CN114625181A - 一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，在电动开关阀内增加位置发送模块、第一中间继电器、第二中间继电器和第三中间继电器，用于检测电动闸阀的闸阀开度、闸阀开到位信号、闸阀关到位信号、闸阀就地控制信号和闸阀远程控制信号并反馈给PLC自动控制系统；PLC自动控制系统根据反馈的信号和用户设置的闸阀开度以及预设的开关阀规则，输出开阀指令或关阀指令至电动开关阀的控制电路，由控制电路启动电动机去操作电动阀门。采用电动开关阀用作电动调节阀，不会出现由于泥沙沉积而出现卡顿的情况，并且克服了电动调节阀力矩不足的缺点。

Description

一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法

技术领域

本发明涉及电动阀门及自动控制技术领域，具体的说，是一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法。

背景技术

电动阀门是由阀门电动装置和阀门共同组成的统一体。它既是管道部件-阀门，又是自动化部件—电动执行器。典型的电动阀门如图1所示，电动阀门使用电动机作为原动机，通常采用专门设计的三相异步电动机，对于要求可靠性高的场合，采用串激直流电动机。而对于要求改变转速的场合，采用变速三相异步电动机。电动机通过主传动机构减速后带动阀门的启闭件。主传动机构的结构形式较多，但传动方式不外乎正齿轮传动、蜗轮传动、正齿轮行星传动、摆线针齿行星传动和谐波传动等。最常见的主传动机构的结构形式，是正齿轮传动和蜗轮传动的结合。

主传动机构输出的转矩通过梯形螺纹转换为推力，去带动作直线运动的阀门启闭件(闸阀和截止阀)。通常转矩—推力转换用的阀杆螺母都设在阀杆上作为阀门的一个部件。这时电动执行机构输出转矩去带动阀杆螺母。但是，有时也把梯形螺纹(阀杆螺母)设在电动执行机构内，使电动执行机构直接输出推力。

对于启闭件作旋转运动的阀门(球阀和蝶阀)，主传动机构的输出轴还要通过二次减速器才能去带动阀门启闭件。二次减速器通常采用行星齿轮传动、蜗轮传动和螺杆摇臂传动。二次减速器通常装在独立的壳体内再与电动执行机构拼接。

在主传动机构内设有转矩限制机构、行程控制机构和阀位测量机构。转矩限制机构可以用来限制电动执行机构的输出转矩。当主传动机构输出的转矩达到转矩限制机构的整定值时，转矩限制机构推动转矩开关，发出信号给控制电路去切断电动机的电源。行程控制机构可以用来定阀门的启闭位置。当主传动机构的行程(阀门开度)达到行程控制机构的整定值时，行程控制机构会推动行程开关，发出信号给控制电路去切断电动机的电源。行程控制机构还可以根据事先整定的行程值发出信号供给其他自动化装置(例如，程控装置)使用；阀位测量机构能以模拟量的形式提供阀门的位置信号，供给运行人员远方监视阀门开度用，或者供给其他自动装置(调节器)用。

电动阀门的控制电路，可以按照运行人员从控制盘送来的命令或者自动化系统送来的命令启动电动机去操作阀门。当阀门的转矩或行程达到事先整定值时，控制电路可以根据转矩限制机构和行程控制机构送来的信号切断电动机的电源。控制电路还具有保护功能.当电动机过载或发生其他故障时，能自动切断电源，并发出报警信号。必要时，控制电路还可以具备更复杂的功能。例如，在采用脉冲调制式的变速电动阀门中，就是靠控制电路改变控制脉冲的宽度达到电动机变速要求的。

但是现有电动调节阀却存在力矩不足的缺点，遇到阀体内有泥沙沉积就会出现卡顿导致打不开阀的情况发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，用于解决现有技术中现有电动调节阀却存在力矩不足的缺点，遇到阀体内有泥沙沉积就会出现卡顿导致打不开阀的情况发生的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，在电动开关阀内增加位置发送模块，所述位置发送模块用于检测电动闸阀的闸阀开度反馈给 PLC自动控制系统；在电动开关阀内设置第一中间继电器、第二中间继电器和第三中间继电器，所述第一中间继电器用于检测电动闸阀的闸阀开到位信号并反馈给PLC自动控制系统，所述第二中间继电器用于检测电动闸阀的闸阀关到位信号并反馈给PLC自动控制系统；所述第三中间继电器用于闸阀就地控制信号和闸阀远程控制信号并反馈给PLC自动控制系统；PLC自动控制系统根据闸阀开度、闸阀开到位信号或闸阀关到位信号、闸阀就地控制信号或闸阀远程控制信号、用户设置的闸阀开度以及预设的开关阀规则，输出开阀指令或关阀指令至电动开关阀的控制电路，由控制电路启动电动机去操作电动阀门。

本发明通过在现有电动开关阀内增加位置发送模块检测电动闸阀的位置、增加用于检测闸阀就地控制信号/闸阀远程控制信号的第三中间继电器，以及增加用于检测电动闸阀的开到位信号、关到位信号的第一中间继电器、第二中间继电器，并将这些检测量输入PLC自动控制系统，再根据检测到的信号和用户设定的值，输出开阀或关阀的控制指令，将电动开关阀用作了电动调节阀，成功地利用科电动开关阀电机功率大、力矩大的优点，且不易出现由于泥沙沉积而卡顿的问题。

所述位置发送模块与电动开关阀的阀位测量机构连接，用于将阀位测量机构的电阻信号转换为4-20mA的电流整数信号，再将电流整数信号输入PLC自动控制系统的模拟量输入模块，再转换为实数得到闸阀开度后输入带反馈闸阀控制的FB模块，带反馈闸阀控制的FB模块用于根据输入的反馈量和设定量，输出开阀指令或关阀指令给电动开关阀的控制电路。

利用了现有的电动开关阀内有阀位测量机构(电位器)的特点，在电动开关阀内安装了位置发送模块，将电位器测量出的阀位转换成4-20mA的电流信号并通过模拟量输入模块AI模块反馈给PLC系统，将4-20mA的电流信号转换为整数信号后再转换为实数，能够输入PLC系统中带反馈闸阀控制的FB模块。用户可以通过上位机对阀位的模拟量开度设定，作为用户设定的闸阀开度传入带反馈闸阀控制的FB模块，实现对电动开关阀的阀位调节，从而实现将电动开关阀代替电动调节阀调节液位的功能。

所述第一中间继电器的常开触点设置为电动闸阀的开到位触点，所述第二中间继电器的常开触点设置为电动闸阀的关到位触点，当电动闸阀开到位后第一继电器闭合并反馈闸阀开到位信号至PLC自动控制系统的数字量输入模块；当电动闸阀关到位后第二继电器闭合并反馈闸阀关到位信号至PLC自动控制系统的数字量输入模块；数字量输入模块再将闸阀开到位信号或闸阀关到位信号输入带反馈闸阀控制的FB模块。

所述第三中间继电器的常闭触点作为闸阀就地控制信号接入PLC自动控制系统的数字量输入模块；第三中间继电器的常开触点作为闸阀远程控制信号接入PLC自动控制系统的数字量输入模块，数字量输入模块将闸阀就地控制信号或闸阀远程控制信号输入带反馈闸阀控制的FB模块。

带反馈闸阀控制的FB模块根据设定的闸阀开度，反馈的闸阀开度、闸阀远程控制信号/闸阀就地控制信号，闸阀开到位信号或闸阀关到位信号，根据预设的开关阀规则，输出开阀或关阀指令。

所述预设的开关阀规则为收到闸阀远程控制信号时：

(1)若用户设置的闸阀开度≠0，则：

用户设置的闸阀开度-反馈的闸阀开度≥预设值，输出开阀指令；

反馈的闸阀开度-用户设置的闸阀开度＞预设值，输出关阀指令；

(2)若用户设置的闸阀开度＝0，输出关阀指令。

预设值的设置，是为了设定一个死区期间，在这个区间内，闸阀保持现状不必反复进行开阀/关阀控制。

所述开阀指令、关阀指令通过PLC自动控制系统的数字量输出模块输出至电动开关阀的控制电路，由控制电路控制电动机正转或反转实现开阀或关阀操作。

所述开阀指令或关阀指令通过PLC自动控制系统的数字量输出模块输出，并控制电动开关阀的控制电路中第四中间继电器或第五中间继电器闭合，第四中间继电器或第五中间继电器的闭合用于实现控制电路驱动电动机的正转或反转。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明采用电动开关阀用作电动调节阀，不会出现由于泥沙沉积而出现卡顿的情况，并且克服了电动调节阀力矩不足的缺点。

(2)本发明利用电动开关阀内有电位器的特点，在电动开关阀内安装阀位反馈控制器，从而将阀位通过阀位反馈控制器转换成4-20mA电流信号反馈给 PLC，通过PLC程序转换成实数，然后通过带反馈闸阀控制FB模块，来实现对电动开关阀的开阀、关阀。只需在电脑上对阀位进行模拟量开度设定，就可以实现对电动开关阀的阀位调节，从而实现了将电动开关阀改为电动调节阀控制的功能。

(3)电动调节阀电机运行产生的内热会导致热保护，使调节阀停止工作；由于电机必须经过多级减速才能输出力矩，所以运行速度还不是很快，在有些要求快速启闭的场合还不适用，且现有调节阀结构主要分单座调节阀和套筒调节阀，它们共同存在的缺点就是阀芯体积较大，导致它们在开关阀时遇到阀体内有泥沙沉积就会出现卡顿导致打不开阀或关不下去的情况发生。本发明充分利用电动开关阀电机功率大、力矩大的优点，通过PLC编程来实现对电动开关阀的阀位控制，从而实现了将电动开关阀代替电动调节阀调节液位的功能，克服了现有同管径电动调节阀力矩不足的缺点。

附图说明

图1为现有技术的电动阀门的结构框图；

图2为本发明的电动阀门的结构框图；

图3为位置发送模块的电路连接示意图；

图4为本发明的控制流程图；

图5为本发明的电路原理示意图；

图6为闸阀开到位信号、闸阀关到位信号接入数字量输入模块的示意图；

图7为位置发送模块接入模拟量输入模块的示意图；

图8为数字量输出模块输出控制开阀/关阀的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图2所示，一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，在电动开关阀内增加位置发送模块，所述位置发送模块用于检测电动闸阀的闸阀开度反馈给PLC自动控制系统；在电动开关阀内设置第一中间继电器、第二中间继电器和第三中间继电器，所述第一中间继电器用于检测电动闸阀的闸阀开到位信号并反馈给PLC自动控制系统，所述第二中间继电器用于检测电动闸阀的闸阀关到位信号并反馈给PLC自动控制系统；所述第三中间继电器用于闸阀就地控制信号和闸阀远程控制信号并反馈给PLC自动控制系统；PLC自动控制系统根据闸阀开度、闸阀开到位信号或闸阀关到位信号、闸阀就地控制信号或闸阀远程控制信号、用户设置的闸阀开度以及预设的开关阀规则，输出开阀指令或关阀指令至电动开关阀的控制电路，由控制电路启动电动机去操作电动阀门。

本发明通过在现有电动开关阀内增加位置发送模块检测电动闸阀的位置、增加用于检测闸阀就地控制信号/闸阀远程控制信号的第三中间继电器，以及增加用于检测电动闸阀的开到位信号、关到位信号的第一中间继电器、第二中间继电器，并将这些检测量输入PLC自动控制系统，再根据检测到的信号和用户设定的值，输出开阀或关阀的控制指令，将电动开关阀用作了电动调节阀，成功地利用科电动开关阀电机功率大、力矩大的优点，且不易出现由于泥沙沉积而卡顿的问题。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图3和图7所示，所述位置发送模块与电动开关阀的阀位测量机构连接，用于将阀位测量机构的电阻信号转换为4-20mA的电流整数信号，再将电流整数信号输入PLC自动控制系统的模拟量输入模块即AI 模块，再转换为实数得到闸阀开度后输入带反馈闸阀控制的FB模块，带反馈闸阀控制的FB模块用于根据输入的反馈量和设定量，输出开阀指令或关阀指令给电动开关阀的控制电路。即将现场电动阀的开度通过位置发送模块转换成 4-20MA电流信号后接入AI模块反馈给PLC，再通过PLC编程对该信号进行模数转换，转换成带反馈闸阀控制的FB模块所需要的实数。

利用了现有的电动开关阀内有阀位测量机构(电位器)的特点，在电动开关阀内安装了位置发送模块，将电位器测量出的阀位转换成4-20mA的电流信号并通过模拟量输入模块AI模块反馈给PLC系统，将4-20mA的电流信号转换为整数信号后再转换为实数，能够输入PLC系统中带反馈闸阀控制的FB模块。用户可以通过上位机对阀位的模拟量开度设定，作为用户设定的闸阀开度传入带反馈闸阀控制的FB模块，实现对电动开关阀的阀位调节，从而实现将电动开关阀代替电动调节阀调节液位的功能。

实施例3：

在实施例2的基础上，结合附图5和图6所示，所述第一中间继电器即图5 中继电器KA14的常开触点-LSO1设置为电动闸阀的开到位触点，所述第二中间继电器即图5中继电器KA15的常开触点-LSC1设置为电动闸阀的关到位触点，当电动闸阀开到位后继电器-LSO1的常开触点闭合即继电器KA14闭合并反馈闸阀开到位信号至PLC自动控制系统的数字量输入模块；当电动闸阀关到位后继电器-LSC1的常开触点闭合即继电器KA15闭合并反馈闸阀关到位信号至 PLC自动控制系统的数字量输入模块；数字量输入模块再将闸阀开到位信号或闸阀关到位信号输入带反馈闸阀控制的FB模块。

所述第三中间继电器即图5中继电器KA16的常闭触点作为闸阀就地控制信号接入PLC自动控制系统的数字量输入模块；第三中间继电器的常开触点作为闸阀远程控制信号接入PLC自动控制系统的数字量输入模块，数字量输入模块将闸阀就地控制信号或闸阀远程控制信号输入带反馈闸阀控制的FB模块。

从图5中可以看到，当机旁箱选择开关断开时为远程，接通时为就地，由于选择开关下方接的是继电器KA16。而图5中的-LSO1、-LSC1触点则为电动闸阀内部的开到位和关到位触点。当电动阀开到位后电动阀内部常开触点-LSO1 闭合后，KA14中间继电器闭合；当电动阀关到位后电动阀内部常开触点-LSC1 闭合后，KA15中间继电器闭合KA15的常开触点闭合。

将继电器KA16的常闭触点作为接就地信号接入PLC数字量输入模块DI 模块中；将继电器KA16的常开触点作为远程信号接入PLC数字量输入模块DI 模块中。而图5中的-LSO1、-LSC1触点则为电动闸阀内部的开到位和关到位触点。当电动阀开到位后电动阀内部常开触点-LSO1闭合后，KA14中间继电器闭合，KA14的常开触点闭合将图5中的电动阀开到位的信号传到PLC的数字量输入模块DI模块中；当电动阀关到位后电动阀内部常开触点-LSC1闭合后， KA15中间继电器闭合，KA15的常开触点闭合将电动阀关到位的信号传到PLC的数字量输入模块DI模块中。我们将现场电动阀开到位、关到位信号接入PLC 的数字量输入模块DI模块中，目的是为了方便PLC程序对电动闸阀的开到位、关到位状态进行判断，再由带反馈闸阀控制的FB模块根据设定的闸阀开度，反馈的闸阀开度、闸阀远程控制信号/闸阀就地控制信号，闸阀开到位信号或闸阀关到位信号，根据预设的开关阀规则，输出开阀或关阀指令，从而采取正确的程序控制方法对电动阀进行控制。

实施例4：

在以上实施例的基础上，如图4所示，所述预设的开关阀规则为收到闸阀远程控制信号时：

(1)若用户设置的闸阀开度≠0，则：

用户设置的闸阀开度-反馈的闸阀开度≥预设值，输出开阀指令；

反馈的闸阀开度-用户设置的闸阀开度＞预设值，输出关阀指令；

(2)若用户设置的闸阀开度＝0，输出关阀指令。

预设值的设置，是为了设定一个死区期间，在这个区间内，闸阀保持现状不必反复进行开阀/关阀控制。

实施例5：

在以上实施例的基础上，如图5和图8所示，所述开阀指令、关阀指令通过PLC自动控制系统的数字量输出模块输出至电动开关阀的控制电路，由控制电路控制电动机正转或反转实现开阀或关阀操作。

所述开阀指令或关阀指令通过PLC自动控制系统的数字量输出模块输出，并控制电动开关阀的控制电路中第四中间继电器即图5中-ZK1或第五中间继电器即图5中-ZK2闭合，第四中间继电器或第五中间继电器的闭合用于实现控制电路驱动电动机的正转或反转。即通过PLC数字量输出DO模块的Q12.3和 Q12.4两个数字量输出点来控制继电器-ZK1、-ZK2，在图5中可以看出，通过-ZK1、 -ZK2这两个中间继电器的常开触点的闭合就可以实现对电动阀的开阀和关阀控制。

通过设计带反馈闸阀控制的FB块，在程序块输入设计上设计闸阀开度反馈、闸阀开度设定、闸阀手动控制、闸阀远程控制、闸阀开到位和闸阀开到位，我们将现场操作箱上的闸阀手动控制、闸阀远程控制的转换开关信号和电动闸阀上的开到位、关到位信号通过220V中间继电器转换成开关信号反馈给数字量输入(DI)模块，然后根据现场采集回来的闸阀开度反馈信号、闸阀手动控制、闸阀远程控制、闸阀开到位和闸阀开到位开关信号，通过带反馈闸阀控制的FB 块程序设计，通过闸阀开度设定给出出水闸阀开、出水闸阀关信号给数字量输出(DO)模块，通过数字量输出(DO)模块控制24V中间继电器来实现对闸阀的开度控制，从而让电动开关阀实现了电动调节阀的功能。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (7)

1.一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，其特征在于，在电动开关阀内增加位置发送模块，所述位置发送模块用于检测电动闸阀的闸阀开度反馈给PLC自动控制系统；在电动开关阀内设置第一中间继电器、第二中间继电器和第三中间继电器，所述第一中间继电器用于检测电动闸阀的闸阀开到位信号并反馈给PLC自动控制系统，所述第二中间继电器用于检测电动闸阀的闸阀关到位信号并反馈给PLC自动控制系统；所述第三中间继电器用于闸阀就地控制信号和闸阀远程控制信号并反馈给PLC自动控制系统；PLC自动控制系统根据闸阀开度、闸阀开到位信号或闸阀关到位信号、闸阀就地控制信号或闸阀远程控制信号、用户设置的闸阀开度以及预设的开关阀规则，输出开阀指令或关阀指令至电动开关阀的控制电路，由控制电路启动电动机去操作电动阀门。

2.根据权利要求1所述的一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，其特征在于，所述位置发送模块与电动开关阀的阀位测量机构连接，用于将阀位测量机构的电阻信号转换为4-20mA的电流整数信号，再将电流整数信号输入PLC自动控制系统的模拟量输入模块，再转换为实数得到闸阀开度后输入带反馈闸阀控制的FB模块，带反馈闸阀控制的FB模块用于根据输入的反馈量和设定量，输出开阀指令或关阀指令给电动开关阀的控制电路。

3.根据权利要求2所述的一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，其特征在于，所述第一中间继电器的常开触点设置为电动闸阀的开到位触点，所述第二中间继电器的常开触点设置为电动闸阀的关到位触点，当电动闸阀开到位后第一继电器闭合并反馈闸阀开到位信号至PLC自动控制系统的数字量输入模块；当电动闸阀关到位后第二继电器闭合并反馈闸阀关到位信号至PLC自动控制系统的数字量输入模块；数字量输入模块再将闸阀开到位信号或闸阀关到位信号输入带反馈闸阀控制的FB模块。

4.根据权利要求3所述的一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，其特征在于，所述第三中间继电器的常闭触点作为闸阀就地控制信号接入PLC自动控制系统的数字量输入模块；第三中间继电器的常开触点作为闸阀远程控制信号接入PLC自动控制系统的数字量输入模块，数字量输入模块将闸阀就地控制信号或闸阀远程控制信号输入带反馈闸阀控制的FB模块。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，其特征在于，所述预设的开关阀规则为收到闸阀远程控制信号时：

(1)若用户设置的闸阀开度≠0，则：

用户设置的闸阀开度-反馈的闸阀开度≥预设值，输出开阀指令；

反馈的闸阀开度-用户设置的闸阀开度＞预设值，输出关阀指令；

(2)若用户设置的闸阀开度＝0，输出关阀指令。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，其特征在于，所述开阀指令、关阀指令通过PLC自动控制系统的数字量输出模块输出至电动开关阀的控制电路，由控制电路控制电动机正转或反转实现开阀或关阀操作。

7.根据权利要求6所述的一种采用电动开关阀代替电动调节阀调节水站液位的方法，其特征在于，所述开阀指令或关阀指令通过PLC自动控制系统的数字量输出模块输出，并控制电动开关阀的控制电路中第四中间继电器或第五中间继电器闭合，第四中间继电器或第五中间继电器的闭合用于实现控制电路驱动电动机的正转或反转。

Images