜头(545)；所述信号处理器(542)分别与所述半导体激光器(541)和所述线阵CCD(543)连接；所述激光聚焦透镜(544)靠近所述半导体激光器(541)的激光发射端，所述接收镜头(545)靠近所述线阵CCD(543)。

8.一种非接触式阀门定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制阀杆运动，通过所述阀杆带动位置传递设备随阀杆运动；

通过位置传递设备位置信息，将所述位置信息发送至位置探测及反馈设备；

利用所述位置探测及反馈设备对所述位置信息进行分析处理，得到阀位信号，并将所述阀位检测信号发送至阀门定位器；

利用所述阀门定位器根据所述阀位检测信号对阀门进行定位。

9.根据权利要求8所述的一种非接触式阀门定位方法，其特征在于，控制阀杆运动之前，包括以下步骤：

调整所述阀门定位器的输入信号电路，修改所述阀门定位器的阀位检测信号类型；

重新制作输入线路板，修改输入阀位检测信号，使所述输入阀位检测信号与所述位置检测及反馈设备的输出信号保持一致。

10.根据权利要求9所述的一种非接触式阀门定位方法，其特征在于，

若修改后的阀位检测信号类型为电磁信号，则选择位置探测器作为位置传递设备，选择磁致伸缩位移传感器和探杆组成位置探测及反馈设备；

若修改后的阀位检测信号类型为激光信号，则选择反射板作为位置传递设备，选择激光位移传感器作为位置探测及反馈设备。

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